專利名稱：往復彎曲腐蝕疲勞試驗機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種模擬海洋工程柔性結構腐蝕疲勞的試驗機，尤其是可實現多試樣同時實驗的腐蝕疲勞試驗機。
技術背景隨著全球油氣資源勘探開發向深水進軍，隔水管/立管、鏈束、錨鏈、海底管道等細長柔性結構的應用日益增多，它們與腐蝕性強的海水接觸，同時承受風、波浪以及海流等各種力的作用，加上所連浮式鉆井裝置的漂移存在，使這些結構物處于極其復雜的海洋環境中，其主要失效形式是腐蝕疲勞。設計開發合適的試驗裝置對于工程選材、腐蝕疲勞失效機理研究以及安全性評價等具有重要意義。有文獻認為應力水平、應力比、加載頻率、溫度等是影響材料腐蝕疲勞的重要因素。海洋工程柔性結構在波浪力、洋流的作用下傾向于發生往復彎曲疲勞，應力比可在-1 +1范圍內變化，而應力比小于1的情況只能采用機械式加載而非液壓式加載實現。 機械式加載通常采用的是曲柄-連桿機構或曲柄-滑塊機構，這種機械結構形式僅允許一次對一個試樣加載。而海洋腐蝕疲勞的加載頻率一般低于1Hz，試驗周期過長，有必要研制多試樣腐蝕疲勞試驗機。國外有文獻提出采用偏心輪加載實現多試樣同時實驗，但其采用帶傳動方式，傳遞扭矩小，只能用于低強度薄壁材料的疲勞試驗，同時應力比不可調，也不能研究介質溫度對疲勞性能的影響。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種往復彎曲腐蝕疲勞試驗機，此試驗機能針對高強度材料實現多試樣同時實驗，循環加載頻率可調且其頻率范圍適合海洋環境， 應力比和應力幅值可調，介質溫度可控，具有遠程監控功能。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是所述的往復彎曲腐蝕疲勞試驗機由鋼架、動力機構、偏心輪機構和調節架機構組成，其中鋼架為整個試驗機的支撐體，動力機構由轉速可控勵磁電動機通過聯軸器連接減速器，減速器再通過聯軸器換向90°后驅動轉軸旋轉，轉軸外套軸承通過軸承座固定在鋼架長度方向上，通過調整轉軸轉速可調整循環加載頻率。轉軸分為三段，每段轉軸之間通過軸承采用聯軸器相接。在轉軸上安裝5 個偏心輪機構，每個偏心輪機構由偏心輪以及外套的軸承、連桿構成，通過調整偏心輪的偏心距可調整試樣所受應力。每個偏心輪機構上的連桿通過“T”型塊與試樣的一端相連接， 試樣的另一端固定在調節架的底板上。調節架機構由兩大兩小共4塊調節板、4個立桿和 1塊底板焊接而成，調節板和底板呈水平，分別焊接于立桿的上、下端面，底板沿鋼架長度方向與偏心輪機構平行排布，4塊調節板用螺栓固定在鋼架上，調整調節板與轉軸之間的距離可對尺寸不同的試樣進行實驗。調節架底板與試樣的固定采用螺栓連接，調整試樣與調節架底板之間的墊片厚度可調整循環載荷應力比。承受循環載荷的試樣在腐蝕疲勞過程中浸泡在裝有介質的腐蝕槽中，腐蝕槽裝有加熱和控溫裝置。試驗機的控制主要是通過開關、繼
3電器、接觸器以及傳感器之間的相互配合來實現電動機的啟停控制、加載頻率調節以及實現試樣斷裂時電機自動停轉和遠程報警及自動計數功能。本實用新型的有益效果是由于在轉軸上安裝了 5個偏心輪機構，每個偏心輪機構上的連桿通過“T”型塊與試樣的一端相連接，試樣的另一端固定在調節架的底板上，試驗機可同時進行最多5個試樣的腐蝕疲勞試驗，有效提高了海洋工程材料進行低頻腐蝕疲勞的實驗效率；也可單獨研究應力水平、應力比、加載頻率等對腐蝕疲勞性能的影響，適合進行腐蝕機理研究，具有遠程監控功能，降低了實驗人員的勞動強度。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行進一步說明。圖1為依據本實用新型所提出的往復彎曲腐蝕疲勞試驗機的結構主視圖。圖2為依據本實用新型所提出的往復彎曲腐蝕疲勞試驗機的結構俯視圖。圖3為依據本實用新型所提出的往復彎曲腐蝕疲勞試驗機的加載原理圖。圖中，1.鋼架結構，2.動力機構，3.偏心輪機構，4.調節架機構，5.電動機，6.減速器，7.轉軸，8.軸承座，9.偏心輪，10.聯軸器，11.軸承，12.連桿機構，13. “T”型塊， 14.試樣，15.底板，16.調節板，17.立桿，18.墊片。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型所提出的試驗機主要由鋼架1、動力機構2、偏心輪機構3和調節架機構4組成，其中鋼架1為整個試驗機的支撐體，動力機構2由轉速可控勵磁電動機5作為動力源，經減速器6減速后再換向90°后驅動轉軸7旋轉，轉軸7外套軸承通過軸承座8固定在鋼架1的長度方向上，通過調整轉軸7的轉速可調整循環加載頻率。 轉軸7由三段組成，每段轉軸之間通過軸承采用聯軸器10相接。在轉軸7上安裝五套偏心輪機構3，每套偏心輪機構由偏心輪9以及外套的軸承11、連桿12構成，通過調整偏心輪9 的偏心距可調整試樣所受應力。每個偏心輪機構3上的連桿12通過“T”型塊13與試樣14 的一端相連接，試樣14的另一端固定在調節架機構4的底板15上。調節架機構由兩大兩小共4塊調節板、4個立桿和1塊底板焊接而成，調節板和底板呈水平，分別焊接于立桿的上、下端面，底板沿鋼架長度方向與偏心輪機構平行排布，四塊調節板16用螺栓固定在鋼架1上，調整調節板16與轉軸7之間的距離可對尺寸不同的試樣進行實驗。調節架底板15 與試樣14的固定采用螺栓連接，試樣與調節架底板之間裝有墊片18，更換不同厚度的墊片可調整循環載荷應力比。承受循環載荷的試樣在腐蝕疲勞過程中浸泡在裝有介質的腐蝕槽中，腐蝕槽裝有加熱和控溫裝置。試驗機的控制主要通過開關、繼電器、接觸器以及傳感器之間的相互配合來實現電動機的啟停控制、加載頻率調節以及實現試樣斷裂時電機自動停轉和遠程報警及自動計數功能。
權利要求1.一種往復彎曲腐蝕疲勞試驗機，包括鋼架(1)、動力機構O)、偏心輪機構(3)和調節架機構G)，其中鋼架(1)為整個試驗機的支撐體；動力機構O)由轉速可控勵磁電動機 (5)通過聯軸器連接減速器，減速器再通過聯軸器換向90°后驅動轉軸(7)旋轉，其特征是，轉軸(7)通過軸承座(8)固定在鋼架(1)的長度方向上，轉軸由三段組成，每段轉軸之間通過軸承采用聯軸器(10)相接；在轉軸(7)上安裝5個偏心輪機構(3)，每個偏心輪機構由偏心輪(9)以及外套的軸承(11)和連桿(12)構成，每個偏心輪機構(3)上的連桿(12) 通過“T”型塊(13)與試樣(14)的一端相連接，試樣(14)的另一端固定在調節架機構(4) 的底板(1 上；調節架機構由兩大兩小共4塊調節板(16)、4個立桿(17)和一塊底板 (15)組成，調節板(16)和底板(1 呈水平，分別焊接于立桿(17)的上、下端面，底板(15) 沿鋼架(1)長度方向與偏心輪機構(3)平行排布，4塊調節板(16)用螺栓固定在鋼架(1) 上，調整鋼架(1)上螺栓孔的位置可改變調節板(16)與轉軸(7)之間的距離，從而對尺寸不同的試樣進行實驗。
2.根據權利要求1所述的往復彎曲腐蝕疲勞試驗機，其特征是，所述的試樣浸泡在盛有腐蝕介質的腐蝕槽中，腐蝕槽裝有加熱器和溫度傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種往復彎曲腐蝕疲勞試驗機，主要由鋼架、動力機構、偏心輪機構和調節架機構組成，轉速可控勵磁電動機通過聯軸器連接減速器，減速器再通過聯軸器換向90°后驅動轉軸旋轉，轉軸通過軸承座固定在鋼架長度方向上，在轉軸上安裝5個偏心輪機構，每個偏心輪機構由偏心輪以及外套的軸承和連桿構成，通過調整偏心輪的偏心距可調整試樣所受應力。每個偏心輪機構上的連桿通過″T″型塊與試樣的一端相連接，試樣的另一端固定在調節架的底板上。調整調節架與轉軸之間的距離可對尺寸不同的試樣進行實驗。調整試樣與調節架底板之間的墊片厚度可調整循環載荷應力比。試驗機具有介質溫度控制、電機啟停控制、自動計數和遠程報警功能。
文檔編號G01N17/00GK202066780SQ20112015381
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月6日 優先權日2011年5月6日
發明者信若飛, 劉存, 孫建波, 張體明, 王勇, 王永興, 趙衛民 申請人:中國石油大學(華東)