CN216926061U - 一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及硅胶波纹管测试设备，旨在提供一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置。包括固定在安装座上的波纹管固定机构，待测软硅胶波纹管装在该机构的空心圆管中且保持间隙，波纹管的一端通过密封导管座和硅胶软管接至气压传感器，另一端接至往复横杆；后者由连杆接至减速电机驱动的偏心圆盘上，利用往复运动机构实现待测软硅胶波纹管压缩和伸长运动，通过气压变化来测量软硅胶波纹管的疲劳寿命。本实用新型能够自动检测并记录次数和相应气压值；当气压值低于设定的范围值时，自动记录为软硅胶波纹管的疲劳寿命。待测样品被约束在空心圆管中完成，不会弯曲、能复现工作状态，因此能够精准模拟实际损耗情况，获取的疲劳寿命数据更准确。

Description

一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置

技术领域

本实用新型属于硅胶波纹管测试设备，具体涉及一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置。

背景技术

波纹管是一种以可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件，在仪器仪表中应用广泛。例如可以作为压力测量仪表的测量元件，或者将一些物体的位移通过气压值的变化表现处理。在产品设计或应用时，会对波纹管的轴向伸缩寿命次数提出具体的技术要求。波纹管厂家需要对波纹管产品进行工作状态下的轴向压缩和拉伸试验，并且要出具试验报告。

通常，波纹管寿命试验装置是在一个密闭的充有额定压力的容器里放入波纹管，其内腔通大气，然后对波纹管进行轴向压缩拉伸试验。该方法能准确的测量金属波纹管或者是其他刚度很好的塑料波纹管。但是，由于软硅胶波纹管比较柔软、整体刚体差，在没有外界约束的情况下，容易在压缩过程中出现弯曲，不能客观复现工作状态，造成采样传统测试装置获取的疲劳寿命数据不准确。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置。

为解决技术问题，本实用新型的解决方案是：

提供一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置，包括控制主板，以及设于安装座上的波纹管固定机构和往复运动机构；其中，

所述波纹管固定机构包括一根空心圆管，其两端通过支座固定在安装座上，待测软硅胶波纹管装在空心圆管中且两者保持间隙；待测软硅胶波纹管的一端接至密封导管座上的接口，密封导管座的另一接口通过硅胶软管接至气压传感器；

所述往复运动机构包括减速电机、连杆和往复横杆；减速电机固定在底座的一端，底座另一端设有带有通孔的限位座；往复横杆活动安装在限位座的通孔内，且与所述空心圆管共轴布置；往复横杆的一端与待测软硅胶波纹管的端部密封连接，另一端通过轴套与连杆的一端活动连接；减速电机的输出轴上装有偏心圆盘，连杆的另一端通过轴套活动连接于偏心圆盘，用于将减速电机的旋转动作转换为往复横杆的横向往复位移；

在安装座上设有一个位置检测传感器，当待测软硅胶波纹管被拉伸至最大长度时，能触发该传感器以获得检测信号；

所述控制主板上设有电机导线接口、位置检测传感器导线接口、气压传感器导线接口、电源接口、控制芯片和显示模块；显示模块和各接口分别通过信号线连接控制芯片。

作为一种改进，所述空心圆管是透明亚克力材质的圆管，其内径大于待测软硅胶波纹管的外径，使后者能在圆管内自由伸缩。

作为一种改进，所述密封导管座为一体式结构，两个接口对向设于导管座本体的两侧并由内部的通孔实现互通；所述接口呈凸出的管状，待测软硅胶波纹管和硅胶软管均套装在接口外侧实现弹性密封约束。

作为一种改进，所述往复横杆的端部设有法兰盘，待测软硅胶波纹管通过一个带凸出管状接口的法兰接头与该法兰盘连接，并由螺钉实现固定。

作为一种改进，所述连杆的本体部分至少由两段杆件连接而成，且连接位置设有用于调整连杆长度的调节螺母。

作为一种改进，所述轴套包括固定轴和嵌套安装的轴承，所述连杆两端部具有圆孔，并以圆孔套装在轴承外侧实现接触约束。

作为一种改进，所述偏心圆盘以其旋转中心固定在减速电机的输出轴上，在靠近偏心圆盘边缘设置轴套，所述连杆端部套装在轴套上。

作为一种改进，所述支座、密封导管座和底座均以螺钉固定在所述安装座上。

作为一种改进，所述气压传感器安装在安装座上，并通过信号线连接至控制主板上的气压传感器导线接口；或者，气压传感器直接安装在控制主板上，并通过信号线直接连接控制芯片(不再设置气压传感器导线接口)。

作为一种改进，所述位置检测传感器是金属接近开关传感器、压感传感器，或者是光电探测器。

本实用新型通过往复运动机构带动待测软硅胶波纹管做压缩和伸长运动，每次伸长到最远端时由位置检测传感器自动检测并记录次数和相应的气压值；当气压值低于设定的范围值时，自动控制电机停止运动，此时记录下的次数即为软硅胶波纹管的疲劳寿命。在整个测试过程中，软硅胶波纹管处于密封环境；

与现有技术相比，本实用新型的技术效果是：

1、本实用新型利用往复运动机构实现待测软硅胶波纹管压缩和伸长运动，能够自动检测并记录次数和相应气压值；当气压值低于设定的范围值时，自动记录为软硅胶波纹管的疲劳寿命。

2、本实用新型中，待测软硅胶波纹管的压缩和伸长运动被约束在空心圆管中完成，不会出现弯曲、无法复现工作状态的情况，因此能够精准模拟实际损耗情况，获取的疲劳寿命数据更准确。

附图说明

图1为本实用新型中疲劳寿命测试装置的结构示意图。

图2为往复运动机构的结构示意图。

图3为波纹管固定支架的结构示意图。

图4为ABS密封导管座的剖面图。

图5为控制电路的结构示意图。

图6为待测软硅胶波纹管在空心圆管中的安装示意图。

图中附图标记：1安装座；2往复运动机构；3位置检测传感器；4波纹管固定机构；5控制主板；2-1底座；2-2减速电机；2-3偏心圆盘；2-4连杆；2-5往复横杆；2-6限位座；4-1空心圆管；4-2法兰接头；4-3支座；4-4密封导管座；4-5硅胶软管；5-1电机导线接口；5-2位置检测传感器导线接口；5-3气压传感器；5-4控制芯片；5-5显示模块；6待测软硅胶波纹管。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实现方式进行描述。

软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置包括控制主板5，以及设于安装座1上的波纹管固定机构4和往复运动机构3；其中，

如图1、3、6所示，波纹管固定机构4包括一根空心圆管4-1，其两端通过支座4-3固定在安装座1上，待测软硅胶波纹管6装在空心圆管4-1中且两者保持间隙；空心圆管4-1可选是透明亚克力材质，其内径大于待测软硅胶波纹管6的外径，使后者能在圆管内自由伸缩。待测软硅胶波纹管6的一端接至密封导管座4-4上的接口，密封导管座4-4的另一接口通过硅胶软管4-5接至气压传感器5-3。如图4所示，密封导管座4-4为一体式结构，两个接口对向设于导管座本体的两侧并由内部的通孔实现互通；两个接口均呈凸出的管状，待测软硅胶波纹管6和硅胶软管4-5均套装在接口外侧，从而实现弹性密封约束。

如图1、2所示，往复运动机构包括减速电机2-2、连杆2-4和往复横杆2-5；减速电机2-2固定在底座2-1的一端，底座2-1另一端设有带有通孔的限位座2-6；往复横杆2-5活动安装在限位座2-6的通孔内，且与空心圆管4-1共轴布置；往复横杆2-5的一端与待测软硅胶波纹管6的端部密封连接，另一端通过轴套与连杆2-4的一端活动连接；减速电机2-2的输出轴上装有偏心圆盘2-3，连杆2-4的另一端通过轴套活动连接于偏心圆盘2-3，用于将减速电机2-2的旋转动作转换为往复横杆2-5的横向往复位移；作为一种示例的连接方式，在往复横杆2-5的端部设有法兰盘，待测软硅胶波纹管6通过一个带凸出管状接口的法兰接头4-2与该法兰盘连接，并由螺钉实现固定。连杆2-4的本体部分至少由两段杆件连接而成，且连接位置设有用于调整连杆长度的调节螺母。偏心圆盘2-3以其旋转中心固定在减速电机2-2的输出轴上，在靠近偏心圆盘2-3边缘设置轴套。轴套包括固定轴和嵌套安装的轴承，连杆2-4两端部具有圆孔，并以圆孔套装在轴承外侧实现接触约束。

支座4-3、密封导管座4-4和底座2-1均以螺钉固定在安装座1上。在安装座1上还设有一个位置检测传感器3，当待测软硅胶波纹管6被拉伸至最大长度时，能触发该传感器以获得检测信号；位置检测传感器3可选是金属接近开关传感器、压感传感器或光电探测器，金属接近开关传感器利用位移传感器对接近物体的敏感特性触发检测信号，压感传感器利用与往复横杆2-5的法兰盘触碰产生的压力感应触发检测信号，光电探测器利用往复横杆2-5的法兰盘遮挡激光触发检测信号。

如图5所示，控制主板5上设有电机导线接口5-1、位置检测传感器导线接口5-2、气压传感器5-3、电源接口(图中未示出)、控制芯片5-4和显示模块5-5(用于显示计数)；显示模块5-5、气压传感器5-3和各接口分别通过信号线连接控制芯片5-4。其中，气压传感器5-3也可以改为安装在安装座上1，然后通过信号线连接至控制主板5上的气压传感器导线接口(图中未示出)。

作为进一步的优选或示例方案：

偏心圆盘2-3上设置的轴套位置可以连续可调，实现偏心半径的连续可调，满足不同拉伸和压缩长度变化要求。例如，在偏心圆盘2-3上设置径向沟槽，轴套的固定轴以螺钉固定安装在径向沟槽中，从而可以调整轴套的具体安装位置。往复横杆2-5的行程可以根据实际需求选择偏心圆盘2-3的不同偏心尺寸来实现。法兰接头4-2与往复横杆2-5末端法兰盘通过不锈钢螺钉连接；

待测软硅胶波纹管6的外径可以选择为与亚空心圆管4-1内壁间隙配合，在内壁上涂抹对亚克力和硅胶管无腐蚀作用的润滑剂，使波纹管能顺畅移动。

位置检测传感器3可选为金属接近开关传感器，如深圳市神武传感器有限公司的SL-12F2产品。气压传感器可以选用飞思卡尔公司的MPXV7025产品。控制芯片5-4可选单片机(如STM32)。显示模块可选液晶显示屏、电子墨水屏或数码管显示屏。

示例性地：安装座1的材料为ABS塑料；往复横杆2-5的材料为碳钢，连杆2-4的材料为铝合金。支座4-3和密封导管座4-4为ABS材料，法兰接头4-2为聚四氟乙烯材料。为保证密封连接和自由往复运行，空心圆管4-1的内径比波纹管外径大1mm，密封导管座4-4连接波纹管一端的外径比波纹管连接端的内径大2mm，法兰接头4-2连接波纹管一端的外径比波纹管连接端的内径大2mm且比空心圆管4-1内径小5mm，法兰接头4-2连接往复横杆2-5末端连接件的外径比空心圆管4-1内径小0.2mm。当波纹管处于最长拉伸状态时，传感器测量端面距离往复横杆2-5末端法兰盘为2mm。当波纹管处于最长拉伸装状态时，法兰接头4-2末端露出空心圆管4-1为1mm，与空心圆管4-1内壁接触长度不小于15mm。往复横杆2-5末端连接件的外径比空心圆管4-1的内径小2mm。

使用方法示例：

先将待测软硅胶波纹管6的两端分别套装在密封导管座4-4接头和法兰接头4-2上，如图6所示。然后将往复横杆2-5运行到最远端，用不锈钢螺钉将法兰接头4-2与往复横杆2-5末端法兰盘连接。调节连杆2-4的长度，使法兰接头4-2刚好露出空心圆管4-1末端1mm。记录此时气压传感器5-3的数值，并将此数值的±0.5％的范围值作为参考数值设置在控制芯片5-4中。

启动减速电机2-2，当波纹管伸长到最长状态时，位置检测传感器3检测到往复横杆2-5末端的法兰盘，并做次数记录。同时气压传感器5-3检测此时波纹管内的气压值，当气压值不在规定范围内时，说明波纹管已经破损，记录到的累计次数即为待测软硅胶波纹管6的疲劳寿命。

Claims (10)

1.一种软硅胶波纹管的疲劳寿命测试装置，其特征在于，包括控制主板，以及设于安装座上的波纹管固定机构和往复运动机构；其中，

所述波纹管固定机构包括一根空心圆管，其两端通过支座固定在安装座上，待测软硅胶波纹管装在空心圆管中且两者保持间隙；待测软硅胶波纹管的一端接至密封导管座上的接口，密封导管座的另一接口通过硅胶软管接至气压传感器；

所述往复运动机构包括减速电机、连杆和往复横杆；减速电机固定在底座的一端，底座另一端设有带有通孔的限位座；往复横杆活动安装在限位座的通孔内，且与所述空心圆管共轴布置；往复横杆的一端与待测软硅胶波纹管的端部密封连接，另一端通过轴套与连杆的一端活动连接；减速电机的输出轴上装有偏心圆盘，连杆的另一端通过轴套活动连接于偏心圆盘，用于将减速电机的旋转动作转换为往复横杆的横向往复位移；

在安装座上设有一个位置检测传感器，当待测软硅胶波纹管被拉伸至最大长度时，能触发该传感器以获得检测信号；

所述控制主板上设有电机导线接口、位置检测传感器导线接口、气压传感器导线接口、电源接口、控制芯片和显示模块；显示模块和各接口分别通过信号线连接控制芯片。

2.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述空心圆管是透明亚克力材质的圆管，其内径大于待测软硅胶波纹管的外径，使后者能在圆管内自由伸缩。

3.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述密封导管座为一体式结构，两个接口对向设于导管座本体的两侧并由内部的通孔实现互通；所述接口呈凸出的管状，待测软硅胶波纹管和硅胶软管均套装在接口外侧实现弹性密封约束。

4.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述往复横杆的端部设有法兰盘，待测软硅胶波纹管通过一个带凸出管状接口的法兰接头与该法兰盘连接，并由螺钉实现固定。

5.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述连杆的本体部分至少由两段杆件连接而成，且连接位置设有用于调整连杆长度的调节螺母。

6.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述轴套包括固定轴和嵌套安装的轴承，所述连杆两端部具有圆孔，并以圆孔套装在轴承外侧实现接触约束。

7.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述偏心圆盘以其旋转中心固定在减速电机的输出轴上，在靠近偏心圆盘边缘设置轴套，所述连杆端部套装在轴套上。

8.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述支座、密封导管座和底座均以螺钉固定在所述安装座上。

9.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述气压传感器安装在安装座上，并通过信号线连接至控制主板上的气压传感器导线接口；或者，气压传感器直接安装在控制主板上，并通过信号线直接连接控制芯片。

10.根据权利要求1所述的疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述位置检测传感器是金属接近开关传感器、压感传感器，或者是光电探测器。

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