技術(shù)新秀場|材料疲勞試驗機加載驅(qū)動技術(shù)研究
疲勞試驗在航天航空工程領(lǐng)域、土木工程領(lǐng)域以及機械工程領(lǐng)域中處于極其重要的地位。疲勞試驗機的性能指標(biāo)主要體現(xiàn)在工作頻率、加載能力及能源消耗等方面,理想的疲勞試驗機能夠以較小的能源消耗實現(xiàn)以較寬頻率和載荷范圍進行加載。隨著試驗技術(shù)應(yīng)用需求的不斷增長,提高試驗機的性能尤其是提高工作頻率和加載能力、降低能源消耗成為首要目的。
執(zhí)行器是材料疲勞試驗機的輸出加載機構(gòu),目前主要以電液伺服和電磁諧振加載為主。電液伺服加載采用伺服液壓直線作動器作為加載機構(gòu),試驗頻率為0.01Hz~300Hz;電磁諧振高頻疲勞試驗機采用伺服電機、絲杠副作為靜態(tài)預(yù)加載和補償機構(gòu),電磁鐵激振作為動態(tài)加載機構(gòu),試驗頻率為50Hz~400Hz。
電液伺服加載主要由伺服液壓缸、主閥板、蓄能器、伺服閥、位移傳感器、防轉(zhuǎn)組件等組成,通過螺栓固定在加載橫梁上,在試驗過程中負責(zé)對試樣進行靜態(tài)加載、動態(tài)加載、動靜態(tài)復(fù)合加載,是主要的靜動態(tài)機械載荷加載單元。
靜壓支撐伺服作動器是采用液體靜壓軸承技術(shù)生產(chǎn)的高端伺服作動器,又稱為靜壓軸承油缸,靜壓支撐伺服作動器不需要機械密封圈,借助靜壓支撐軸承來實現(xiàn)活塞桿與缸體的密封與導(dǎo)向,消除摩擦,靈敏度高,壽命長,被廣泛應(yīng)用在材料、零部件、結(jié)構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)的試驗系統(tǒng)中。
電磁激振本質(zhì)為電磁鐵對銜鐵產(chǎn)生吸力,當(dāng)纏繞在鐵心上的線圈中通過整波后的電流時,鐵心和銜鐵之間會產(chǎn)生基于整波電流而產(chǎn)生的脈沖吸力,使銜鐵帶動諧振系統(tǒng)產(chǎn)生運動來對試件進行加載,與此同時弓形環(huán)產(chǎn)生變形;當(dāng)電流消失時,由于弓形環(huán)的彈性作用,銜鐵會恢復(fù)原位,如此周期往復(fù)使諧振系統(tǒng)產(chǎn)生共振。電磁激振器即是應(yīng)用此原理施加激振力使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。會議現(xiàn)場
電磁鐵作為整個諧振的激振源,其主要優(yōu)點是:
①可以進行非接觸振動試驗,對試件沒有附加質(zhì)量的影響,或附加質(zhì)量的影響很??;
②另外其動態(tài)響應(yīng)快,激振力大、工作頻率范圍廣、上限頻率高、控制方便,也可以采用反饋控制、實現(xiàn)隨機振動、幾個電磁激振器同步運行;
③電磁激振控制方式相比液壓控制方式具有成本低、設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、控制方式更加智能與靈活多變、工作現(xiàn)場不存在機油污染等優(yōu)勢。
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