涡轮轴疲劳试验台系统设计.pdf

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1、2013年7月机床与液压Ju1．2013第4l卷第13期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．41No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．13．032涡轮轴疲劳试验台系统设计陈曼龙(陕西理工学院，陕西汉中723003)摘要：为了实现涡轮轴在综合载荷作用下疲劳强度的试验，采用机、电、液、计算机技术相结合的方法设计了涡轮轴疲劳试验台。该试验系统通过信号提取和采用电液伺服阀有效实现了扭矩载荷与弯矩载荷同步加载过程，利用计算机测控系统能够方便地实现测试过程中多种循环加载方式以及加载载荷大小的调整。关键

2、词：疲劳试验台；涡轮轴；测控系统；液压系统中图分类号：TP302．1文献标识码：B文章编号：1001—3881(2013)13—113—3DesignforFatigueTestBenchSystemofTurbo-shaftCHENManlong(ShaanxiUniversityofTechnology，HanzhongShaanxi723003，China)Abstract：Inordertoaccomplishtheturboshaftfatiguetestundercombinedload，theturbo—shaftfatiguet

3、estbenchwasdesignedwithcombinationofcomputer，machinery，electricandhydraulictechnology．Theprocessofapplyingtorqueandbendingmomentloadsynchronouslywasrealizedefficientlybythetestsystemthroughextractingsignalfrombandingmomentandadoptingelectro-hy-·draulicservovalve．Thecomputerm

4、easurementandcontrolsystemcanbeadoptedtoaccomplishvariouscyclicloadingschemesorad—justingtheloadexertedonshaftexpedientlyintest．Keywords：Fatiguetestbench；Turbo—shaft；Measurementandcontrolsystem；Hydraulicsystem涡轮轴是发动机的主要零件之一，涡轮轴在工2涡轮轴疲劳试验系统设计作时承受多种载荷作用。由于设计和制造原因，加2．1加载方法选择上恶劣

5、的工作状况，涡轮轴存在早期失效问题。(1)轴向力和扭矩载荷涡轮轴能否在多种变载荷作用下正常工作直接关系涡轮轴在工作过程中所受轴向力和扭矩基本恒到设备能否正常工作。对于如此重要而又受力复杂定，虽然数值大，但不会有周期性脉动变化。因此对的零件，仅仅依据强度计算来保证使用安全是不够涡轮轴所受轴向力和扭矩加载选择用电磁阀和液压缸的，必须经过试验验证。考虑到实际工作过程中来控制和实现。涡轮轴会同时承受弯矩、轴向力、扭矩和振动扭矩(2)弯矩载荷等多种变化载荷作用，需要设计涡轮轴综合加工作时涡轮轴所受弯矩载荷属于变载荷类型，为载疲劳试验台，以满足试验和新品开

6、发的要求。便于实现变载控制，弯矩载荷利用直流电机实现加由于液压伺服系统具有精度高、频带宽、力矩大等载。计算机通过D／A输出通道输出电压信号到直流显著优点，因此采用电液伺服系统来实现涡轮轴综数字调速装置实现对电机的转速的控制，进而达到对合加载试验。弯矩的加载控制。1功能要求(3)振动扭矩(以下简称振扭)为真实模拟涡轮轴工作过程中所承受的变化载荷振动扭矩为脉动性载荷，振扭载荷加载采用液压情况，试验系统必须能向待测涡轮轴施加轴向力、扭伺服阀控制液压缸来实现。振扭激励伺服控制方式有矩、振动扭矩、弯矩载荷，且各项载荷加载过程中应同步和异步两种：在同步激励

7、方式下，从弯矩传感器能实现同步加载。试验系统应能进行自动载荷循的输出信号中分离出弯矩同步信号作为振扭的给定信环，并能设定自动循环加载和卸载时间范围。为便于号，故能使振动扭矩与弯矩同步加载；在异步激励方调试，所加各项载荷方向、大小和试验过程参数均可式下，振动扭矩的给定信号由外部交流信号发生器产以手动控制。生一个频率、幅值均可调的正弦交流信号，经幅值调收稿日期：2012—06—05基金项目：2010年陕西省汉中市科技发展计划项目(0005)作者简介：陈曼龙(1968一)，男，硕士，副教授，从事精密仪器与测量技术研究和教学工作。E—mail：hz20

8、2053@126．corn。·114·机床与液压第41卷节后作为振矩的给定信号。该信号经振矩伺服放大器制系统。计算机与被控设备之间的采用工业I／O板后