轮盘低循环疲劳试验器自动控制系统的开发.pdf

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1、第39卷第5期2013年10月航空发动机AeroengineV01．39No．50ct．2013轮盘低循环疲劳试验器自动控制系统的开发黎晓宇，宣海军，凡非龙，李国强(浙江大学工学部高速旋转机械实验室，杭州310027)摘要：利用高速旋转试验设备进行轮盘低循环疲劳试验是开展轮盘疲劳寿命及损伤容限性能研究的有效手段。为确保此类试验器能够长时间稳定运行，开发了1套可靠的、无人值守的自动控制系统，以触摸屏为人机接口(HMI)完成试验参数的设置，以可编程逻辑控制器(PLC)为主站控制设备启停及转速循环，监测系统采用工控机(IPC)完成数据显示和保存，并采用第3方控件实现IPC和

2、PLC的串口通信。测试结果表明：该控制系统稳定性高、可靠性好，完全满足设计要求。关键词：高速旋转试验器；轮盘；低循环疲劳试验；自动控制系统；人机接口；可编程逻辑控制器溃棉黧黧害预t碱加煸DeveIo,mentsstemCycleFatiPofAutomaticControlYforDiskLowYgue速旋转机械疲劳试验。ItSstleue基金项目：211重点学科建设项目、中lestRig央高校基本科研业务专项资金、浙江大学自LIXiao—yu，XUANHai-jun，FanFei—long，LIGuo—qiang主科研计划(2011QNA4020)资助(High—s

3、peedRotatingMachineryLaboratory，EngineeringFaculty，ZhefiangUmverSity，收稿日期：2012—12—17Hangzhou310027，China)Abstract：ThediskLowCycleFatigue(LCF)testwasconductedusinghigh—speedspinfacilitythatwasaveryeffectiveequipmentforthediskLCFlifeanddamagetolerance．Inordertoensurethatsucharigwasstableo

4、per—ationforalongtime，thestableandunattendedautomaticcontrolsystemwasdeveloped．TouchscreenwasusedforHumanMachineIn—terface(HMI)tocompletethesetoftestingparameters，andProgrammableLogicController(PLC)wasusedasthemasterstationtocontrolstart—stopandspeedloop，themonitoringsystemusedIPCwasres

5、ponsiblefordatadisplayandstorage．Third-partycomponentwasuti-lizedtorealizeserialcommunicationofIPCandPLC．Testingresultsshowthatstabilityandreliabilityofthecontrolsystemarewell，andfullymeetthedesignrequirements．Keywords：high—speedspinequipment；disk；LCFtest；automaticcontrolsystem；HumanMac

6、hineInterface；PLC0引言低循环疲劳是影响和限制轮盘使用寿命的最重要因素[1】。国外轮盘低循环疲劳寿命设计分析方法是建立在大量材料和轮盘低循环疲劳试验基础上的，有丰富的试验数据支持，设计准确度较高[21。早在20年前，美国PW公司开发的轮盘低循环疲劳寿命设计系统具有15000个材料试验数据和1500个轮盘低循环疲劳试验数据支持，设计系统得到美国联邦航空局认可[31。实践表明，疲劳寿命分散性较大，必须理论结合试验才能进行较准确地定量分析141。用于轮盘低循环疲劳的试验器已在多国研发。德国Shenck、美国TDI等公司有成熟产品，但引进国外设备价格昂贵且维修

7、周期长。目前，国内仅有不超过10台均从国外引进的在役试验器并分散在多家科研机构，自行研发的只有1台SB804型转子高温低循环疲劳试验器嘲，远远不能满足中国航空发动机轮盘低循环疲劳寿命分析方法和损伤容限性能研究的试验需求。浙江大学高速旋转机械实验室立足自主创新，研发ZUSTD系列下立式轮盘高温低循环疲劳试验器，寻求突破该领域内的试验技术瓶颈。完成每件轮盘的低循环疲劳试验需要试验机在无人值守的情况下经历几天甚至几十天连续运行，且对转速等试验参数的控制要求极为严格。本文介绍了为该疲劳试验器开发的1套性能可靠的自动控制系统。第5期黎晓宇等：轮盘低循环疲劳试验