[實用新型]一種諧振式內燃機微動疲勞模擬實驗系統

有效

• 申請號: 201220017206.1
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN202494570U
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 左正興;李文;廖日東;孫德林
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種諧振式內燃機微動疲勞模擬實驗系統，屬于內燃機疲勞強度技術領域。

背景技術

在內燃機工作狀態下，機體隔板和主軸承蓋接觸面承受預緊力和交變法向和切向載荷的共同作用，容易在接觸面附近發生微動損傷，加速零部件的失效。研究表明，在相同的交變外載荷作用下，微動疲勞的作用會降低試件的疲勞壽命30％～50％。微動疲勞損傷規律的研究近年來逐漸成為相關研究領域內的研究熱點。

實驗研究是微動疲勞損傷研究中最重要的研究手段。微動疲勞實驗有多種方式，其中的差異主要集中在壓頭的形狀上。壓頭的形狀有很多種，不同壓頭會導致不同的應力分布。現階段最常用的壓頭有橋式壓頭、圓柱式壓頭和球形壓頭等。通常能夠為標準疲勞試件提供固定的法向壓力和可控的循環變化體力。但是，該實驗很難模擬周期性法向壓力與周期性切向力共同作用下的微動疲勞失效過程。牛灃大學的Ruiz開發的燕尾榫結構微動疲勞實驗臺，該實驗系統的基礎是一臺電液伺服疲勞實驗機。通過雙軸非比例激勵分別模擬航空發動機工作狀態下的離心力和空氣對葉片的作用力，通過一個附加的高周疲勞激勵實現微動幅值的控制。實現了葉片結構件的微動疲勞實驗。(參考文獻Ruiz?C，Boddington?PHB，Chen?KC.An?investigation?on?fatigue?and?fretting?in?a?dovetail?joint.Exp?Mech?1984；24：208-17.)現階段還沒有關于內燃機典型特征載荷作用下結構件的諧振微動疲勞實驗系統的相關論文和報道。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了能夠充分模擬內燃機載荷特征下的微動疲勞損傷過程，研制一種諧振式內燃機微動疲勞模擬實驗系統。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

本實用新型的一種諧振式內燃機微動疲勞模擬實驗系統，該系統包括微動疲勞裝置1、加速度計2、電子控制部件3、電動激振器4、激振器推桿5和兩塊慣性振板6；兩塊慣性振板6通過鋼絲繩懸掛在軌道上；微動疲勞裝置1通過法蘭固定在兩塊慣性振板6之間；激振器推桿5的一端固定在電動激振器4上；激振器推桿5的另一端固定在一塊慣性振板6上；加速度計2通過磁力粘在另一塊慣性振板6上，其位置與激振器推桿5相對稱；電子控制部件3用于控制電動激振器4；

其中，微動疲勞裝置1包括試件7、預緊螺栓8、壓頭9、U型連接器10、基座11、加載推桿12和載荷施加軸13；基座11為整體為一個柱體；在柱體的下側面挖有兩個對稱凹槽，兩個凹槽之間形成一個梯形支撐架，柱體兩端的剩余部分用于與慣性振板6固定連接；梯形支撐架的兩側各有一個試件安裝槽，用于固定和安裝試件7，試件7的一側有一個半圓孔，壓頭9的一側有一個半圓孔，壓頭9放在試件7的上表面，壓頭9的半圓孔與試件7的半圓孔整好形成一個圓孔；試件7與壓頭9通過預緊螺栓8固定連接在梯形支撐架的兩側；載荷施加軸13穿過壓頭9和試件7形成的圓孔；載荷施加軸13的兩端固定在U型連接器10的兩臂上；U型連接器與基座11通過加載推桿12固定連接。

電子控制部件3在試驗過程中對曲軸彎曲疲勞模擬系統的諧振幅度和諧振頻率進行閉環控制，形成閉環控制電路；首先信號發生器將信號輸入給伺服控制器，伺服控制器通過功率放大器向電動激振器4發出一個標準的正弦型指令信號，使電動激振器4激起系統諧振，然后安裝在慣性振板6上的加速度計2將測得的加速度信號通過電荷放大器后一部分作為系統的響應信號反饋回伺服控制器，一部分通過諧振跟蹤單元反饋給信號發生器，每循環一次計數器累加一次。伺服控制器對指令信號和響應信號的幅值和頻率進行比較，以修正指令信號或中止試驗；控制電路中還設置了載荷幅值限制和諧振頻率限制兩個單元，當載荷幅值和頻率的變化超出限制單元的預定值時，限制單元可以中止試驗以保護試驗裝置；計數器能夠記錄試驗中止時的循環加載次數，測得相應的疲勞壽命。