前言
目前,隨新材料以及汽車、飛機、航天器、公路交通錨具產品等市場上動態(tài)試驗的增多,如何選擇合適的動態(tài)疲勞試驗設備成為工程師面臨的一道難題,對于動輒幾十萬、百萬,甚至近千萬的設備,需要用戶認真的考慮。本文就目前市場上的疲勞試驗所采用的技術做了簡單的對比,希望能對大家有所幫助。
技術要點對比
序號 | 比較內容 | 脈動疲勞 | 電液伺服疲勞 |
1 | 結構形式 | 使用電機帶動的曲柄連桿機構驅動一個柱塞泵,將液壓油打入作動器的油缸中以驅動活塞頂出 | 采用動擺式伺服閥、射流管式伺服閥控制作動器 |
2 | 作動器結構 | 柱塞式結構,回程通過彈簧拉回 | 雙出頭等截面作動器 |
3 | 負荷控制方式 | 通過調整溢流閥進行控制,控制系統(tǒng)不能控制負荷大小,開環(huán)控制 | 通過控制器進行閉環(huán)控制,可準確控制 |
4 | 位移控制 | 不能控制 | 可準確控制 |
5 | 變形控制 | 不能控制 | 可準確控制 |
6 | 輸出波形 | 正弦波 | 正弦波、三角波、梯形波、方波以及給定的任意波形 |
7 | 頻率范圍 | ≤8Hz,且zui小頻率≥0.5Hz | 0.001-100Hz或更高 |
8 | 控制形式 | 開環(huán)控制 | 閉環(huán)控制 |
9 | 載荷比范圍 | 0.1-0.9 | -1~0.9 |
10 | 疲勞形式 | 拉拉疲勞 | 拉拉疲勞、拉壓疲勞、壓壓疲勞 |
11 | 綜合技術比較 | 伺服閥無法大量應用時的技術,目前已淘汰,成本較低,節(jié)能;只能做動態(tài)試驗,不能做動剛度試驗、靜態(tài)拉壓試驗 | 閉環(huán)控制,可進行位移、負荷控制,主流技術,頻率范圍寬廣,控制類型多;可做動態(tài)疲勞試驗,動剛度試驗,也可做靜態(tài)拉、壓試驗 |
12 | 目前應用 | 早期設備,目前僅有結構等要求較低的尚在使用 | 航空、汽車、材料(金屬、非金屬)疲勞全部采用電液伺服技術, |
13 | 可擴展性 | 不具有擴展性 | 較強的擴展能力,更換夾具、更改軟件程序即可進行不同的疲勞試驗 |
14 | 成本 | 成本較低 | 成本較高 |
結論:
通過上述技術要點對比,我們可以看出脈動疲勞技術已處于明顯技術略勢,與電液伺服疲勞已不可同等對比,僅僅在8Hz以下的產品上部分使用,并且由于自身結構的影響,不能進行控制,所以市場應用越來越少。從市場應用也可以看出,在國外市場上幾乎沒有廠家在生產脈動疲勞試驗機,而在國內,也僅有很少的廠家生產。但是,對于脈動疲勞技術,在疲勞試驗理論發(fā)展得早期,以及伺服閥技術無法大量應用的時候,脈動疲勞試驗機也確實發(fā)揮了不少的作用。
電液伺服疲勞系統(tǒng)有許多優(yōu)點,其中zui突出的就是響應速度快、輸出功率大、測量和控制精度高,因而目前在航空、航天、軍事、冶金、交通、工程機械等領域得到了廣泛的應用。電液伺服技術是實現動態(tài)高周疲勞、程控疲勞和低周疲勞以及靜態(tài)的恒變形速率、恒負荷速率和各種模擬仿真試驗系統(tǒng)的*技術手段。目前已是上測控領域的主流,國內也正在往這個方向發(fā)展。
使用電液伺服閥對疲勞試驗機進行控制,可以實現、連續(xù)的壓力控制,不僅能瞬時輸出脈沖,而且可以由計算機控制其輸出正弦波、三角波或方波,使得疲勞試驗機的功能得以大大加強。不但可以做動態(tài)疲勞試驗,還可以做試件的靜態(tài)性能試驗。而且由于在動態(tài)疲勞試驗中使用電液伺服閥進行載荷控制,可以地控制輸出zui小試驗負荷和zui大試驗負荷,不會產生由于負荷輸出不準確帶來的疲勞壽命的測量誤差。
操作簡潔、方便,使用者只需在電腦上輸入相應的試驗參數,系統(tǒng)即可全自動完成整個試驗過程,不必再由人工進行繁雜的調整。同時,由于系統(tǒng)程序的靈活性,各種非正常狀況均可被監(jiān)測并處理,而且安全。
zui后,越來越多的用戶放棄使用脈動疲勞試驗機而轉向購買電液伺服疲勞試驗機。這已是測控試驗領域的主導趨勢。