一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及外压疲劳试验技术领域，尤其是一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统及方法。本发明专利技术的试验系统包括试验工装，所述试验工装的测试平台上放置试件，所述试件的疲劳测试端面和试验工装的测试平台之间形成试验腔，试件下端通过连接件连接浮动环,试验工装面向浮动环端面和浮动环之间形成夹紧腔。本发明专利技术的试验方法包括如下步骤：试件安装、夹紧腔预加压、试验腔预加压、进行疲劳试验和排出疲劳介质。本发明专利技术的增压器能够降低高压机组出油口的压力，降低漏油风险，并将夹紧腔、试验腔和油箱隔离，防止试件破坏后进入油箱，保护油箱中疲劳介质的清洁度。

【技术实现步骤摘要】
一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统及方法
本专利技术涉及外压疲劳试验
，尤其是一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统及方法。
技术介绍
深海装备在服役过程中，承压结构会涉及到疲劳问题，准确评估承压结构的疲劳性能对保障设备和人员的安全至关重要。目前，主要有两种方法评估承压结构的疲劳性能：第一种是通过理论计算和数值分析得到结构关键部位的应力状态，然后根据相关国标计算承压结构的疲劳寿命；第二种是通过承压结构缩比模型或局部结构进行疲劳试验，实时监测裂纹扩展情况以评估承压结构的疲劳寿命。一般试件外压疲劳试验，需要对试件进行加压、保压、泄压，通常需要进行几千次循环加载。目前，常规的外压疲劳试验加载装置由加压水泵，蓄压装置，加、卸压管路、阀门等组成。通过加压水泵加压，蓄压装置保压，阀门开启泄压，完成一次循环加载过程。现有技术中，外压疲劳试验加载装置进行疲劳试验时，试件被破坏后形成碎片，容易进入外压介质管路中，破坏介质清洁度，影响外压疲劳试验的正常进行。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统及方法，通过增压器高低压腔两级增压对试件夹紧以及试验腔循环加卸载模拟试件真实承压工况，开展疲劳试验；同时，通过增压器将夹紧腔、试验腔和油箱隔离，防止试件破坏后进入油箱，保护油箱中疲劳介质的清洁度。本专利技术所采用的技术方案如下：一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统，包括试验工装，所述试验工装的测试平台上放置试件，所述试件的疲劳测试端面和试验工装的测试平台之间形成试验腔，试件下端通过连接件连接浮动环,试验工装面向浮动环端面和浮动环之间形成夹紧腔；所述试验工装底部设有试验腔介质通道，所述试验腔介质通道一端连通试验腔，另一端通过液压管路连接增压缸的高压腔出油口；所述增压缸的低压腔加载口通过液压管路连接三位四通阀的加载出油口，三位四通阀的加载进油口通过液压管路连接高压机组的出油口，高压机组的进油口通过液压管路连接油箱的出油口；所述高压机组的出油口和三位四通阀的加载进油口之间的液压管路上设有比例调速阀，比例调速阀的溢流端通过液压管路连接比例溢流阀的进液端，比例溢流阀的出液端连接油箱的溢流端；所述增压缸内设有活塞杆，活塞杆一端从低压腔中伸出，增压缸的活塞杆运动路径上设有前进到位开关和返回到位开关；所述三位四通阀的预充进油口通过液压管路连接安全阀出油口，安全阀进油口通过液压管路连接高压机组出油口；所述增压缸的高压腔预充口和三位四通阀的预充出油口之间通过液压管路连接，增压缸的高压腔预充口和三位四通阀的预充出油口之间的液压管路上设有单向电磁阀；所述增压缸的低压腔卸载口通过液压管路连接三位四通阀的预充出油口，三位四通阀的预充进油口通过液压管路连接二位四通阀的进油口，二位四通阀的预充进油口通过液压管路连接增压缸的高压腔出油口；所述试验工装底部设有夹紧腔介质通道，夹紧腔介质通道一端连通夹紧腔，另一端通过液压管路连接二位四通阀的出油口；所述二位四通阀的出油口和夹紧腔介质通道之间的液压管路上设有夹紧腔锁紧阀；所述油箱的出油口通过液压管路连接循环机组的进油口，循环机组的出油口通过液压管路连接油箱的回油口；所述循环机组包括液压循环泵，液压循环泵上连接液压循环电机驱动端，液压循环泵进油口通过液压管路连接油箱出油口，液压循环泵出油口通过液压管路连接制冷机组进油口，制冷机组出油口通过液压管路连接油箱回油口，液压循环泵进油口和油箱出油口之间的液压管路上设有液压循环吸油过滤器，制冷机组出油口和油箱回油口之间的液压管路上设有液压循环出油过滤器；所述制冷机组包括换热器，换热器进水口通过液压管路连接水循环机组出水口，换热器出水口通过液压管路连接冷凝器外部进水口，冷凝器内部出水口通过液压管路连接压缩机进水口，压缩机出水口通过液压管路连接蒸发器内部进水口，蒸发器内部出水口通过液压管路连接节流阀进水口，节流阀出水口通过液压管路连接冷凝器内部进水口，蒸发器外部出水口通过液压管路连接水循环机组进水口；还包括试验操作台，试验操作台上设有控制计算机和可编程控制器，控制计算机包括至少一个存储介质，存储介质上存储能够完成利用增压器的试件外压疲劳试验的试验程序，控制计算机和可编程控制器交互连接，可编程控制器分别和高压机组、循环机组、制冷机组和控制阀组交互连接，控制阀组包括三位四通阀和二位四通阀。进一步的，试验腔介质通道和增压缸的高压腔出油口之间的液压管路上设有试验腔压力传感器。进一步的，比例调速阀的溢流端和比例溢流阀的进液端之间的液压管路上设有系统压力传感器。进一步的，高压机组的出油口和比例调速阀进油口之间的液压管路上设有压力油滤油器，压力油滤油器出油口和比例调速阀进油口之间的液压管路上设有单向阀，单向阀能够保证油液从压力油滤油器向比例调速阀单向流通，压力油滤油器出油口和单向阀进油口之间的液压管路上设有压力表开关，压力表开关上连接压力表。进一步的，夹紧腔介质通道通过液压管路连接集油箱的进油口，夹紧腔介质通道和集油箱的进油口之间的液压管路上设有夹紧腔排液阀，试验腔介质通道通过液压管路连接集油箱的进油口，试验腔介质通道和集油箱的进油口之间的液压管路上设有试验腔排液阀。进一步的，夹紧腔介质通道和二位四通阀的出油口之间的液压管路上设有夹紧腔压力传感器。进一步的，高压机组包括油泵，油泵上连接电机的驱动端，油泵进油口设有吸油过滤器。进一步的，水循环机组包括水箱，水箱出水口通过液压管路连接水循环过滤器进水口，水循环过滤器出水口通过液压管路连接水循环泵进水口，水循环泵上连接水循环电机驱动端，水循环泵出水口通过液压管路连接换热器进水口。一种利用增压器的试件外压疲劳试验方法，包括如下步骤：试件安装：在试件的下端面可拆卸的连接浮动环，然后将试件吊装到试验工装的测试平台上，试件的疲劳测试端面和试验工装的测试平台之间形成试验腔，试验工装面向浮动环端面和浮动环之间形成夹紧腔；夹紧腔预加压：试件安装好后，高压机组启动工作，三位四通阀切换到右位，单向电磁阀同时得电工作，液压管路中的液压油进入增压缸的高压腔预充进油口，并填满增压缸的高压腔，同时，二位四通阀切换到左位，增压缸高压腔中的液压油通过二位四通阀进入试验腔中，试验腔内部压力逐渐升高至设定压力值0.2Mpa；试验腔内部压力达到设定值后，单向电磁阀失电关闭，三位四通阀切换到左位，夹紧腔压力传感器压力继续升高至最高试验压力，然后关闭夹紧腔锁紧阀，此时夹紧腔完成预加压；试验腔预加压：夹紧腔完成预加压后，三位四通阀切换到右位，液压管路中的液压油通过三位四通阀后进入增压缸的低压腔中，并迫使增压缸高压腔内的液压油从液压管路中进入试验腔内，试验腔内部压力逐渐升高至设定压力值0.2Mpa，此时试验腔预加压完成，整个试验的准备工作完成；进行疲劳试验：在控制计算机内的试验程序中设定各项参数，各项参数包括上限压力、下限压力、上升时间、下降时间、上限保持时间、下限保持时间和疲劳试验次数，然后启动高压机组、循环机组、制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统，包括试验工装(300)，其特征在于：所述试验工装(300)的测试平台上放置试件(310)，所述试件(310)的疲劳测试端面和试验工装(300)的测试平台之间形成试验腔(320)，试件(310)下端通过连接件连接浮动环,试验工装(300)面向浮动环端面和浮动环之间形成夹紧腔(330)；所述试验工装(300)底部设有试验腔介质通道，所述试验腔介质通道一端连通试验腔(320)，另一端通过液压管路连接增压缸(200)的高压腔出油口；/n所述增压缸(200)的低压腔加载口通过液压管路连接三位四通阀(180)的加载出油口，三位四通阀(180)的加载进油口通过液压管路连接高压机组(130)的出油口，高压机组(130)的进油口通过液压管路连接油箱(100)的出油口；所述高压机组(130)的出油口和三位四通阀(180)的加载进油口之间的液压管路上设有比例调速阀(150)，比例调速阀(150)的溢流端通过液压管路连接比例溢流阀(160)的进液端，比例溢流阀(160)的出液端连接油箱(100)的溢流端；所述增压缸(200)内设有活塞杆，活塞杆一端从低压腔中伸出，增压缸(200)的活塞杆运动路径上设有前进到位开关(210)和返回到位开关(220)；所述三位四通阀(180)的预充进油口通过液压管路连接安全阀(140)出油口，安全阀(140)进油口通过液压管路连接高压机组(130)出油口；所述增压缸(200)的高压腔预充口和三位四通阀(180)的预充出油口之间通过液压管路连接，增压缸(200)的高压腔预充口和三位四通阀(180)的预充出油口之间的液压管路上设有单向电磁阀(190)；所述增压缸(200)的低压腔卸载口通过液压管路连接三位四通阀(180)的预充出油口，三位四通阀(180)的预充进油口通过液压管路连接二位四通阀(240)的进油口，二位四通阀(240)的预充进油口通过液压管路连接增压缸(200)的高压腔出油口；所述试验工装(300)底部设有夹紧腔介质通道，夹紧腔介质通道一端连通夹紧腔(330)，另一端通过液压管路连接二位四通阀(240)的出油口；所述二位四通阀(240)的出油口和夹紧腔介质通道之间的液压管路上设有夹紧腔锁紧阀(250)；/n所述油箱(100)的出油口通过液压管路连接循环机组(340)的进油口，循环机组(340)的出油口通过液压管路连接油箱(100)的回油口；/n所述循环机组(340)包括液压循环泵(342)，液压循环泵(342)上连接液压循环电机(341)驱动端，液压循环泵(342)进油口通过液压管路连接油箱(100)出油口，液压循环泵(342)出油口通过液压管路连接制冷机组(500)进油口，制冷机组(500)出油口通过液压管路连接油箱(100)回油口，液压循环泵(342)进油口和油箱(100)出油口之间的液压管路上设有液压循环吸油过滤器(343)，制冷机组(500)出油口和油箱(100)回油口之间的液压管路上设有液压循环出油过滤器(344)；/n所述制冷机组(500)包括换热器(350)，换热器(350)进水口通过液压管路连接水循环机组(370)出水口，换热器(350)出水口通过液压管路连接冷凝器(380)外部进水口，冷凝器(380)内部出水口通过液压管路连接压缩机(390)进水口，压缩机(390)出水口通过液压管路连接蒸发器(400)内部进水口，蒸发器(400)内部出水口通过液压管路连接节流阀(410)进水口，节流阀(410)出水口通过液压管路连接冷凝器(380)内部进水口，蒸发器(400)外部出水口通过液压管路连接水循环机组(370)进水口；/n还包括试验操作台，试验操作台上设有控制计算机和可编程控制器，控制计算机包括至少一个存储介质，存储介质上存储能够完成利用增压器的试件外压疲劳试验的试验程序，控制计算机和可编程控制器交互连接，可编程控制器分别和高压机组(130)、循环机组(340)、制冷机组(500)和控制阀组交互连接，控制阀组包括三位四通阀(180)和二位四通阀(240)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统，包括试验工装(300)，其特征在于：所述试验工装(300)的测试平台上放置试件(310)，所述试件(310)的疲劳测试端面和试验工装(300)的测试平台之间形成试验腔(320)，试件(310)下端通过连接件连接浮动环,试验工装(300)面向浮动环端面和浮动环之间形成夹紧腔(330)；所述试验工装(300)底部设有试验腔介质通道，所述试验腔介质通道一端连通试验腔(320)，另一端通过液压管路连接增压缸(200)的高压腔出油口；
所述增压缸(200)的低压腔加载口通过液压管路连接三位四通阀(180)的加载出油口，三位四通阀(180)的加载进油口通过液压管路连接高压机组(130)的出油口，高压机组(130)的进油口通过液压管路连接油箱(100)的出油口；所述高压机组(130)的出油口和三位四通阀(180)的加载进油口之间的液压管路上设有比例调速阀(150)，比例调速阀(150)的溢流端通过液压管路连接比例溢流阀(160)的进液端，比例溢流阀(160)的出液端连接油箱(100)的溢流端；所述增压缸(200)内设有活塞杆，活塞杆一端从低压腔中伸出，增压缸(200)的活塞杆运动路径上设有前进到位开关(210)和返回到位开关(220)；所述三位四通阀(180)的预充进油口通过液压管路连接安全阀(140)出油口，安全阀(140)进油口通过液压管路连接高压机组(130)出油口；所述增压缸(200)的高压腔预充口和三位四通阀(180)的预充出油口之间通过液压管路连接，增压缸(200)的高压腔预充口和三位四通阀(180)的预充出油口之间的液压管路上设有单向电磁阀(190)；所述增压缸(200)的低压腔卸载口通过液压管路连接三位四通阀(180)的预充出油口，三位四通阀(180)的预充进油口通过液压管路连接二位四通阀(240)的进油口，二位四通阀(240)的预充进油口通过液压管路连接增压缸(200)的高压腔出油口；所述试验工装(300)底部设有夹紧腔介质通道，夹紧腔介质通道一端连通夹紧腔(330)，另一端通过液压管路连接二位四通阀(240)的出油口；所述二位四通阀(240)的出油口和夹紧腔介质通道之间的液压管路上设有夹紧腔锁紧阀(250)；
所述油箱(100)的出油口通过液压管路连接循环机组(340)的进油口，循环机组(340)的出油口通过液压管路连接油箱(100)的回油口；
所述循环机组(340)包括液压循环泵(342)，液压循环泵(342)上连接液压循环电机(341)驱动端，液压循环泵(342)进油口通过液压管路连接油箱(100)出油口，液压循环泵(342)出油口通过液压管路连接制冷机组(500)进油口，制冷机组(500)出油口通过液压管路连接油箱(100)回油口，液压循环泵(342)进油口和油箱(100)出油口之间的液压管路上设有液压循环吸油过滤器(343)，制冷机组(500)出油口和油箱(100)回油口之间的液压管路上设有液压循环出油过滤器(344)；
所述制冷机组(500)包括换热器(350)，换热器(350)进水口通过液压管路连接水循环机组(370)出水口，换热器(350)出水口通过液压管路连接冷凝器(380)外部进水口，冷凝器(380)内部出水口通过液压管路连接压缩机(390)进水口，压缩机(390)出水口通过液压管路连接蒸发器(400)内部进水口，蒸发器(400)内部出水口通过液压管路连接节流阀(410)进水口，节流阀(410)出水口通过液压管路连接冷凝器(380)内部进水口，蒸发器(400)外部出水口通过液压管路连接水循环机组(370)进水口；
还包括试验操作台，试验操作台上设有控制计算机和可编程控制器，控制计算机包括至少一个存储介质，存储介质上存储能够完成利用增压器的试件外压疲劳试验的试验程序，控制计算机和可编程控制器交互连接，可编程控制器分别和高压机组(130)、循环机组(340)、制冷机组(500)和控制阀组交互连接，控制阀组包括三位四通阀(180)和二位四通阀(240)。


2.如权利要求1所述的一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统，其特征在于：所述试验腔介质通道和增压缸(200)的高压腔出油口之间的液压管路上设有试验腔压力传感器(230)。


3.如权利要求1所述的一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统，其特征在于：所述比例调速阀(150)的溢流端和比例溢流阀(160)的进液端之间的液压管路上设有系统压力传感器(170)。


4.如权利要求1所述的一种利用增压器的试件外压疲劳试验系统，其特征在于：所述高压机组(130)的出油口和比例调速阀(150)进油口之间的液压管路上设有压力油滤油器(420)，压力油滤油器(420)出油口和比例调速阀(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东京，吴世海，王永军，沈永春，刘水清，张震，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：江苏;32