[發(fā)明專利]水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710611328.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN107356388B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛新峰;張昌振;陳慧楠;徐旭;水旭峰;劉陽;李靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/02
• 分類號(hào): G01M7/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張賞

1.一種水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)搭建水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，包括頂蓋螺栓、水輪機(jī)頂蓋、若干個(gè)機(jī)械式推動(dòng)桿、機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)基座、扁平彈簧基座、螺旋彈簧、傳動(dòng)軸、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電機(jī)基座和凸輪機(jī)構(gòu)；所述機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)基座包括振動(dòng)臺(tái)上基座，振動(dòng)臺(tái)下基座和振動(dòng)臺(tái)四周肋板；

所述水輪機(jī)頂蓋以水電站水輪機(jī)頂蓋實(shí)際模型按比例縮小而成；所述水輪機(jī)頂蓋與機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)基座的頂部采用頂蓋螺栓選用固定預(yù)緊力旋緊，然后將實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置豎立在水平基準(zhǔn)平臺(tái)之上；所述水輪機(jī)頂蓋由振動(dòng)臺(tái)四周肋板支撐；

所述水輪機(jī)頂蓋底部與振動(dòng)臺(tái)上基座之間設(shè)若干個(gè)成對(duì)稱性均勻分布的機(jī)械式推動(dòng)桿，所述機(jī)械式推動(dòng)桿頂部與水輪機(jī)頂蓋之間留有間隙，該間隙即機(jī)械式推動(dòng)桿上下運(yùn)動(dòng)行程；所述機(jī)械式推動(dòng)桿鑲嵌在螺旋彈簧中，螺旋彈簧上部與振動(dòng)臺(tái)上基座采用焊接的方式連接，螺旋彈簧下部采用扁平彈簧基座與凸輪機(jī)構(gòu)接觸；所述機(jī)械式推動(dòng)桿下部與扁平彈簧基座固定連接；

所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與凸輪機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)軸連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)放置在電機(jī)基座上，振動(dòng)臺(tái)下基座用來承接電機(jī)基座；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與機(jī)械式推動(dòng)桿的個(gè)數(shù)與分布情況相同；

所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械式推動(dòng)桿實(shí)現(xiàn)不同形式的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；

2)將頂蓋螺栓在萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜力學(xué)拉伸實(shí)驗(yàn)測量其初始屈服強(qiáng)度、初始極限強(qiáng)度、初始彈性模量；

3)確定需要模擬振動(dòng)的類型，確定機(jī)械式推動(dòng)桿3振動(dòng)的幅度值A(chǔ)，確定機(jī)械式推動(dòng)桿3軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形式，確定旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速n，采用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳手對(duì)所有頂蓋螺栓進(jìn)行旋緊；

4)將整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置豎直放置在水平基準(zhǔn)平臺(tái)上；

5)選取適用的凸輪機(jī)構(gòu)并安裝在傳動(dòng)軸上，開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)需要的轉(zhuǎn)速n，機(jī)械式推動(dòng)桿在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定六小時(shí)后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在萬能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)頂蓋螺栓進(jìn)行靜拉伸實(shí)驗(yàn)測量螺栓的剩余屈服強(qiáng)度、剩余極限強(qiáng)度、剩余彈性模量；

6)在使用同一類型的凸輪機(jī)構(gòu)的工況下，以逐步推進(jìn)的方式改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，機(jī)械式推動(dòng)桿在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定六小時(shí)后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在萬能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)頂蓋螺栓進(jìn)行靜拉伸實(shí)驗(yàn)測量頂蓋螺栓的剩余屈服強(qiáng)度、剩余極限強(qiáng)度、剩余彈性模量；

7)更換凸輪機(jī)構(gòu)，使用未經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的頂蓋螺栓對(duì)頂蓋和機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)基座之間進(jìn)行全部旋緊聯(lián)接，開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)，調(diào)整實(shí)驗(yàn)需要的轉(zhuǎn)速n，機(jī)械式推動(dòng)桿在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定六小時(shí)后，關(guān)閉電機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在萬能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)頂蓋螺栓進(jìn)行靜拉伸實(shí)驗(yàn)測量頂蓋螺栓的剩余屈服強(qiáng)度、剩余極限強(qiáng)度、剩余彈性模量；

8)在使用更改過的凸輪機(jī)構(gòu)的工況下，以逐步推進(jìn)的方式改變旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，機(jī)械式推動(dòng)桿在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行穩(wěn)定六小時(shí)后，關(guān)閉旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在萬能試驗(yàn)機(jī)上對(duì)頂蓋螺栓進(jìn)行靜拉伸實(shí)驗(yàn)測量頂蓋螺栓的剩余屈服強(qiáng)度、剩余極限強(qiáng)度、剩余彈性模量；

9)實(shí)驗(yàn)結(jié)束，將頂蓋螺栓歸類，頂蓋拆下。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法，其特征在于，所述水輪機(jī)頂蓋由頂蓋下腹板，上環(huán)板，外圓筒和徑向肋板構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法，其特征在于，所述頂蓋螺栓由螺母和雙頭螺柱構(gòu)成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法，其特征在于，所述機(jī)械式推動(dòng)桿有8個(gè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法，其特征在于，所述振動(dòng)臺(tái)上基座不可拆卸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)頂蓋螺栓機(jī)械振動(dòng)式疲勞實(shí)驗(yàn)的模擬方法，其特征在于，所述振動(dòng)臺(tái)下基座可拆卸。