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电液伺服疲劳试验机与脉动疲劳试验机的区别

来源: 上海百若试验仪器有限公司 日期:2015年05月12日  点击数:载入中...

脉动疲劳试验机:

这是比较早期的疲劳试验机,此类试验机使用电机带动的曲柄连杆机构驱动一个柱塞泵,将液压油打入作动器的油缸中以驱动活塞顶出。作动器的加载负荷通过人工观察系统压力指示装置手动调节溢流阀设定;作动器往复行程通过人工调整曲柄连杆的偏心实现,也就是单向振幅;加载频率通过调整电机的转速实现。从作动器的角度来讲,脉动疲劳试验机采用的单向缸结构,在回程时只能通过弹簧拉回。结构复杂、维修难度大、周期长。此类产品属我国上世纪六、七十年代的产品,目前国际上已基本淘汰了此类产品。

限于产品开发当时的技术状态,设备整体的自动化程度不高。由于是在静态状态下通过人工观察系统压力指示手动调节溢流阀设定加载负荷,所以不能准确设定动态疲劳加载的上下限负荷,误差较大。在众多用户的实际使用中,也验证了这一点。且由于使用压力传感器间接测量载荷,故实际测量的载荷示值误差较大。

脉动疲劳试验机工作时,油泵每次泵出的油量仅几百毫升,活塞的行程较小,所以脉动疲劳试验机基本上用于建筑工程上的岩土、混凝土、钢结构等变形量较小的疲劳试验。

由于作动器的卸载(回缩)是依靠作动头上弹簧拉回的,不具备双向加载和控制能力,无法跟踪试件自身的回弹,故基本无法保证疲劳试验时下限载荷的要求,且误差很大。某些特殊情况下,甚至易造成作动头与试件表面的脱离,以至于有时会产生作动头敲击试件的现象。

从试验的角度来讲,脉动试验机只能进行脉动疲劳,对于脉动压缩和反向拉压形式的疲劳无法完成。

在车轴车桥试验中,轴体产生的变形较大,要求加载仿真的程度高(不然会造成非轴体自身因素产生的试件失效,失去了试验的意义)。试验时,无论静态还是动态试验,均需在试件上有两个平衡的加载点,左右加载点的加载动作和加载负荷必须一致。单台脉动疲劳试验机不具备在车轴试验中的两点加载能力,如要增加一个加载点,必须在油路中并联一个做动器。但如此增加做动器的方式,则势必对半降低加载行程,完全满足不了车轴试验的需要。另外的一种办法就是将两台脉动疲劳试验机并联、同步,脉动疲劳试验机生产厂家的1000kN脉动疲劳试验机就是并联两台500kN脉动疲劳试验机。但是这样做的代价就是成倍的增加设备投资,而且两台设备的同步效果是很差的。即使两台设备的加载动作可以同步,但加载的负荷也会产生较大的偏差,导致车轴试验的左右加载差异,人为地造成车轴试件的非正常失效,试验数据不准确。

在车轴车桥的静态刚度和强度试验中,两台并联的脉动疲劳试验机也根本不可能由人工操作完成同步加载(脉动疲劳试验机在静态试验时是由人工操作进回油阀完成的)。此外,由于脉动疲劳试验机缺乏完备的测控系统,无法实现试件各测点的变形测量和取得试验曲线。同时,脉动疲劳试验机由于没有力值反馈,完全是开环控制,更无法实现载荷均匀加载和变形控制。由于是开环控制,所以此类设备无法检测试样的动刚度指标,也就是无法检测相位差,尤其对于橡胶类、弹性元件类产品就无法检测其动刚度以及阻尼比等指标。

由此可见,脉动疲劳试验机由于自身作动机理上的限制,可以肯定此类试验机完全不适合车轴车桥的性能试验。目前,国内外诸多生产厂家几乎没有再使用此类设备用于检测,这也从另一个方面论证了上述结论。


电液伺服疲劳试验机:

电液伺服系统有许多优点,其中最突出的就是响应速度快、输出功率大、测量和控制精度高,因而目前在航空、航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到了广泛的应用。电液伺服技术是实现动态高周疲劳、程控疲劳和低周疲劳以及静态的恒变形速率、恒负荷速率和各种模拟仿真试验系统的最佳技术手段。目前已是国际上测控领域的主流,国内也正在往这个方向发展。

使用电液伺服阀对疲劳试验机进行控制,可以实现精确、连续的压力控制,不仅能瞬时输出尖端脉冲,而且可以由计算机控制其输出正弦波、三角波或方波,使得疲劳试验机的功能得以大大加强。不但可以做动态疲劳试验,还可以做试件的静态性能试验。而且由于在动态疲劳试验中使用电液伺服阀进行载荷控制,可以精确地控制输出最小试验负荷和最大试验负荷,不会产生由于负荷输出不准确带来的疲劳寿命的测量误差。

操作简洁、方便,使用者只需在电脑上输入相应的试验参数,系统即可全自动完成整个试验过程,不必再由人工进行繁杂的调整。同时,由于系统程序的灵活性,各种非正常状况均可被监测并处理,高效而且安全。

以目前技术发展的现状看,电液伺服疲劳试验机的缺点就是较低吨位的整机价格较脉动疲劳试验机高,有些用户难以承受。但随着试验载荷增加到一定吨位以上(比如1000kN),电液伺服疲劳试验机性价比的优势即显现出来:大吨位的电液伺服疲劳试验机价格已经比同等吨位的脉动疲劳试验机价格相近。目前,国内生产疲劳试验机的厂家里,百若仪器可以生产2000kN以下的疲劳试验机,其频率可以达到50Hz。

众多用户目前已经意识到电液伺服技术的优异性能和突出的性价比,相比较脉动疲劳试验机(8Hz),开环控制。电液伺服疲劳试验机的频率可以达到100Hz,甚至更高,并且是闭环控制。越来越多的放弃使用脉动疲劳试验机而转向购买电液伺服疲劳试验机。这也是疲劳试验机发展的主导趋势。

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