我们常说“劳其筯骨,饿其体肤”是为了“降大任于斯”。对于设备,其疲劳状态直接关系着设备的持续使用状态与寿命。因此,疲劳测试至关重要,可确保每一台设备安全、正常、高效地运行。

生活中,我们也有类似的经验:一段铁丝,反复快速弯折,在一定次数后,铁丝最终折断,这就是金属疲劳。通俗理解:疲劳就是循环使用或受力后在局部产生的永久性累积损伤导致的裂纹并突然产生断裂的过程。观察铁丝疲劳断口,断裂从疲劳源处向前方沿展,直到断裂区,形如下图。

人类对金属疲劳的最初认知源,自最早的疲劳试验是德国人W.A.艾伯特在1829年对焊接链条进行一次循环加载实验。1843年苏格兰人W.J.M.兰金在研究机车车轴为何异常破坏时,越发明确了由于循环应力加载会对金属的强度产生影响。而第一次对疲劳强度进行系统试验的是德国人A.沃勒,也是他首次提出了应力-寿命曲线(S-N曲线)及疲劳极限的概念。

该图以试件疲劳强度为纵坐标,以疲劳寿命的对数值lg N为横坐标,表示一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线。图中横轴因为取了对数,可以发现循环次数约104次成为一个分水岭,若在104次前未发生疲劳,则后续发生疲劳的概率将大大降低。因此,疲劳据此又分为高周疲劳(HCF),低周疲劳(LCF0和亚临界疲劳(Transition)。通常104~105界定了绝大部分试件的低周与高周。

申克超速试验台针对试件转子的低周疲劳特性提供了如下解决方案。

设备使用电机提供动力,经皮带-行星齿轮箱或直连齿轮箱增速后,驱动转子达到测试转速,根据齿轮箱型号,最高可提供125,000rpm的测试转速。试件转子通过弹性轴,吊装在行星齿轮箱下。设备的真空泵将封闭舱体中的空气抽出,优于1mbar,减少驱动转子所需的功率。舱体内布置了多层同心排布的高吨位防爆换,用于吸收转子爆裂时产生的能量。

试验时,启动循环模式后,用户可按需输入实验转速、停留时间、循环次数、加减速度等参数,仿真转子真实工作时的运转状态,在反复的升降速过程中,测试试件在周期应力影响下的疲劳特性。并可附加加热炉,仿真转子的热态特性;通过滑环引线器或遥测装置,引出应变或温度贴片的信号,更加全面的了解转子的测试过程中的状态。

设备使用电机提供动力,经皮带-行星齿轮箱或直连齿轮箱增速后,驱动转子达到测试转速,根据齿轮箱型号,最高可提供125,000rpm的测试转速。试件转子通过弹性轴,吊装在行星齿轮箱下。设备的真空泵将封闭舱体中的空气抽出,优于1mbar,减少驱动转子所需的功率。舱体内布置了多层同心排布的高吨位防爆换,用于吸收转子爆裂时产生的能量。

试验时,启动循环模式后,用户可按需输入实验转速、停留时间、循环次数、加减速度等参数,仿真转子真实工作时的运转状态,在反复的升降速过程中,测试试件在周期应力影响下的疲劳特性。并可附加加热炉,仿真转子的热态特性;通过滑环引线器或遥测装置,引出应变或温度贴片的信号,更加全面的了解转子的测试过程中的状态。

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