電液式車(chē)橋脈動(dòng)疲勞試驗機

1．設計依據    

   PMW系列電液式脈動(dòng)疲勞測試系統是由濟南力支測試系統有限公司根據下列相關(guān)標準及部分試驗方法要求，研制完成具有水平的大脈動(dòng)量電液式脈動(dòng)疲勞測試系統:

1.1《GB50152-1992混凝土結構試驗方法標準》；

1.2《GB/T14370-2007預應力筋用錨具、夾具和連接器》；

1.3《GB/T12718-2001礦用高強度圓環(huán)連》；

1.4《GB6946-1993鋼絲繩鋁合金壓制接頭》；

1.5《GB/T2611-2007試驗機通用技術(shù)要求》；

1.6  歐洲標準《EN 13146-4:2002鐵路應用-軌道-扣件系統試驗方法》；

1.7《TB/T2491-1994扣件組裝疲勞試驗方法》；

1.8《TB/T2326-1992預應力混凝土簡(jiǎn)支梁彎曲疲勞試驗方法扣件組裝疲勞試驗方法》

1.9《TB/T 3193-2008鐵路工程預應力筋用錨具、夾具和連接器技術(shù)條件》；

1.10 《TB/T1878-2002預應力混凝土枕疲勞試驗方法》；    

1.11 《TB/T1354-2005鋼軌實(shí)物彎曲疲勞試驗方法》；

1.12 《TB/T 1632-2004鋼軌焊接》；

1.13 《客運專(zhuān)線(xiàn)扣件系統專(zhuān)用技術(shù)條件》

1.14 《JGJ85-2002預應力筋用錨具技術(shù)規程》；

1.15 《JT／T 329.2-1997 公路橋梁預應力鋼絞線(xiàn)用錨具、連接器試驗方法及檢驗規則》；

1.16 《QC/T513-1999汽車(chē)前軸臺架疲勞壽命試驗方法》

1.17 《QC/T533-1999汽車(chē)驅動(dòng)橋臺架試驗方法》等汽車(chē)行業(yè)車(chē)橋、底盤(pán)、懸架相關(guān)標準。

2．主要用途

   該系統主要用于汽車(chē)、鐵道、建筑建材等行業(yè)的零部件、組裝件、大型結構件的靜載、動(dòng)載性能測試和動(dòng)載疲勞壽命測試，是目前質(zhì)檢、科研、高校、建筑、公路、鐵道、橋梁、汽車(chē)、機械、核電、水利、港口、隧道、煤炭等行業(yè)疲勞性能檢測領(lǐng)域，應用范圍廣泛、性能可靠、運行成本低廉的疲勞壽命測試系統。

   該系統配備相應功能附具實(shí)現對梁、柱、板、框架等典型混凝土結構、橋梁（足尺、模型）、鋼構桁架、橡膠支座、扣件組裝、鋼絞線(xiàn)錨具、各類(lèi)彈簧、索具、吊具、圓環(huán)連、鋼軌及其焊接接頭、汽車(chē)底盤(pán)、汽車(chē)前后橋、機車(chē)轉向架及各種大型構件的靜載、動(dòng)載性能測試和動(dòng)載疲勞壽命測試。

3．技術(shù)水平

    濟南力支測試系統有限公司先后為中國鐵道科學(xué)研究院、公路科學(xué)研究院、中國建筑科學(xué)研究院研制的PMW800系列大脈動(dòng)量電液式脈動(dòng)疲勞試驗機，脈動(dòng)排量800ml/次(400l/min)，1000KN作動(dòng)器振幅可達15mm，這是目前世界上正常投入試驗室應用的脈動(dòng)排量疲勞試驗機，該系統的研制成功奠定了我公司在電液脈動(dòng)疲勞試驗機技術(shù)上的地位。

2010年9月我公司與中南大學(xué)高速鐵路建造技術(shù)國家工程實(shí)驗室簽訂PMW1200-1200電液式脈動(dòng)疲勞測試系統供貨合同，該項目技術(shù)指標為世界，脈動(dòng)排量實(shí)際按照1600ml/次進(jìn)行設計制造，1000kN作動(dòng)器振幅為30mm,工作頻率1-5Hz，系統滿(mǎn)足國家“863"計劃朔黃重載鐵路1：1實(shí)尺原型大型橋梁的動(dòng)靜載性能和疲勞壽命測試要求。該系統已于2011年3月20日交付使用,5月13日順利通過(guò)國家和組織的高速鐵路建造技術(shù)國家工程實(shí)驗室驗收，這是臺脈動(dòng)排量1600ml/次的液壓脈動(dòng)疲勞試驗機，已經(jīng)連續運行60天。

2011年5月22日由我公司為中國鐵道科學(xué)研究院高速鐵路軌道工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室研制的我國首套PMW400-500電液式軌道扣件節點(diǎn)環(huán)境疲勞試驗系統順利通過(guò)用戶(hù)驗收，這是我國首套可以在室內模擬干濕酸堿鹽霧高低溫環(huán)境疲勞試驗的動(dòng)態(tài)測試系統，通過(guò)科研人員的技術(shù)攻關(guān)工作圓滿(mǎn)解決了作動(dòng)器在-60℃-40℃環(huán)境溫度和酸堿環(huán)境下工作的難題。

2010年9月我公司與中國建筑科學(xué)研究院國家建筑工程質(zhì)檢中心簽訂PMW800-4000電液式脈動(dòng)疲勞測試系統研制合同，該系統動(dòng)態(tài)測試能力4000KN，是目前國內乃至世界上脈動(dòng)疲勞試驗力值的動(dòng)態(tài)測試系統，可以滿(mǎn)足25孔Ф15.24預應力鋼絞線(xiàn)錨具疲勞試驗的要求，該項目交付后將進(jìn)一步確立我公司電液式脈動(dòng)疲勞測試技術(shù)的地位。

4．系統特點(diǎn)

   PMW系列脈動(dòng)疲勞測試系統設計原理科學(xué)、結構合理、運轉可靠、低能耗、低噪聲、無(wú)需專(zhuān)用冷卻系統，運行能耗僅相當于相同規格電液伺服疲勞試驗系統的二十分之一,節能效果十分顯著(zhù),是真正節能環(huán)保的大型動(dòng)態(tài)測試系統，在大載荷中低頻大振幅疲勞測試領(lǐng)域具有優(yōu)勢，目前已服務(wù)于我國鐵道、交通、建筑、機械、煤炭等各大行業(yè)的科研、質(zhì)量監督檢驗機構，為我國高速鐵路、公路建設、汽車(chē)制造、機車(chē)制造、道路、橋梁、地鐵、隧道、核電建設質(zhì)量檢測做出重要貢獻。

5．系統組成

   該電液式車(chē)橋脈動(dòng)疲勞試驗機主要由PMW800液壓脈動(dòng)器系統1套、PMCS全數字測控系統1套、1000KN高響應低阻尼作動(dòng)器1臺、承載反力1000KN門(mén)式試驗加載框架1套、計算機數據采集與處理系統1套、液壓管路連接系統1套、安全保護裝置1套、功能附具等部分組成。

5.1 PMW系列液壓脈動(dòng)器系統簡(jiǎn)介

5.1.1液壓式脈動(dòng)器系統構成及主要功能：

a.液壓脈動(dòng)器是產(chǎn)生高壓脈動(dòng)油的機構，由勵磁調速電機、可調式偏心曲軸連桿機構、蝸輪齒架脈動(dòng)調整機構、脈動(dòng)油缸、電動(dòng)加載負荷保持機構、專(zhuān)用油泵及潤滑系統等部分組成。

b.脈動(dòng)器通過(guò)可調式偏心曲軸連桿機構帶動(dòng)脈動(dòng)活塞上下往復運動(dòng)使系統產(chǎn)生脈動(dòng)液壓油，其運動(dòng)規律符合正弦波形。脈動(dòng)油的壓力通過(guò)電動(dòng)加載負荷保持機構進(jìn)行調整，脈動(dòng)量大小通過(guò)蝸輪齒架脈動(dòng)調整機構來(lái)實(shí)現。

c.該系統具有完善的潤滑及安全保護系統，潤滑系統主要由潤滑油泵、專(zhuān)用繼電器及管路組成。潤滑系統的管路通向各旋轉關(guān)節及運動(dòng)部位，對所有運動(dòng)部位進(jìn)行循環(huán)潤滑，從而保證試驗機可以長(cháng)時(shí)間連續運轉，同時(shí)潤滑油泵還可以對脈動(dòng)器進(jìn)行快速充油，使作動(dòng)器塞快速運動(dòng)到工作位置。在試驗過(guò)程中，若發(fā)生試件斷裂、試驗力過(guò)限、試驗次數天達設定值、潤滑系統不正常等現象時(shí)，試驗機應有自動(dòng)報警及停機裝置。

d.該機由專(zhuān)用油泵為脈動(dòng)器系統補充液壓油，由負荷加載保持系統完成試驗力的加載與控制，該專(zhuān)用油泵可滿(mǎn)足該機長(cháng)期疲勞試驗的要求。

e.脈動(dòng)器配置五個(gè)輸出接口，可以最多連接五個(gè)作動(dòng)器同步工作，即系統試驗通道數為5個(gè)，系統試驗力可達到5000KN.

f.輸出接口分別配置高壓截止開(kāi)關(guān)，快速回油開(kāi)關(guān)，操作方便快捷，安全可靠。

5.2 PMCS全數字測控系統構成及主要功能：

a.采用新型整體式全封閉鋼結構網(wǎng)絡(luò )控制柜，實(shí)現對試驗機的電氣控制和手動(dòng)調節，提高控制系統剛度，防止長(cháng)期使用過(guò)程中產(chǎn)生的變形、灰塵污染造成的不穩定。測控單元采用防靜電抽拉式結構，提高測控系統穩定性，維護方便。

b.采用單片機處理器提高數據采樣頻率達50點(diǎn)/秒，處理速度快精度高。

c.采用大屏幕液晶顯示模塊，數字顯示靜態(tài)試驗力，動(dòng)態(tài)試驗力的上下峰值可以顯示實(shí)驗曲線(xiàn)，適時(shí)動(dòng)態(tài)試驗力上、下峰值。具有試驗力標定、清零、動(dòng)靜態(tài)測量轉換等功能，并具有試驗力設定過(guò)載保護功能。

d.采用DEC8505/10A2全數字化電磁調速電機控制器，控制器體積小，轉速精度高達0.1%，轉速測量誤差小于1轉/分，轉速調節分辨率可達1轉/分。

e.配置高精度壓力傳感器及試驗力測量轉換系統，液壓系統無(wú)需進(jìn)入控制柜，電磁測量脈動(dòng)量指示裝置穩定可靠，準確顯示試驗振幅變化。

f.采用電磁式試驗次數記錄設置裝置，適時(shí)記數，可預置試驗次數自動(dòng)停車(chē)。數字顯示試驗頻率、試驗次數、指針顯示主電機工作電流；

g.配置試驗力增、減，快速卸荷，振幅增、減，快速充油，工作頻率增、減，主機啟動(dòng)、運行、主機停止，總開(kāi)、總停等電氣控制及操作按鈕；加裝主控制面板襯板提高剛度，防止變形引起的控制故障率，提高可靠性和控制柜美觀(guān)度。

h.具有潤滑故障、試驗行程限位、計數等報警顯示裝置。

i.采用的電器元件，提高長(cháng)時(shí)運轉的可靠性。

5.3作動(dòng)器構成及主要功能：

a.專(zhuān)業(yè)設計高響應低阻尼單向脈動(dòng)加載作動(dòng)器，適合模擬單向交變載荷場(chǎng)合。

b.作動(dòng)器有50 kN、100 kN、250 kN、500 kN、1000 kN、1500kN、2000kN、3000kN、5000 kN等規格供用戶(hù)選擇購買(mǎi)使用。

c.作動(dòng)器采用低阻尼高響應間隙密封結構設計，通過(guò)特殊專(zhuān)有加工制造工藝保證作動(dòng)器性能，

5.4 加載框架系統：（具體尺寸根據客戶(hù)試驗要求設計）

a.采用整體式焊接底座門(mén)式加載框架結構設計；結構簡(jiǎn)單、使用安全可靠。

b.承載底座采用Q345鋼板拼裝整體焊接形式，門(mén)式框架采用“口"字型高強度Q345鋼板焊接，龍門(mén)架與底座焊接成整體式加載系統；

c.加載框架系統主要由：整體式加載架1套、作動(dòng)器連接板2件、連接錨栓4根、附具等部分組成。

5.5 計算機數據采集與處理控制系統：

a.計算機配置：CPU PⅢ2G以上，內存≥2G、硬盤(pán) ≥320G、光驅、、鼠標、標準鍵盤(pán)、22″液晶顯示器。軟件界面友好，全中文操作，多種界面風(fēng)格，全鼠標操作，操作簡(jiǎn)單，設置靈活。

b. 采用計算機串行數據通訊技術(shù)；具有數據采集、試驗曲線(xiàn)適時(shí)顯示、試驗通道選擇、作動(dòng)器規格選定、試驗曲線(xiàn)設置等功能，實(shí)現試驗力各通道的計算機自動(dòng)測量、處理等功能。試驗報告格式自動(dòng)編輯、打印功能。

c.軟件在Windows XP中文系統下工作.可完成系統試驗的監控管理、試驗方案設置、試驗數據的處理打印存儲等工作。擁有良好的、便于操作的人機界面，操作人員便于控制、管理。

d.配置HP公司A4彩色激光打印機。

6．1000kN液壓脈動(dòng)試驗系統主要技術(shù)指標：

6.1系統靜態(tài)測試力：                                     1000 kN ×1；

6.2系統動(dòng)態(tài)測試力：                                     1000 kN ×1；

6.3系統試驗通道數：                                                 5個(gè)；

6.4系統負荷示值精度:                                             ≤±1%；

6.5工作頻率范圍：                                       2—8Hz,無(wú)級可調；

6.6 脈動(dòng)器排量：                                              0-800mL／次，

6.7 計數器：                                        1次/轉；容量 108；

6.8 控制柜滿(mǎn)量程顯示值：                                          1000.0；

6.9 計算機滿(mǎn)量程顯示值：                                          1000.0；

6.10脈動(dòng)器主電機功率：                                             22kW；

6.11疲勞試驗通道數： 5個(gè)，管路配有開(kāi)關(guān)裝置，可進(jìn)行單點(diǎn)或多點(diǎn)的同步疲勞試驗；

6.12 1000kN作動(dòng)器：

6.12.1靜態(tài)試驗力：                     1000kN精度：10％FS起各點(diǎn)±1％；

6.12.2動(dòng)態(tài)試驗力：                   1000kN，動(dòng)態(tài)示值波動(dòng)度：≤±2%FS；                                 

6.12.3活塞行程：                                                150mm；

6.12.4工作振動(dòng)幅度：                                             15mm；

6.12.5試驗空間調整量：                                            0-450mm；

6.12.6加長(cháng)管長(cháng)度(長(cháng)管)：                                           1000mm；

6.12.7加長(cháng)管長(cháng)度(短管)：                                            500mm；

6.13附具                                             試驗功能附具配備齊全。