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外文翻譯----一種節能的液壓疲勞試驗機(譯文)-其他專業.doc

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外文翻譯----一種節能的液壓疲勞試驗機(譯文)-其他專業.doc

中文3000字 外文翻譯 專 業 機械設計制造及其自動化 外文資料名稱An Electric-power-saving Hydraulic Fatigue-testing Machine 外文資料出處Experimental Mechanics,2007, Volume 17, Number 1 ,Pages 37-40 附 件 1.外文資料翻譯譯文 2.外文原文 指導教師評語 簽名 年 月 日 一種節能的液壓疲勞試驗機 太田和 佐佐木 倉東路 譯 摘要液壓疲勞試驗機結合了機械液壓波輪和閉環控制系統已經完成了實驗。對于電力和本機用水量約是伺服控制電液機的三分之一。這種控制系統的穩定性在0.5的范圍之內。實驗結果鑒證了疲勞試驗載荷下良好的穩定性。 簡介 現在已經建成了具有三個環節的機械液壓機。它的穩定性在0.5個百分點范圍內,電力消耗大約只有電動液壓機的三分之一。 前言 液壓和諧振式疲勞試驗機用于高負荷疲勞試驗中,諧振式疲勞試驗機用少量的電力就可以運行,但它不能在一個高阻尼條件下,或長沖程和高負荷疲勞試驗中運行,而液壓機可以在這些條件下運行。因此,液壓疲勞試驗機用于高負荷長沖程疲勞試驗。這種類型的機器通常分為兩類一類是伺服控制電動液壓機,另一種是機械液壓波輪。伺服控制液壓疲勞試驗機具有閉環連續體系,并不斷糾正了這個不同于負荷或伸長的命令信號。因此,伺服控制電液壓機可運行在一個負載或在有限頻率的條件下,來延長任意波形。也就是說,它不僅能產生正弦波形,也可以按照一個指令信號發生器產生任意波形。然而,這種類型的機器需要大量的電力和水去冷卻油液,所以它無論是在建設還是在營運上成本都很高。如果實驗室不具備足夠大的電力供應系統,這種機器不能裝備。另一方面,波輪液壓機確實比伺服控制的電液冷卻機節約電力和用水。不過,這臺機器有一個開環控制系統。也就是說,只要在開始對負荷幅值進行設置,這個值將不會自動改變。此外,負載平均值保持在百分之五負載范圍內,只能有一到兩個油壓開關,都是通過機械式波輪設備,帶動氣瓶閥開關的旋轉的。這種開關控制系統不能維持在開始時設定的油的溫度值。 因此,操作者必須在負載變化與疲勞之前的每一分鐘進行手動測試。此外,本機只能用于正弦波恒載荷疲勞試驗。 因此,為了獲得電力,以及控制穩定性,液壓疲勞試驗機配有機械液壓波輪和閉環控制系統,為實驗節省能耗。本文報道了該系統中機器性能的優良性。 控制系統 如上所述,這臺機器構建了機械液壓脈動負載產生的體系。這種機制又具有交變負荷和平均負荷的獨立性。也就是說,它由兩部分組成第一部分是機械液壓脈動,它有一個比執行機構小的截面和長的行程,并帶有柱塞往復運動產生的交變油壓,第二部分是小泵,不斷供應石油的壓力執行機構。 在這臺機器里,有一個用于負載檢測的應變式稱重傳感器。它的最大與最小的負載值取決于它的輸出。通過這些高值運算電路計算其振幅和負載的平均值。然后,反饋的幅度和負荷的平均值一起控制著負載。圖1是本機的外觀。圖2解釋了本機控制系統的基礎。標本加載由氣缸油壓差提供。 圖1機器的整體外觀 一個在這氮氣中加壓的蓄能器,通過管道連接線到上缸。因此,這個汽缸里油的壓力,在體積擴張或收縮時變化很小,壓力被看作是一個很短的時間常數。 就在這個圓柱體降低壓力補償時伴隨著一小段油的泄漏,其中伺服閥是由伺服放大器信號驅動的,信號命令相當于個人電腦的測試的輸出信號的值,在恒定壓力時壓力傳感器設定單元開始插入上缸。壓力,交流分量很容易通過機械液壓脈動。這包含由曲軸旋轉帶動波輪的搖擺的搖擺臂。脈動器隨著搖臂的搖擺而運動,使得汽缸容積改變,并使得石油的壓力交替變化。 圖2 控制系統 這種交替油壓力幅度取決于搖臂活塞的位置。位置越接近所需的搖臂支點,幅度越大。因此,當Pa機構更改,移動的波輪缸的搖臂一個伺服電機上運行運行。檢測電路的振幅值的峰值,通過與在振幅值的設置單元中測試開始時設定的值比較。然后,在這差異放大的信號比較中載荷幅值通過伺服電機運行保持恒定。 至于平均負荷控制,臨輸出信號的平均值,是相對于在以前試驗中已存在一個簡單的設定值。伺服閥的壓力油供應在較低的氣缸里對應于不同的信號,這一差異只與這個對比信號的均值有關,伺服閥的流動速率用于控制平均負載,用于控制的伺服電液機,不斷修正不同伸長負荷或指揮信號的波形或一個隨機正弦波形。 如上所述,本機有三個控制環節恒定壓力,振幅值和平均值。每個控制電路中有一個適當的積分電路,以避免相互之間的干擾。到目前為止,控制系統被解釋為負荷控制。伸長控制可以由一個具有引伸的稱重傳感器來完成。當一個程序測試是必需的,幅度和平均值的制定,可被合適的編程信號取代。 峰值檢測電路 峰值檢測電路如圖3所示。輸入信號有兩種一種是用于最大值的檢測,另一種用于最小值的檢測。最大峰值檢測如,二極管D1允許電流只在一個方向流動充電 圖3 峰值檢測電路 容C1- D2的A1的反饋提供了一個高峰被檢測到。和C1擁有信號的上峰值。在這種情況下,當信號上峰變小,直流電壓不隨它變化。因此,要重設此值, FET開關關閉通過機械液壓波輪同步脈沖SW1。然后eup值重置為- 在每個周期的最大值。cup1復位之前,這個電壓已轉交到由一個同步脈沖er2控制的電容C2。因此,上峰值響應延誤了四分之一周期。現在,同樣的方式由二極管的方向逆轉上層峰值檢波器檢測到低峰值。由合成脈沖ERL交換到er2中。 振幅值是從eip到eup相減得到剩下的部分。平均價格是將eip來eup和分工的總和相加,增加了兩個。在這種方式下,得到了直流電壓輸入信號的振幅和平均值。如上所述,這些值必須在高峰通過FET開關機構改變時反饋。 測試結果與討論 圖4顯示了一些典型負載時的記錄。這些測試是控制在10赫茲恒定負荷環境下運行的。試樣尺寸為130毫米寬,12.5毫米厚,574毫米長,和5毫米直徑的中心孔,275毫米的長度。所使用的材料是一種在800 MPa環境下的拉伸得到的鋼。 圖4 典型的疲勞試驗記錄 在圖4中兩個測試記錄重疊。每個測試都有其振幅和平均負荷的記錄一個是目前控制系統的記錄,另一個是開環測試中類似機械液壓脈動的記錄,CM信號表明本控制系統的平均負載CA,振幅OM有機質的開環測試的意思;及它的振幅OA。記錄OA表明,從開始的穩定值,到測試結束,可能是由于改變了油的溫度,和在試樣中形成裂紋的遵守情況。相反,CM和CA的記錄表明在整個測試期間良好的穩定性。 人們普遍認為,疲勞試驗機總精度為3至5個百分點,而在對控制的穩定性方面起到了更大的作用。但是,本控制系統的穩定性,結論是大約有0.5個百分比的波動范圍。此外,本機控制系統的穩定性有0.5的波動占據疲勞試驗的整個期間或一個星期。這是優于伺服控制的電液機,更優于通常的機械液壓波輪機。能耗和冷卻水只占伺服控制電液機的三分之一,相當于一般機械液壓波輪機。因此,本機是與,可實現液壓式試驗機單獨使用合適的正弦波形高負荷和長沖程疲勞的試驗 因此,本系統控制的幅度和獨立的平均值,也可用在伺服控制的電動液壓機中。此外,在高頻率的測試中,控制回路變成開環,幅度,平均值的變化逐漸記錄在圖4中。由于在試樣的順應性的變化,即石油的溫度和系統的不足增益變化,伺服控制的電動液壓機器是不可能補償設定值的誤差。然而,現在的控制系統可以彌補這一點。 結論 一種液壓疲勞試驗機結合了機械液壓波輪和閉環控制系統構建。其表現如下 1、本機的電力和冷卻水的消耗約占伺服控制的電液機得三分之一,相當于一般機械液壓波輪機。 2、本機控制系統的穩定性有0.5的波動占據疲勞試驗的整個期間或一個星期。這是優于伺服控制的電動液壓機,而且比使用峰值控制電路的機械液波輪壓機更好。 鳴謝 筆者要感謝給這個計劃提出寶貴建議的國家金屬材料強度研究部研究所前任所長Tamotsu Fukumoto。我們也借此機會感謝在檢測電路施工高峰時伸出援助之手的M.Kosuge。我們也感謝批閱手稿的S.Yoshida。此外,我們也感謝Mrio試驗機有限公司,和工程師Y.Nakata, S.kagaya, K.Takayama, S.kobayashi和Y.iMayoshi。我們也非常感激H.Kubota閣下為圖紙準備的手稿和H.Iwanami小姐的打字。 參考文獻 1. Forrest, P. G, Fatigue of Metals, 24-34, Pergamon Press, Oxford 1962. 2. Cazaud, R., Pomey C., Rabbe, P. and ]anssen, Ch., The Fatigue of Metals, 123-130, Dunod, Paris, in French 1969. 3. Kagaya, S, The Analysis of Power of Hydraulic Fatigue Testing Machine under Pulsating Tension,. of the Soc. of Mater. Sci, 15 151, 236-243, japan, in apanese April 1966. 4. Tobey G. E, Graeme, J. G. and Huelsman. L. P, Operational AmpTifers-Design and Applications, 353-358, McGraw-Hill Book Co, New York 1971. 8

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