本實用新型涉及高壓燃氣雙壁管彈性支架機械特性測量技術領域，特別是涉及一種雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置。
背景技術：
隨著傳統能源匱乏，生態保護意識加強，新型清潔能源天然氣逐漸替代傳統燃料在船舶工程中廣泛應用，因天然氣易燃易爆，風險很高，無法完全從源頭上對所有可能的風險點予以消除，為了使這些可能發生的危險處于受控狀態，均要依靠保險的安全供氣系統來實現，高壓燃氣雙壁管供給系統即為雙燃料發動機提供要求的高壓力燃氣以滿足安全要求。
而在雙壁管道運行過程中，由于管道介質溫度和環境溫度的變化，熱脹冷縮產生變形量不可避免，當實際工況下受到各種支撐結構、設備和零件連接的制約，管道無法自由伸縮時，管道必將產生較大的熱應力，作用于支撐構件、相連設備，威脅管道和設備的正常運行，甚至可能導致安全事故。為了降低溫度應力，有必要采用一定的補償措施來增加內外管道的柔性，消除熱應力,雙壁管內外管彈性支架是最為安全可靠和經濟的補償方法，彈性支架就是利用其自身的彈性，來吸收管道的熱變形。彈性支架的彈性是指其在應力作用下產生彈性變形，幾何形狀發生改變，應力消失后，又能恢復原狀的能力。
雙壁管彈性支架安裝于雙壁管內外管之間，對內管起到支撐及固定作用，同時依靠自身彈性力吸收溫差引起的熱應力及外部載荷引起的疲勞破壞。雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置則是研究雙壁管彈性支架動力特性的主要設備，使用特定的工裝，采用液壓伺服動加載系統以滿足實驗要求。
技術實現要素：
鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型要解決的技術問題在于提供一種雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置，對雙壁管彈性支架進行動態疲勞測試。
為實現上述目的，本實用新型提供一種雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置，包括橫梁和底座，所述橫梁和所述底座之間設有連接柱，所述橫梁、所述連接柱和所述底座組成封閉式框架結構；所述底座上設有油缸，所述油缸的活塞桿豎向往復移動，所述活塞桿的前端設有下夾頭，所述橫梁的底部設有上夾頭，彈簧支架位于所述上夾頭和所述下夾頭之間，所述橫梁的底部設有測量彈簧支架壓力的負荷傳感器；所述活塞桿上設有位移傳感器，所述負荷傳感器和所述位移傳感器分別與計算機連接，所述油缸與液壓控制系統連接。
優選地，還包括伺服作動器，所述伺服作動器與所述活塞桿連接，所述伺服作動器與伺服控制系統連接，所述伺服控制系統與計算機連接，所述伺服控制系統與液壓控制系統連接。
優選地，所述連接柱為伸縮式結構。
優選地，所述連接柱包括粗管和細管，所述粗管套在所述細管上形成伸縮式結構。
優選地，所述計算機上設有數據采集模塊，所述負荷傳感器和所述位移傳感器分別與所述數據采集模塊連接。
優選地，所述計算機上設有D/A接口，所述伺服控制系統與D/A接口連接。
優選地，還包括恒溫控制系統。
如上所述，本實用新型涉及的雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置，具有以下有益效果：本實用新型通過液壓控制系統驅動活塞桿上下往復移動，從而實現彈簧支架的動態疲勞測試，并通過負荷傳感器收集壓力的數據，位移傳感器收集位移的數據，將數據反饋到計算機中處理和分析，使試驗控制量在試驗過程中保持很高的穩定度和精確度。本實用新型中的激振頻率范圍和精度能夠更好地模擬實船運行工況。
附圖說明
圖1為本實用新型的結構示意圖。
元件標號說明
1 橫梁
2 底座
3 連接柱
31 粗管
32 細管
4 油缸
41 活塞桿
5 下夾頭
51 試驗工裝
6 上夾頭
7 彈簧支架
8 負荷傳感器
9 位移傳感器
10 計算機
11 液壓控制系統
12 伺服作動器
13 伺服控制系統
14 數據采集模塊
15 D/A接口
16 恒溫控制系統
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優點及功效。
須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
如圖1所示，本實用新型提供一種雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置，包括橫梁1和底座2，所述橫梁1和所述底座2之間設有連接柱3，所述橫梁1、所述連接柱3和所述底座2組成封閉式框架結構，該框架結構為本實用新型的負荷機架，所述連接柱3一般設有兩個或者四個，用于支撐所述固定橫梁。
如圖1所示，所述底座2上設有油缸4，所述油缸4與液壓控制系統11連接，液壓控制系統11驅動所述油缸4的活塞桿41豎向往復移動，所述活塞桿41的前端設有下夾頭5，所述橫梁1的底部設有上夾頭6，彈簧支架7位于所述上夾頭6和所述下夾頭5之間，所述下夾頭5上可設有試驗工裝51，所述試驗工裝51用于固定所述彈簧支架7。所述橫梁1的底部設有測量彈簧支架7壓力的負荷傳感器8，所述負荷傳感器8的設置位置必須在作用力的方向上，一般設置在上夾頭6或者橫梁1上，所述活塞桿41上設有位移傳感器9，所述位移傳感器9用于測量彈簧支架7的豎向位移，可在活塞桿41的頂部開設通孔裝入所述位移傳感器9，所述負荷傳感器8和所述位移傳感器9分別與計算機10連接，將壓力信號和位移信號分別反饋到計算機10上。
如圖1所示，優選地，雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置還包括伺服作動器12，所述伺服作動器12設置在油缸4內部并與所述活塞桿41連接，所述伺服作動器12與伺服控制系統13連接，所述伺服控制系統13與計算機10連接，所述伺服控制系統13與液壓控制系統11連接。伺服控制系統13包括伺服控制器和伺服閥，所述計算機10向伺服控制器發出控制信號，伺服控制器帶動伺服閥驅動液壓控制系統11中的液壓作動器，從而按給定信號動作，液壓控制系統11則向伺服作動器12提供液壓油源驅動活塞桿41豎向往復移動。
所述伺服作動器12、伺服作動系統13和液壓控制系統11為本領域的常規技術，圖中未示出詳細的結構，為了便于本領域普通技術人員理解，以下給出優選實施例進行詳細闡述。伺服控制系統13包括伺服控制器和伺服閥等，所述液壓控制系統包括液壓泵、電機、液壓控制器、液壓泵組和溢流閥等。液壓泵給出的壓力油經伺服閥后由伺服閥的兩個出油口分別連到伺服作動器的兩個油腔，根據兩腔的壓差大小得到不同的試驗力。液壓力作用到活塞桿一端，推動活塞桿運動，直至與外部接觸，產生作用力。裝夾試樣后，通過活塞桿推動下夾頭上下移動，與固定的上夾頭一起對試樣的實現拉、壓等試驗。
伺服閥采用高性能直動式伺服閥，其直動式設計避免了先導級的泄漏損失，且動態響應與系統工作壓力無關，而且具有壓力和回油管路蓄能器，消除壓力波動、改善系統性能，它是伺服作動系統中將電信號輸入轉換為功率較大的壓力或流量壓力信號輸出的執行元件，伺服閥作為電、液轉換器件根據伺服控制器的信號控制伺服作動器12，其輸入信號電流大小與輸出液壓流量成正比，控制信號的極性確定伺服作動器活塞桿的運動力與作用力的方向。
伺服控制器采用數字式伺服控制器，能夠給整個裝置提供精確的壓力、位移控制，具有控制精度高、無漂移、故障率低、分辨率高、控制方式的無沖擊轉換和故障自診斷等特點。
液壓控制系統11具有低液位、超溫、超壓自動保護及濾油器堵塞保護等功能，并可由液壓控制器遠程監控，同時能由液壓控制器單獨控制每個通道的啟動、停止及高、低油壓工作狀態，可實現對試樣加荷、橫梁升降、鎖緊。
液壓控制器能支持多個控制通道和控制站，可以自由配置，試驗站臺可以控制系統中任意荷載和位移通道，除了系統自身的1個載荷傳感器和1個位移傳感器外，能實現對外接多個荷載傳感器和位移傳感器所反饋的信號進行控制，能實時顯示所采集到的任意荷載、位移以及應力應變曲線等，并能用任意外接的荷載傳感器和變形傳感器控制加卸載，支持高/低/斷液壓油源操作。完備的保護功能:如：位移、載荷(應力)、應變保護、油箱油面過低、油源超溫保護、電機缺相、油箱油面過低時自動停機等。液壓控制器有波形生成功能，波形應包括：正弦波，三角波，方波，半正弦波，半三角波，半方波，斜波，雙斜波，梯形波等。液壓泵組是為電液伺服試驗機提供液壓動力的裝置，根據整機要求向主機油路系統輸出一定流量的壓力油。該泵組采用無泄露的靜音技術，壓力輸出平穩，無波動，低噪音，散熱效果好，過濾精度高，壓力超載、油溫超溫自動保護。
溢流閥是用來調整液壓站總輸出壓力。低壓用于電機啟動，高壓用來正常工作、橫梁上升下降。低壓、高壓為系統自行切換，高、低壓需人為調整，進行具體調節方式是在液壓站啟動狀態下，松開鎖緊螺母，旋轉電磁閥上的小旋鈕就可調節輸出壓力，可由壓力表示值讀出壓力的大小，調好后再鎖緊螺母。
電機采用松下伺服電機，相比傳統的步進馬達，具有很好的耐久性，避免了振蕩，能夠取得更高的壓力，更加耐用，響應更快等優點。
如圖1所示，優選地，所述連接柱3為伸縮式結構，可以根據實際需要調節連接柱3的高度，并且在使用后可以收納，節約空間，連接柱3一般設有兩個或者四個。優選地，所述連接柱3包括粗管31和細管32，所述粗管31套在所述細管32上形成伸縮式結構。
優選地，所述計算機10上設有數據采集模塊14，所述負荷傳感器8和所述位移傳感器9分別與所述數據采集模塊14連接，所述負荷傳感器8中的壓力信號和所述位移傳感器9的位移信號傳輸到數據采集模塊14中，由計算機10處理。優選地，所述計算機10上設有D/A接口15，所述伺服控制系統13與D/A接口15連接。計算機10上裝載數據處理軟件，與液壓控制系統11、伺服作動系統13配合，可控制試驗系統完成各類動靜態力學性能試驗，如金屬拉伸，壓縮、疲勞試驗等，在控制試驗系統工作的同時，繪制符合動靜態試驗要求的各類試驗曲線，并獨立完成各類試驗管理、數據存儲、試驗報告打印等功能。計算機數據采集系統工作過程為：對彈性支架7進行疲勞實驗過程中負荷傳感器8和位移傳感器9接受到的這些模擬信號被傳輸到數據采集模塊14中進行數據處理得到數字信號，數字信號傳入計算機10后由處理軟件進行數據顯示和儲存。優選地，所述雙壁管彈性支架動態疲勞測試裝置還包括恒溫控制系統16，所述恒溫控制系統16控制整個房間的溫度恒定，增加試驗的準確性。
以下給出本實用新型的使用方法：
1.制作適用與彈性支架7與下夾頭5配合的試驗工裝51，并將試驗工裝51裝在下夾頭5上。
2.將制作完成的彈性支架7裝入試驗工裝51上。
3.調節恒溫控制系統16，確保整個房間溫度適宜，從而精確控制彈性支架7的測試溫度。
4.施加預定的預載荷在彈性支架7上使彈性支架4承受一定的預壓位移，并作為彈性支架7疲勞測試的最終變形考核指標。
5.通過計算機10設置頻率、位移這2個實驗參數,作為控制參量，通過負荷傳感器8、位移傳感器9傳遞數據到數據采集模塊14并反饋到計算機10上。
6.計算機10通過D/A接口15對伺服控制系統13內的伺服控制器發出控制信號,然后伺服控制器帶動伺服閥驅動液壓作動器，從而按給定信號動作，液壓控制系統11則向伺服作動器12提供液壓油源驅動活塞桿41運動。
7.伺服控制系統13通過給定信號帶動活塞桿41對彈性支架7進行疲勞實驗。
綜上所述，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。