一种隔膜压缩机膜片疲劳测试装置

技术领域

本发明涉及膜片测试技术领域，具体涉及一种隔膜压缩机膜片疲劳测试装置。

背景技术

隔膜式压缩机又称膜式压缩机，是容积式压缩机中往复压缩机的一种类型，采用液力驱动膜片，现已被广泛应用在实验室研究、石油和气体工业、化学工业、冶金行业、制药行业和电力等行业。隔膜式压缩机中的金属膜片是易损零件，其疲劳性能是决定膜片使用寿命的关键因素，膜片选材时，为了测试金属膜片的可靠性需要对其进行周期载荷试验。

材料在受到弯曲载荷时应力随厚度变化，表层有着最大的应力，较厚弯曲的厚度方向有一定的切应力，膜片厚度较薄时，膜片应力状态为平面应力状态(上下表层为无应力的自由表面)。为了最大限度的模拟压缩机实际服役中的受力状态，有必要对金属膜片进行对称弯曲疲劳试验，利用弹性力学计算材料试验中应力状态，结合疲劳周次得到S-N曲线。目前关于金属材料弯曲疲劳试验有三点、四点弯曲以及超声弯曲等，三点及四点相应的适用参考标准见GBT 232-1999、GBT 4337-2008，超声疲劳则是利用压电致伸原理高能超声波谐振技术的一种加速共振式的疲劳试样方法，而对金属膜片进行测试时还存在以下问题：

1、常规疲劳试验中三点弯曲试验不能实现R＝-1的对称弯曲载荷，而使用万能疲劳试样机进行的弯曲疲劳试验所使用的试样为圆柱试样，超声疲劳试样对样品尺寸也有着一定的要求，过薄的样品无法实现共振，对于薄膜片这样的特殊型材进行对称弯曲疲劳试验并没有现成的试验仪器。

2、在弯曲疲劳测量时，准确测量样件的应力十分关键，当前隔膜压缩机金属薄膜片弯曲疲劳测量装置对样件弯曲应力通过挠度进行理论换算，存在计算复杂，变量无法有效控制的问题。

3、针对金属薄片工程应用的不同及测试方法的变化，样件的长短会有一定调整，不可调跨度的夹座具有一定局限性，固定跨距的夹座无法灵活校准夹头与样件的相对位置，使得动力源的作用力难以准确作用在样件的中心位置，从而无法避免金属薄片样件表面较大的受力不均衡所引起的屈曲变形失效。

因此，需要一种隔膜压缩机膜片疲劳测试装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔膜压缩机膜片疲劳测试装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隔膜压缩机膜片疲劳测试装置，包括主支架、横梁以及夹头，所述横梁直线滑动连接于主支架上，所述主支架上安装有用于对膜片进行固定的夹座，所述横梁上安装有用于对膜片施加检测载荷的夹头。

优选的，所述夹头包括夹头架、上夹杆以及压力传感器一，所述夹头架安装于横梁上，所述上夹杆活动内嵌连接于夹头架上的凹槽内，所述压力传感器一安装于上夹杆与夹头架之间，并用于检测对膜片的夹持压力，所述夹头架的两侧通过螺栓连接有夹头块，所述夹头块上连接有与上夹杆相配合的下夹杆。

优选的，所述夹座包括夹座支架、滑块以及夹压板，所述夹座支架连接于主支架上，所述滑块连接于夹座支架两端设置的凹槽内，所述夹座支架两侧通过螺栓连接有用于对滑块进行压紧的夹压板，所述滑块一端设置的凹槽内活动内嵌连接有下夹块，所述下夹块与滑块之间安装有压力传感器二，所述滑块上通过螺栓连接有压块，所述压块上连接有与下夹块相配合的上夹块。

优选的，所述主支架包括底板、支撑杆以及顶板，所述支撑杆相互平行连接于底板的两侧位置，所述顶板连接于2个所述支撑杆的上端，所述横梁滑动连接于横梁上。

优选的，所述上夹杆与夹头架之间的压力传感器一设置有3个，且3个所述压力传感器一分别位于上夹杆的中部和对称的两侧位置。

优选的，所述上夹杆、下夹杆与下夹块、上夹块均为铝材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过夹头和夹座的配合能够对膜片进行无损伤的稳定固定，且通过横梁在主支架上往复上下运动能够实现对隔膜压缩机膜片的抗疲劳测试，相对于传统的在膜片中部开孔固定的方式，该测试装置无需破坏膜片的原本结构，避免样件的偏移磨损，使得测试的结果更加精确。

2、本发明通过压力传感器一和压力传感器二的设置及分布能够控制膜片实际承受的弯曲强度，以便设置合适的弯曲位移，且能够很好的观测夹头作用力是否作用于膜片的中心位置，以避免薄片因作用力作用偏差导致薄片屈曲失效，并且能够比较膜片两端的压力值，从而能够更好控制夹头偏移膜片横向轴线位置的误差，简化了数据的计算，便于变量的控制。

3、本发明通过夹座的设置能够使得滑块在夹座支架上滑动，能够实现对不同型号尺寸的膜片进行夹持测试，且能够对固定后的膜片位置进行调节，使得膜片的中心位置与夹头施加载荷位置一致，从而提高了该测试装置的适用性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明夹座结构示意图。

图3为本发明滑块结构示意图。

图4为本发明夹头结构示意图。

图5为本发明对膜片测试状态的示意图。

图中：1、主支架；11、底板；12、支撑杆；13、顶板；2、横梁；3、夹头；31、夹头架；32、上夹杆；33、压力传感器一；34、夹头块；35、下夹杆；4、夹座；41、夹座支架；42、滑块；43、夹压板；44、下夹块；45、压力传感器二；46、压块；47、上夹块；5、膜片。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：

一种隔膜压缩机膜片疲劳测试装置，包括主支架1、横梁2以及夹头3，所述横梁2直线滑动连接于主支架1上，所述主支架1包括底板11、支撑杆12以及顶板13，所述支撑杆12相互平行连接于底板11的两侧位置，所述顶板13连接于2个所述支撑杆12的上端，所述横梁2滑动连接于横梁2上，主支架1的设置能够对夹头3及夹座4进行安装，并能够使得夹头3相对夹座4稳定直线运动。

所述主支架1上安装有用于对膜片5进行固定的夹座4，所述夹座4包括夹座支架41、滑块42以及夹压板43，所述夹座支架41连接于主支架1上，所述滑块42连接于夹座支架41两端设置的凹槽内，所述夹座支架41两侧通过螺栓连接有用于对滑块42进行压紧的夹压板43，所述滑块42一端设置的凹槽内活动内嵌连接有下夹块44，所述下夹块44与滑块42之间安装有压力传感器二45，所述滑块42上通过螺栓连接有压块46，所述压块46上连接有与下夹块44相配合的上夹块47，夹座4能够对不同型号的膜片5进行稳定的夹持，且便于对膜片5的受力位置进行调节。

所述横梁2上安装有用于对膜片5施加检测载荷的夹头3，所述夹头3包括夹头架31、上夹杆32以及压力传感器一33，所述夹头架31安装于横梁2上，所述上夹杆32活动内嵌连接于夹头架31上的凹槽内，所述压力传感器一33安装于上夹杆32与夹头架31之间，并用于检测对膜片5的夹持压力，所述夹头架31的两侧通过螺栓连接有夹头块34，所述夹头块34上连接有与上夹杆32相配合的下夹杆35；所述上夹杆32与夹头架31之间的压力传感器一33设置有3个，且3个所述压力传感器一33分别位于上夹杆32的中部和对称的两侧位置，通过3个位置分布的压力传感器一33能够便于调节膜片5的位置，使得膜片5的中心位置与夹头施加载荷位置一致，保证膜片5测试的准确性；夹头3的上下运动实现对膜片5的测试操作；所述上夹杆32、下夹杆35与下夹块44、上夹块47均为铝材料制成，采用铝材料对膜片5进行夹持能够减少对膜片5夹持损伤，且增大对膜片5的夹持牢固程度。

本发明的工作过程如下：

当需要对膜片5进行抗疲劳测试时，将膜片5放置到两个滑块42之间，并分别将膜片5的边缘推至下夹块44和上夹块47之间，通过拧动压块46上的螺栓使得压块46带动上夹块47对膜片5进行夹紧固定；拆除夹头架31两侧的夹头块34和下夹杆35，向下滑动横梁2使得上夹杆32与膜片5贴合，再安装夹头块34和下夹杆35，使得膜片5位于上夹杆32与下夹杆35之间；滑动滑块42调节膜片5的位置，使得膜片5的中心位置与夹头3施加载荷的位置一致，拧紧夹头块34上的螺栓使得下夹杆35与上夹杆32对膜片5进行夹持，通过夹头3上下运动即可实现对膜片5的测试。

通过夹头架31上三点分布设置的压力传感器一33能够很好的观测夹头3用力是否作用于膜片5的中心位置，以避免薄片因作用力作用偏差导致薄片屈曲失效，并能够控制膜片5实际承受的弯曲强度，以便设置合适的弯曲位移；通过压力传感器二45的设置能够比较膜片5两端的压力值，从而能够更好控制夹头3移膜片5横向轴线位置的误差，使得膜片5的测试结果更加精确。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。