高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)，包括高頻脈沖發(fā)生器和高頻脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)；其中高頻脈沖發(fā)生器，包括靜盤、動(dòng)盤、主傳動(dòng)軸、外殼、圓錐滾柱軸承組、旋轉(zhuǎn)密封圈、骨架油封、軸承蓋、前端蓋、后端蓋、“O”形密封圈；高頻脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)，包括壓力表、蓄能器、壓油過濾器、交流伺服電機(jī)、脈沖發(fā)生器、加載作動(dòng)器、單向閥、定量油泵、網(wǎng)式過濾器、油箱，變頻調(diào)速電機(jī)、溢流閥；本發(fā)明徹底改變了目前疲勞試驗(yàn)的加載技術(shù)，是疲勞試驗(yàn)加載技術(shù)一個(gè)劃里程的突破。本發(fā)明包含了靜態(tài)、低頻和高頻試驗(yàn)加載的一切可能，把它們有機(jī)的整合為一體；簡化了疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)，降低了測控的難度，提升了疲勞試驗(yàn)機(jī)的性能，具有廣闊的市場前景和良好的社會(huì)效益。
【專利說明】高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疲勞試驗(yàn)機(jī)疲勞測試【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于疲勞試驗(yàn)機(jī)的高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬、非金屬和復(fù)合材料等，在可變載荷作用下，都會(huì)產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象。在工程結(jié)構(gòu)和設(shè)備中，疲勞破壞更為廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，50?90%的機(jī)械破壞屬于疲勞破壞，而疲勞破壞經(jīng)常是在較長的作用時(shí)間和較多的載荷循環(huán)次數(shù)之后發(fā)生的，通過疲勞試驗(yàn)可以用來測試各種金屬材料和一些非金屬材料抵抗疲勞斷裂性能，繪制疲勞壽命曲線(S-N曲線)；配以各種專用夾具，可以用來測試各種零部件的疲勞壽命。疲勞試驗(yàn)被廣泛地應(yīng)用在航空、航天、冶金、交通、機(jī)械、材料、聞等院校教學(xué)、科研和工業(yè)生廣等各部門。目如很多聞等院校、科石開部門和工礦企業(yè)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)室均采用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行斷裂韌性試驗(yàn)，測試金屬材料裂紋擴(kuò)展速率及材料的門坎值。
[0003]現(xiàn)有的疲勞試驗(yàn)有低周疲勞與高頻疲勞之分。低周疲勞試驗(yàn)加載通常是液壓驅(qū)動(dòng)，油源輸出一個(gè)恒定壓力與流量的液壓油，通過伺服閥控制作動(dòng)器往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對試件交變加載；作動(dòng)器是一個(gè)高精度雙桿雙伸全對稱的油缸，作動(dòng)器的前端安裝了負(fù)荷傳感器，檢測加載負(fù)荷力值，作動(dòng)器的尾端安裝了磁滯位移傳感器，檢測運(yùn)動(dòng)的位移；通過測控系統(tǒng)，選擇負(fù)荷力或位移(振幅)值向試件往復(fù)加載。其試驗(yàn)頻率在通常0.1?50Hz之間。目前加載力最大可達(dá)1000KN。作動(dòng)器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由伺服閥控制，而伺服閥實(shí)現(xiàn)換向則是依靠閥芯左右移動(dòng)來改變液壓油的流向，但是，閥芯有一定質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)時(shí)有一定的慣性，此外，液壓油有一定的粘滯力，因?yàn)檫@些原因的限制，閥芯左右移動(dòng)的頻率不可能太高，因此限制了這種加載技術(shù)僅能適應(yīng)低周疲勞。由于工作頻率低，完成一個(gè)疲勞壽命試驗(yàn)往往需要數(shù)十天的時(shí)間，能源消耗也將持續(xù)數(shù)十天，這是它的缺點(diǎn)。
[0004]高頻疲勞則是由框架、電磁激振器、主振彈簧、測力傳感器、試樣、及主振系統(tǒng)的配置質(zhì)量構(gòu)成機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)，振動(dòng)由電磁激振器來激勵(lì)和保持。當(dāng)激振器產(chǎn)生的激振力的頻率和相位與振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)，系統(tǒng)便發(fā)生了共振，這時(shí)，配置質(zhì)量在共振狀態(tài)下所產(chǎn)生的慣性力，往復(fù)作用在試樣上，來完成對試樣的疲勞試驗(yàn)。由于高頻振蕩系由電磁激振器、主振彈簧、測力傳感器、試樣、及主振系統(tǒng)的配置質(zhì)量構(gòu)成機(jī)械諧振系統(tǒng)共振產(chǎn)生，且配置質(zhì)量(砝碼)不可能太重，所以這種加載方法出力不可能太大，一般在200KN以下。另一方面，操作中需要繁瑣的移相和調(diào)諧操作，系統(tǒng)起振困難，對主機(jī)的諧振品質(zhì)Q值要求也較高。對操作者需要具備一定的經(jīng)驗(yàn)。這些就是目前高頻試驗(yàn)機(jī)亟待提高的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種同時(shí)具有頻率高、加載噸位大、起振快、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉的高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)，包括高頻脈沖發(fā)生器和高頻脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)；其中高頻脈沖發(fā)生器，包括靜盤、動(dòng)盤、主傳動(dòng)軸、外殼、圓錐滾柱軸承組、旋轉(zhuǎn)密封圈、骨架油封、軸承蓋、前端蓋、后端蓋、“O”形密封圈；所述靜盤為一圓柱體，該圓柱體一端面的圓周上等距切制有4個(gè)弧長與間隔完全相等的弧形槽，其中兩兩相對的弧形槽對稱設(shè)置；所述對稱設(shè)置的兩弧形槽通過圓柱體內(nèi)部的通道相連通，所述靜盤外圓柱面上設(shè)有與弧形槽相連通的槽口 ；所述動(dòng)盤為一圓柱體，該圓柱體一端面的圓周上等距切制有4個(gè)弧長與間隔完全相等且與靜盤弧形槽完全相同的弧形槽，其中兩兩相對的弧形槽對稱設(shè)置；所述對稱設(shè)置的兩弧形槽通過圓柱體內(nèi)部的通道相連通，所述動(dòng)盤外圓柱面上設(shè)有與弧形槽相連通的槽口 ；所述靜盤和動(dòng)盤的外圈套設(shè)外殼，其中靜盤末端部設(shè)有后端蓋，動(dòng)盤前端設(shè)有前端蓋；所述外殼、后端蓋和前端蓋組成一密封腔體，動(dòng)盤和靜盤設(shè)置在該腔體內(nèi)；所述外殼上設(shè)有壓力油入口、壓力油輸出口、回油輸入口、回油出口，該外殼內(nèi)部設(shè)有與壓力油入口、壓力油輸出口、回油輸入口、回油出口分別相連通的矩形環(huán)槽；所述外殼內(nèi)壁與動(dòng)盤的外壁之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封圈，外殼內(nèi)壁與靜盤的外壁之間設(shè)有“O”形密封圈。
[0007]高頻脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)，包括壓力表、蓄能器、壓油過濾器、交流伺服電機(jī)、脈沖發(fā)生器、加載作動(dòng)器、單向閥、定量油泵、網(wǎng)式過濾器、油箱，變頻調(diào)速電機(jī)、溢流閥；所述油箱的液壓油入油口處設(shè)有網(wǎng)式過濾器，液壓油經(jīng)網(wǎng)式濾油器進(jìn)入油泵；所述油泵與變頻調(diào)速電機(jī)連接，該油泵泵出的壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入壓油過濾器，壓力油通過壓油過濾器過濾后進(jìn)入脈沖發(fā)生器；所述脈沖發(fā)生器與加載作動(dòng)器連接，該脈沖發(fā)生器由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述單向閥與壓油過濾器之間設(shè)有壓力表、蓄能器、溢流閥，其中溢流閥為電磁比例溢流閥，該電磁比例溢流閥與脈沖發(fā)生器壓力油連通，泄油口與油箱相通；所述溢流閥用于限制最高壓力、壓力表用于顯示工作壓力，蓄能器用于消除油壓的脈動(dòng)。
[0008]作為優(yōu)選，所述動(dòng)盤和靜盤外圓柱面上開設(shè)的槽口分別與外殼矩形環(huán)槽相連通。
[0009]作為優(yōu)選，所述旋轉(zhuǎn)密封圈設(shè)置在與壓力油入口、回油出口相連通的矩形環(huán)槽兩側(cè)；“0”形密封圈設(shè)置在與壓力油輸出口、回油輸入口相連通的矩形環(huán)槽兩側(cè)。
[0010]作為優(yōu)選，所述動(dòng)盤與靜盤切制有弧形槽的端面完全貼合，且動(dòng)盤端面圓周上切制的弧形槽與靜盤端面圓周上切制的弧形槽一一對應(yīng)。
[0011]作為優(yōu)選，所述動(dòng)盤設(shè)置弧形槽的端面圓周上設(shè)有多圈潤滑槽，該動(dòng)盤軸心位置開設(shè)有花鍵孔。
[0012]作為優(yōu)選，所述后端蓋設(shè)有壓力油通道，該壓力油通道進(jìn)油口與壓力油入口相連通，壓力油通道出油口設(shè)置在靜盤右側(cè)后端蓋的中心，其中后端蓋與靜盤后端面之間設(shè)有“O”形密封圈。
[0013]作為優(yōu)選，所述后端蓋與靜盤通過圓柱銷定位連接，該后端蓋與外殼通過緊定螺釘固定；所述外殼與前端蓋通過緊定螺釘固定，前端蓋與軸承蓋通過緊定螺釘固定。
[0014]作為優(yōu)選，所述主傳動(dòng)軸由滾珠軸承組支撐,該主傳動(dòng)軸左端由增速器輸出軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，右端通過花鍵與動(dòng)盤連接帶動(dòng)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)；所述滾珠軸承組包括兩套圓錐滾珠軸承，該滾珠軸承組前端部設(shè)有軸承蓋，軸承蓋與主傳動(dòng)軸之間設(shè)有骨架油封。
[0015]本發(fā)明將動(dòng)盤、靜盤安裝在外殼、后端蓋和前端蓋組成一密封腔體內(nèi)，并加上定位、支撐、密封、連接、潤滑和驅(qū)動(dòng)，組成了一個(gè)全新的高頻疲勞試驗(yàn)加載脈沖發(fā)生器。并通過一套完整的液壓系統(tǒng)與其相結(jié)合，從而徹底改變了目前疲勞試驗(yàn)的加載技術(shù)，是疲勞試驗(yàn)加載技術(shù)一個(gè)劃里程的突破。本發(fā)明包含了靜態(tài)、低頻、和高頻試驗(yàn)加載的一切可能，把
它們有機(jī)的整合為一體；簡化了疲勞試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)，降低了測控的難度，提升了疲勞試驗(yàn)機(jī)的
性能，提高了試驗(yàn)機(jī)的性價(jià)比；有著確實(shí)的實(shí)用價(jià)值，具有廣闊的市場前景和良好的社會(huì)效.、/
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明靜盤端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明動(dòng)盤端面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0020]圖5是本發(fā)明脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)的控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。
[0022]圖1是本發(fā)明脈沖發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖1可知，高頻脈沖發(fā)生器，主要由靜盤14、動(dòng)盤1、主傳動(dòng)軸22、外殼6、圓錐滾柱軸承組26、旋轉(zhuǎn)密封圈2、骨架油封24、軸承蓋25、前端蓋20、后端蓋13、“0”形密封圈7等組成。其中，靜盤14選用軸承鋼GCrl5，動(dòng)盤I也選用軸承鋼GCrl5，靜盤14與動(dòng)盤I結(jié) 合面動(dòng)盤一側(cè)嵌入不少于5mm的錫青銅ZQSn6_6_3，主傳動(dòng)軸22選用合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr，外殼6選用HT350，“O”形密封圈7選用耐高溫氟橡膠，旋轉(zhuǎn)密封圈2選用銅粉填料四氟乙烯材料。
[0023]圖2是本發(fā)明靜盤端面結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖2可知，靜盤14為一圓柱體，該圓柱體一端面的圓周上等距切制有4個(gè)弧長與間隔完全相等的弧形槽AA、BB，其中兩兩相對的弧形槽AA、BB對稱設(shè)置；所述對稱設(shè)置的兩弧形槽AA、BB分別通過圓柱體內(nèi)部的通道相連通，所述靜盤14外圓柱面上設(shè)有與弧形槽AA相連通的槽口 10，所述靜盤14外圓柱面上設(shè)有與弧形槽BB相連通的槽口 29。
[0024]圖3是本發(fā)明動(dòng)盤端面結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖3進(jìn)一步可知，動(dòng)盤I為一圓柱體，該圓柱體一端面的圓周上等距切制有4個(gè)弧長與間隔完全相等且與靜盤弧形槽完全相同的弧形槽PP、TT，其中兩兩相對的弧形槽ΡΡ、ΤΤ對稱設(shè)置，對稱設(shè)置的兩弧形槽ΡΡ、ΤΤ分別通過圓柱體內(nèi)部的通道相連通，所述動(dòng)盤I外圓柱面上設(shè)有與弧形槽PP相連通的槽口 4，與弧形槽TT相連通的槽口 30。動(dòng)盤I設(shè)置弧形槽的端面圓周上設(shè)有多圈潤滑槽28，通過從動(dòng)盤I上液壓油高壓腔引出一只高壓油，進(jìn)入其潤滑環(huán)槽28，實(shí)施對動(dòng)盤1、靜盤14結(jié)合面的潤滑。動(dòng)盤I軸心位置開設(shè)有花鍵孔27與主傳動(dòng)軸22 —端的花鍵23連接。
[0025]主傳動(dòng)軸22由滾珠軸承組26支撐，該主傳動(dòng)軸22左端由增速器輸出軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其中增速器選用行星輪式結(jié)構(gòu)，同軸安裝，主傳動(dòng)軸22右端通過花鍵23與動(dòng)盤I連接并帶動(dòng)動(dòng)盤I旋轉(zhuǎn)。滾珠軸承組26包括兩套圓錐滾珠軸承，該滾珠軸承組26前端部設(shè)有軸承蓋25，軸承蓋25與主傳動(dòng)軸22之間設(shè)有骨架油封24。潤滑油從回油槽口 18處通道32流入軸承室，循環(huán)潤滑軸承組26后，由上部回油口 31流回油箱。
[0026]靜盤14和動(dòng)盤I的外圈套設(shè)外殼6，其中靜盤14后端部設(shè)有后端蓋13，動(dòng)盤I前端設(shè)有前端蓋20 ;所述外殼6、后端蓋14和前端蓋20組成一密封腔體，動(dòng)盤I和靜盤14設(shè)置在該腔體內(nèi)。動(dòng)盤I與靜盤14切制有弧形槽的端面完全貼合，且動(dòng)盤I端面圓周上切制的弧形槽與靜盤14端面圓周上切制的弧形槽一一對應(yīng)。后端蓋13與靜盤14通過圓柱銷15定位連接，該后端蓋13與外殼6通過緊定螺釘16固定；所述外殼6與前端蓋20通過緊定螺釘19固定，前端蓋20與軸承蓋25通過緊定螺釘21固定。
[0027]外殼6上設(shè)有壓力油入口 61、壓力油輸出口 62、回油輸入口 63、回油出口 64，該外殼6內(nèi)部設(shè)有與壓力油入口 61、壓力油輸出口 62、回油輸入口 63、回油出口 64分別相連通的矩形環(huán)槽5、矩形環(huán)槽9、矩形環(huán)槽17、矩形環(huán)槽18 ;動(dòng)盤I外圓柱面上連通PP的槽口 4和連通TT槽口 30分別與外殼6上矩形環(huán)槽5和18相連通；靜盤14外圓柱面上連通AA的槽口 9和連通BB槽口 29，分別與外殼6上矩形環(huán)槽10和17相連通。
[0028]外殼6內(nèi)壁與動(dòng)盤I的外壁之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封圈2,外殼6內(nèi)壁與靜盤14的外壁之間設(shè)有“O”形密封圈7。旋轉(zhuǎn)密封圈2設(shè)置在與壓力油入口 61、回油出口 64相連通的矩形環(huán)槽5、矩形環(huán)槽18兩側(cè)；“0”形密封圈7設(shè)置在與壓力油輸出口 62、回油輸入口 63相連通的矩形環(huán)槽9、矩形環(huán)槽17兩側(cè)。
[0029]后端蓋13設(shè)有壓力油通孔12，該壓力油通孔12進(jìn)油口與壓力油入口 61相連通，壓力油通孔12出油口設(shè)置在靜盤14右側(cè)后端蓋中心，其中后端蓋13與靜盤14后端面之間設(shè)有“O”形密封圈11。通過從壓力油中引出高壓油，直接加在靜盤14后端面，從而壓實(shí)靜盤14與動(dòng)盤I的結(jié)合面，實(shí)現(xiàn)動(dòng)、靜盤間結(jié)合面的密封。
[0030]其工作過程:
主傳動(dòng)軸22由滾珠軸承組26支撐，左端由增速器輸出軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，右端通過花鍵23與動(dòng)盤I連接，從而帶動(dòng)動(dòng)盤I旋轉(zhuǎn)。壓力油從外殼6上的壓力油入口 61進(jìn)入，外殼6上壓力油入口 61內(nèi)部有一個(gè)矩形環(huán)槽5，該矩形環(huán)槽5兩邊各有一條旋轉(zhuǎn)密封圈2封閉，壓力油通過矩形環(huán)槽5從動(dòng)盤I外圓柱面的兩個(gè)槽口 4進(jìn)入，然后從其右側(cè)端面PP弧形槽的槽口輸出。當(dāng)PP弧形槽的槽口與靜盤14端面AA弧形槽的槽口連通時(shí)，壓力油進(jìn)入靜盤14的AA弧形槽的槽口 10，并通過外殼6上壓力油輸出口 62內(nèi)部的矩形環(huán)槽9從壓力油輸出口 62輸出，進(jìn)入外部作動(dòng)器上腔體內(nèi)，使作動(dòng)器活塞向下運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，作動(dòng)器下腔之油，則進(jìn)入外殼6上的回油輸入口 63,及外殼6上回油輸入口 63內(nèi)部的矩形環(huán)槽17和靜盤槽口29從靜盤14左側(cè)端面BB弧形槽的槽口流出，由于結(jié)構(gòu)的原因，此時(shí)靜盤14上的BB弧形槽的槽口也一定與動(dòng)盤I右端面上的TT弧形槽的槽口相通，作動(dòng)器下腔之油進(jìn)入動(dòng)盤I的TT弧形槽的槽口 30，并通過外殼6上回油出口 64內(nèi)部的矩形環(huán)槽18從回油出口 64流回油箱。
[0031]當(dāng)動(dòng)盤I旋轉(zhuǎn)過90°后，其端面PP弧形槽的槽口與靜盤14端面的BB弧形槽的槽口連通,壓力油改由BB弧形槽的槽口 29，并通過外殼6上回油輸入口 63內(nèi)部的矩形環(huán)槽17從回油輸入口 63輸出，進(jìn)入外部作動(dòng)器下腔，使作動(dòng)器活塞向上運(yùn)動(dòng)。而作動(dòng)器上腔之油，則進(jìn)入外殼6上的壓力油輸出口 62，及外殼6上壓力油輸出口 62內(nèi)部的矩形環(huán)槽9和靜盤槽口 10從靜盤14左側(cè)端面AA弧形槽的槽口流出，由于結(jié)構(gòu)的原因，此時(shí)靜盤14上的AA弧形槽的槽口也一定與動(dòng)盤I右端面上的TT弧形槽的槽口相通，作動(dòng)器上腔之油進(jìn)入動(dòng)盤I的TT弧形槽的槽口 30，并通過外殼6上回油出口 64內(nèi)部的矩形環(huán)槽18從回油出口64流回油箱。因此，作動(dòng)器完成了一個(gè)周期的振蕩。動(dòng)盤I繼續(xù)前轉(zhuǎn)90°，則又回到了最開始的工況。周而復(fù)始，作動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了往復(fù)疲勞加載。[0032]由上可知，動(dòng)盤I的端面與定盤14的端面完全貼合，當(dāng)動(dòng)盤I旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，P槽分別與定盤的A槽、B槽連通2次，T槽也分別與定盤的B槽、A槽連通2次，換言之，動(dòng)盤I旋轉(zhuǎn)一圈，作動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了 2個(gè)周期的振蕩。假定動(dòng)盤I的速度為250rpm/s，分鐘轉(zhuǎn)速為15000rpm/min,那么，作動(dòng)器的振蕩頻率將達(dá)到500Hz。此時(shí)沒有伺服閥閥芯的頻繁換向，只有動(dòng)盤定向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。如果繼續(xù)提高動(dòng)盤轉(zhuǎn)速，試驗(yàn)頻率將繼續(xù)提高。其關(guān)系:頻率=2X轉(zhuǎn)速，即f=2n。從結(jié)構(gòu)可知，動(dòng)盤必須有軸承支撐，且外圓有格來圈密封，因此其轉(zhuǎn)速將受到軸承極限轉(zhuǎn)速的限制，同時(shí)還受到了格來圈極限線速限制，應(yīng)將轉(zhuǎn)速控制在η < 5000 rpm/min,此時(shí)可以滿足各方面的要求,為了降低動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速，同時(shí)保證高頻的需求,可以增加動(dòng)、靜盤上的槽口對數(shù),若槽口對數(shù)為k，轉(zhuǎn)速為n，其關(guān)系:頻率=kn。
[0033]圖4是本發(fā)明脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。由圖4可知，高頻脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)，包括壓力表101、蓄能器103、壓油過濾器105、交流伺服電機(jī)108、脈沖發(fā)生器111、加載作動(dòng)器112、單向閥106、定量油泵107、網(wǎng)式過濾器104、油箱102，變頻調(diào)速電機(jī)110、溢流閥109。油箱102的液壓油入油口處設(shè)有網(wǎng)式過濾器104，液壓油經(jīng)網(wǎng)式濾油器104進(jìn)入油泵107 ;所述油泵107與變頻調(diào)速電機(jī)110連接，該油泵107泵出的壓力油經(jīng)單向閥106進(jìn)入壓油過濾器105，壓力油通過壓油過濾器105過濾后進(jìn)入脈沖發(fā)生器111。脈沖發(fā)生器111與加載作動(dòng)器112連接，該脈沖發(fā)生器111由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)108 ;所述單向閥106與壓油過濾器105之間設(shè)有由壓力表101、蓄能器103、溢流閥109，其中溢流閥109為電磁比例溢流閥，該電磁比例溢流閥109與脈沖發(fā)生器111連通。溢流閥109用于限制最高壓力、壓力表101用于顯示工作壓力，蓄能器103用于消除油壓的脈動(dòng)。液壓油經(jīng)網(wǎng)式濾油器104進(jìn)入油泵107，油泵107泵出的壓力油經(jīng)單向閥106進(jìn)入系統(tǒng)，溢流閥109限制系統(tǒng)最高壓力，壓力表101顯示系統(tǒng)工作壓力，蓄能器103消除系統(tǒng)油壓的脈動(dòng)，壓力油再通過壓油過濾器105進(jìn)入脈沖發(fā)生器111，伺服電機(jī)108驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器111內(nèi)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)，靜盤A、B 口交替輸出壓力油和輸入回油，使加載作動(dòng)器112上、下腔交替進(jìn)油、回油，活塞上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)對試件加載。
[0034]圖5是本發(fā)明脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)的控制框圖。由圖5可知，本系統(tǒng)共有力伺服控制、位置伺服控制、頻率控制三個(gè)控制通道:
其中力伺服控制通道:首先設(shè)置負(fù)載力的峰、谷值，通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部智能運(yùn)算，給出一個(gè)合適的電壓(或電流)，使電磁比例溢流閥給液壓系統(tǒng)輸出一個(gè)接近實(shí)況的工作壓力，同時(shí)在工作中負(fù)荷傳感器不斷采樣，輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)PID智能運(yùn)算不斷給出新的控制指令，放大后驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵，保持系統(tǒng)合適的壓力，達(dá)到力伺服控制目的。
[0035]位置伺服控制通道:首先設(shè)置位置(振幅)的峰、谷值，通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部智能運(yùn)算，給出一個(gè)相應(yīng)的脈沖，控制油泵驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)以一定速度運(yùn)轉(zhuǎn)，液壓系統(tǒng)輸出一定壓力和流量的壓力油，工作過程中，位移傳感器不斷采樣，輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)PID智能運(yùn)算不斷給出新的脈沖控制指令，調(diào)整和控制油泵驅(qū)動(dòng)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持滿足位置伺服加載足夠的流量，達(dá)到位置伺服控制目的。
[0036]頻率控制通道:試驗(yàn)頻率設(shè)置后，由伺服電機(jī)以一定轉(zhuǎn)速帶動(dòng)“脈沖發(fā)生器”動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)，其尾部編碼器不斷檢測旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，輸入計(jì)算機(jī)，智能運(yùn)算后發(fā)出新的脈沖控制指令，直至系統(tǒng)保持預(yù)設(shè)頻率恒定運(yùn)行。
[0037]本發(fā)明的這種控制方法可以達(dá)到?jīng)]有超壓溢流，沒有流量過剩，使得系統(tǒng)的溫升和能耗大幅降低，本發(fā)明拋棄了低周疲勞加載剛性油源的各種弊端，使液壓系統(tǒng)壓力與流量完全自敏適應(yīng)，是一個(gè)自敏適應(yīng)，節(jié)能顯巨，柔性的伺服加載油源。它提高了高頻疲勞試驗(yàn)的頻率，加大了高頻輸出的功率，解決了電磁高頻難于起振的狀況，甚至還可以進(jìn)行靜態(tài)加載的實(shí)時(shí)控制。另外，它控制相對簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，操作十分方便，成本比較低廉。是高頻疲勞試驗(yàn)一種全新的加載技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.高頻脈沖發(fā)生器及其加載系統(tǒng)，包括高頻脈沖發(fā)生器和高頻脈沖發(fā)生器的加載系統(tǒng)；其中高頻脈沖發(fā)生器，包括靜盤、動(dòng)盤、主傳動(dòng)軸、外殼、圓錐滾柱軸承組、旋轉(zhuǎn)密封圈、骨架油封、軸承蓋、前端蓋、后端蓋、“O”形密封圈；其特征是，所述靜盤為一圓柱體，該圓柱體一端面的圓周上等距切制有4個(gè)弧長與間隔完全相等的弧形槽，其中兩兩相對的弧形槽對稱設(shè)置；所述對稱設(shè)置的兩弧形槽通過圓柱體內(nèi)部的通道相連通，所述靜盤外圓柱面上設(shè)有與弧形槽相連通的槽口 ；所述動(dòng)盤為一圓柱體，該圓柱體一端面的圓周上等距切制有4個(gè)弧長與間隔完全相等且與靜盤弧形槽完全相同的弧形槽，其中兩兩相對的弧形槽對稱設(shè)置；所述對稱設(shè)置的兩弧形槽通過圓柱體內(nèi)部的通道相連通，所述動(dòng)盤外圓柱面上設(shè)有與弧形槽相連通的槽口 ；所述靜盤和動(dòng)盤的外圈套設(shè)外殼，其中靜盤末端部設(shè)有后端蓋，動(dòng)盤前端設(shè)有前端蓋；所述外殼、后端蓋和前端蓋組成一密封腔體，動(dòng)盤和靜盤設(shè)置在該腔體內(nèi)；所述外殼上設(shè)有壓力油入口、壓力油輸出口、回油輸入口、回油出口，該外殼內(nèi)部設(shè)有與壓力油入口、壓力油輸出口、回油輸入口、回油出口分別相連通的矩形環(huán)槽；所述外殼內(nèi)壁與動(dòng)盤的外壁之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封圈，外殼內(nèi)壁與靜盤的外壁之間設(shè)有“O”形密封圈。
2.高頻脈沖發(fā)生器的載系統(tǒng)，包括壓力表、蓄能器、壓油過濾器、交流伺服電機(jī)、脈沖發(fā)生器、加載作動(dòng)器、單向閥、定量油泵、網(wǎng)式過濾器、油箱，變頻調(diào)速電機(jī)、溢流閥；其特征是，所述油箱的液壓油出油口處設(shè)有網(wǎng)式過濾器，液壓油經(jīng)網(wǎng)式濾油器進(jìn)入油泵；所述油泵與變頻調(diào)速電機(jī)連接，該油泵泵出的壓力油經(jīng)單向閥進(jìn)入壓油過濾器，壓力油通過壓油過濾器過濾后進(jìn)入脈沖發(fā)生器；所述脈沖發(fā)生器與加載作動(dòng)器連接，該脈沖發(fā)生器由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述單向閥與壓油過濾器之間設(shè)有由壓力表、蓄能器、溢流閥，其中溢流閥為電磁比例溢流閥，該電磁比例溢流閥與脈沖發(fā)生器壓力油連通，泄油口與油箱相通；所述溢流閥用于限制最高壓力、壓力表用于顯示工作壓力，蓄能器用于消除油壓的脈動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)密封圈設(shè)置在與壓力油入口、回油出口相連通的矩形環(huán)槽兩側(cè)；“0”形密封圈設(shè)置在與壓力油輸出口、回油輸入口相連通的矩形環(huán)槽兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述動(dòng)盤與靜盤切制有弧形槽的端面完全貼合，且動(dòng)盤端面圓周上切制的弧形槽與靜盤端面圓周上切制的弧形槽一一對應(yīng)。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述動(dòng)盤和靜盤外圓柱面上開設(shè)的槽口分別與外殼矩形環(huán)槽相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述動(dòng)盤設(shè)置弧形槽的端面圓周上設(shè)有多圈潤滑槽，該動(dòng)盤軸心位置開設(shè)有花鍵孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述后端蓋設(shè)有壓力油通道，該壓力油通道進(jìn)油口與壓力油入口相連通，壓力油通道出油口設(shè)置在靜盤右側(cè)后端蓋的中心，其中后端蓋與靜盤后端面之間設(shè)有“O”形密封圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述后端蓋與靜盤通過圓柱銷定位連接，該后端蓋與外殼通過緊定螺釘固定；所述外殼與前端蓋通過緊定螺釘固定，前端蓋與軸承蓋通過緊定螺釘固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻脈沖發(fā)生器，其特征是，所述主傳動(dòng)軸由滾珠軸承組支撐，該主傳動(dòng)軸左端由增速器輸出軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，右端通過花鍵與動(dòng)盤連接帶動(dòng)動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)；所述滾珠軸承組包括兩套圓錐滾珠軸承，該滾珠軸承組前端部設(shè)有軸承蓋，軸承蓋與主傳動(dòng)軸之間設(shè)有骨架油封 。
【文檔編號】G01N3/02GK103487318SQ201310424170
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】張郁沫, 成亞軍 申請人:深圳市瑞格爾儀器有限公司