旋钮疲劳试验机开发及应用

2014/9/2 14:52:58

1 引言

旋钮疲劳试验机依据金属疲劳试验的原理对燃气旋钮进行疲劳强度的测验,检测旋钮的耐久度。疲劳可分为高周疲劳、低周疲劳、疲劳裂缝成长三种；低周疲劳又分为热疲劳和恒温疲劳；热疲劳又分为热应力疲劳（只有内部拘束）和热机疲劳（有外在拘束)。据150多年来的统计,部件有80%以上的损坏是由于疲劳而引起的,极易造成事故和经济损失,因此认识疲劳现象、研究疲劳破坏规律、提高疲劳抗力、防止疲劳失效是非常重要的。

疲劳破坏与传统的静力破坏有着许多明显的本质区别：

（1）静力破坏是一次最大载荷作用下的破坏。疲劳破坏是多次反复载荷作用下的破坏,它不是短期内发生的,而是要经历一定的时间,甚至很长时间才发生破坏。

（2）当静应力小于屈服极限或强度极限时,不会发生静力破坏；而交变应力在远小于静强度极限,甚至小于屈服极限的情况下,疲劳破坏就可能发生。

（3）静力破坏通常有明显的塑性变形产生疲劳破坏通常没有外在宏观的显著塑性变形迹象,哪怕是塑性良好的金属也这样,就像脆性破坏一样,事先不易觉察出来,这就表明疲劳破坏具有更大的危险性。

2 试验机设计要求

该旋钮疲劳试验机测试的主要是燃气灶具、烧烤炉上使用的旋塞阀和电磁安全阀。具体的技术参数如下：

（1）6个工位可做旋塞阀,其中/个工位可以兼做带有电磁阀的安全阀,能同时适应带旋塞阀和针阀整机产品的测试,模拟环境温度-20摄氏度至150摄氏度；双工位能同时工作。

（2）扭转动作力度可以进行设置并保持,扭转角度从0度至360度。按压动作速度可调节,调节范围为0mm/s至110mm/s,精确度±10mm/s,按压力度可设置并保持,当阀损坏时可以停机报警:旋塞阀产品的动作程序包括按压和旋转两个动作,该旋转角度最大为225°；针阀产品只有轴向旋转动作；最大旋转圈数为4圈。

（3）正反循环连续动作,自动计数；达到设定数目后自动停机；旋转扭力可调节,扭矩范围0.3-1.5N°m可调,下压行程及力度可调节!动作频率可调,范围6-20次/分钟。

（4）产品应符合正常操作的相关安全要求!有气压调节旋钮和气压指示以方便对阀体进行通气(气压表量程0-1MPa)。

3 结束语

本文设计的燃气具旋钮疲劳试验机开发重点在于：首先,选择合理的温度控制箱,设计试验机旋压动作机构；其次,设计专用夹具定位并夹紧被测旋钮,确保旋钮安装位置精确,不松动；再次,设计安全保护模块防止防止试验过程中工件的损坏情况发生；最后,设计一个旋压运动控制系统,保证速度和精度还提供了速度模式、扭矩模式和位置模式等灵活多样的控制方式,编写PLC控制程

该试验机按照欧洲和我国行业标准,以西门子PLC为控制核心进行开发,己经开始应用于燃气具零部件生产厂对旋钮类产品的疲劳试验,验证其度及试验效率。并且经现场调试,具有性能可靠稳定,验证其在复杂环境的可靠性,提高了试验中作用力精,操作简单方便等特点,将逐步成为成熟产品推广应用。

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