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一种 节能 液压 疲劳 试验 实验

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一种 节能 的 液压疲劳试验机 摘要： 液压疲劳试验机结合了机械液压波轮和闭环控制系统已经完成了实验。对于电力和本机用水量约是伺服控制电液机的三分之一。范围之内。实验结果鉴证了疲劳试验载荷下良好的稳定性。 简介： 现在已经建成了具有三个环节的机械液压机。它的稳定性在 百分点范围内，电力消耗大约只有电动液压机的三分之一。 前言： 液压和谐振式疲劳试验机用于高负荷疲劳试验中，谐振式疲劳试验机用少量的电力就可以运行，但它不能在一个高阻尼条件下，或长冲程和高负荷疲劳试验中运行，而液压 机可以在这些条件下运行。因此，液压疲劳试验机用于高负荷长冲程疲劳试验。这种类型的机器通常分为两类：一类是伺服控制电动液压机，另一种是机械液压波轮。伺服控制液压疲劳试验机具有闭环连续体系，并不断纠正了这个不同于负荷或伸长的命令信号。因此，伺服控制电液压机可运行在一个负载或在有限频率的条件下，来延长任意波形。也就是说，它不仅能产生正弦波形，也可以按照一个指令信号发生器产生任意波形。然而，这种类型的机器需要大量的电力和水去冷却油液，所以它无论是在建设还是在营运上成本都很高。如果实验室不具备足够大的电力供应系统，这 种机器不能装备。另一方面，波轮液压机确实比伺服控制的电液冷却机节约电力和用水。不过，这台机器有一个开环控制系统。也就是说，只要在开始对负荷幅值进行设置，这个值将不会自动改变。此外，负载平均值保持在百分之五负载范围内，只能有一到两个油压开关，都是通过机械式波轮设备，带动气瓶阀开关的旋转的。这种开关控制系统不能维持在开始时设定的油的温度值。 因此，操作者必须在负载变化与疲劳之前的每一分钟进行手动测试。此外，本机只能用于正弦波恒载荷疲劳试验。 因此，为了获得电力，以及控制稳定性，液压疲劳试验机配有机械液压波轮和闭 环控制系统，为实验节省能耗。本文报道了该系统中机器性能的优良性。 控制系统： 如上所述，这台机器构建了机械液压脉动负载产生的体系。这种机制又具有交变负荷和平均负荷的独立性。也就是说，它由两部分组成：第一部分是机械液压脉动，它有一个比执行机构小的截面和长的行程，并带有柱塞往复运动产生的交变油压，第二部分是小泵，不断供应石油的压力执行机构。 在这台机器里，有一个用于负载检测的应变式称重传感器。它的最大与最小的负载值取决于它的输出。通过这些高值运算电路计算其振幅和负载的平均值。然后，反馈的幅度和负荷的平均值一起 控制着负载。图 1 是本机的外观。图 2解释了本机控制系统的基础。标本加载由气缸油压差提供。 图 1 机器的整体外观 一个在这氮气中加压的蓄能器，通过管道连接线到上缸。因此，这个汽缸里油的压力，在体积扩张或收缩时变化很小，压力被看作是一个很短的时间常数。 就在这个圆柱体降低压力补偿 时伴随着一小段 油 的 泄漏， 其中 伺服阀 是 由伺服放大器 信号 驱动 的 ，信号命令相当于个人电脑的测试 的 输出信号的值，在恒定压力 时 压力传感器设定单元开始插入上缸。压力，交流分量很 容易 通过机械液压脉动。这 包含由 曲轴旋转 带动 波轮 的 摇摆 的摇摆 臂。 脉动器随 着 摇臂 的摇摆而运动 ，使得汽缸容积改变，并 使得 石油的压力交替 变化 。 图 2 控制系统 这种交替油压力幅度取决于摇臂活塞的位置。位置越接近所需的摇臂支点，幅度越大。因此，当 构更改，移动的波轮缸的摇臂一个伺服电机 上运行 运行。检测电路 的 振幅值的峰值，通过 与 在振幅值的设置单元 中 测试开始 时 设定的值比较。然后，在这差异放大的信号 比较中 载荷幅值 通过 伺服电机运行保持恒定。 至于平均负荷控制，临输出信号的平均值，是相对于在以前试验中已存在一个简单的设定值。伺服阀的压力油供应在较低的气缸里对应于不同的信号， 这一差异只与这 个对比信号的均值 有关， 伺服阀的流动速率用于控制平均负载 ，用于控制的伺服电液机， 不断修正不同伸长负荷或指挥信号的波形或一个随机正弦波形。 如上所述，本机有三个控制环节：恒定压力，振幅值和平均值。每个控制电路中有一个适当的积分电路，以避免相互之间的干扰。到目前为止，控制系统被解释为负荷控制。伸长控制可以由一个具有引伸的称重传感器来完成。当一个程序测试是必需的，幅度和平均值的制定，可被合适的编程信号取代。 峰值检测电路： 峰值检测电路如图 3 所示。输入信号有两种：一种是用于最大值的检测，另一种用于最小值的检测。最大 峰值检测如，二极管 许电流只在一个方向流动充电图 3 峰值检测电路 容 2 的 反馈提供了一个高峰被检测到。和 有信号的上峰值。在这种情况下，当信号上峰变小，直流电压不随它变化。因此，要重设此值， 后 重置为 - 在每个周期 的最大值 。 位之前，这个电压已转交到由一个同步脉冲 制的电容 此，上峰值响应延误了四分之一周期。现在，同样的方式由二极管的方向逆转上层峰值检波器检测到低峰值。由合成脉冲 换到 。 振幅 值是 从 减 得到 剩下的部分 。平均价格是将 分工的总和相加，增加了两个。在这种方式下，得到了直流电压输入信号的振幅和平均值。如上所述，这些值必须在高峰通过 关机构改变时反馈。 测试结果与讨论： 图 4 显示了一些典型负载时的记录。这些测试是控制在 10 赫兹恒定负荷环境下运行的。试样尺寸为 130 毫米宽， 米厚， 574 毫米长，和 5 毫米直径的中心孔， 275 毫米的长度。所使用的材料是一种在 800 境下的拉伸得到的钢。 图 4 典型的疲劳试验记录 在图 4 中两个测试记录重叠。每 个测试都有其振幅和平均负荷的记录：一个是目前控制系统的记录，另一个是开环测试中类似机械液压脉动的记录， 号表明本控制系统的平均负载 幅 机质的开环测试的意思 ;及它的振幅 录 明，从开始的稳定值，到测试结束，可能是由于改变了油的温度，和在试样中形成裂纹的遵守情况。相反， 记录表明在整个测试期间良好的稳定性。 人们普遍认为，疲劳试验机总精度为 3 至 5 个百分点，而在对控制的稳定性方面起到了更大的作用。但是，本控制系统的稳定性，结论是大约有 百分比的波动范围。此外，本机控制系统 的稳定性有 波动占据疲劳试验的整个期间或一个星期。这是优于伺服控制的电液机，更优于通常的机械液压波轮机。能耗和冷却水只占伺服控制电液机的三分之一， 相当于一般机械液压波轮机。 因此，本机是与，可实现液压式试验机单独使用合适的正弦波形高负荷和长冲程疲劳的试验 因此，本系统控制的幅度和独立的平均值，也可用在伺服控制的电动液压机中。此外，在高频率的测试中，控制回路变成开环，幅度，平均值的变化逐渐记录在图 4 中。由于在试样的顺应性的变化，即石油的温度和系统的不足增益变化，伺服控制的电动液压机器是不可能补偿设定值的 误差。然而，现在的控制系统可以弥补这一点。 结论： 一种液压疲劳试验机结合了机械液压波轮和闭环控制系统构建。其表现如下： 1、本机的电力和冷却水的消耗约占伺服控制的电液机得三分之一，相当于一般机械液压波轮机。 2、本机控制系统的稳定性有 波动占据疲劳试验的整个期间或一个星期 。这是优于伺服控制的电动液压机，而且比使用峰值控制电路的机械液波轮压机更好。 鸣谢： 笔者要感谢给这个计划提出宝贵建议的国家金属材料强度研究部研究所前任所长 我们也借此机会感谢在检测电路施工高峰时伸 出援助之手的 我们也感谢批阅手稿的 此外，我们也感谢 工程师 们也非常感激 下为图纸准备的手稿和 姐的打字。 参考文献： 1. P. G, 241962). 2. R., C., P. 1231969). 3. S, . of 15 (151), 236in 966). 4. . E, J. G. L. P, 353o, 1971). of .5 of of is of . . n a a as a MN by a MN a .3 0 of is of of .5 of to of 2 be a of it be in a of or be in of is is is 1he a ! ce of or be in an of or it a a in a of of of so it is . . e 253, 5, 1974. e- 4, 1976. in In a a of be On an of at of is of is of by an of by of a to at of of in of in of an to of be of in to a of as as in an a a as a of of s on of 1it of a a a by of a a a 37 of to In a is of of of an is of of of of of 2 of is on A is by of of on is to of of of of is at a v, of to t a t. Pt is of a wt is of m Pa wt to of is on An in is is to of of by 2 t 711 i , N. =, , 1 : m ., - 0 0 U U 0 i L . . o !,I = i , ,1 1 I I: : i i i of of of by of is by of up of by is by of ep up of by In in an As to in ET in 0 of 30 mm 12.5 mm 574 mm ,75a 5a 00in 4. is of an to of M of OM of A, A a at at of to in of in in On M A It is of is of of of is to be .5 of of of .5 of in a of or in a is to of of is of is to of is be by of be to in as A 4 to in of in of of to On n a a as 1. of of is of is to of 2. of of .5 of in a of or i