50KN电液伺服疲劳试验机关键技术研究
发布时间：2021-07-29 22:11
轻量化是汽车降低能耗的重要手段,汽车关键零部件都是采用螺纹紧固件联接。对于紧固件,其轴向疲劳强度是一个重要参量,是保证联接强度和服役寿命的关键指标,其测量设备是疲劳试验机。电液疲劳试验机是疲劳试验机的重要组成部分,其性能好坏直接影响所测试的可信度及测试效率。本课题在传统电液伺服疲劳试验机的基础上,针对其存在的对不同负载适应性差及系统操作智能性差的问题,采用数学模型及电液联合仿真分析的方法,展开了新型电液伺服疲劳试验机的研究,以提高控制系统对不同负载的适应性及系统的智能性。本文主要做了以下研究工作:（1）针对紧固件的类型进行了疲劳试验机的主金属结构、升降机构、夹紧机构、以及伺服作动机构的设计,并通过三维软件建立了疲劳试验机的三维模型。针对疲劳试验机的动作要求,对疲劳试验机进行了液压系统的设计,并针对系统要求,对伺服控制系统的主要液压元件进行了计算选型,为后续数学建模和仿真的分析奠定基础。（2）根据疲劳试验机的电液伺服控制系统的组成,分别建立了伺服阀、阀控作动器、放大器、传感器的数学模型,并推导出电液伺服控制系统的传递函数框图。根据此传递函数,利用MATLAB对控制系统进行了阶跃时域响应分...
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
螺纹紧固件轴向疲劳性能曲线
第一章绪论3(a)弯曲式机械疲劳试验机(b)往复式机械疲劳试验机图1-2直接式机械疲劳试验机工作原理间接式疲劳试验机所施加的交变载荷主要依靠中间机构产生，其结构形式为离心式和谐振式[12]。离心式疲劳试验机的工作原理是通过偏心质量块的的旋转运动产生交变载荷（见图1-3所示）。该型试验机能够输出很大较交变载荷，振幅和频率能够自由调整，但其所产生的交变载荷容易产生很大失真度的波形失真。图1-3离心式机械疲劳试验机工作原理综上所述：机械式疲劳试验机的优点是交变载荷产生工作原理简单、易于实现且加工成本小，缺点是工作频率较低、波形失真较大、不能实现闭环控制、不能够进行随机性的疲劳测试。受其固有性能的局限，机械式疲劳试验机主要用于低频、高振幅等场合[13]，例如螺纹紧固件的横向震动测试。随着应用工况复杂性的增加，机械式疲劳试验机的应用工况和场合越来越少。2）气动式疲劳试验机气动式疲劳试验机是以气压源作为动力，通过电气控制气动伺服阀改变气缸不同腔体的进气量实现对于被测试样疲劳测试的目的，具体结构参见图1-4所示。气动疲劳试验机主要由作动器（气缸）、电气伺服阀以及气压源和周边配件构成。该类疲劳试验机的主要优点是容易控制载荷的输出，通过波形发生器实现交变载荷波形的控制，另外动力原料为空气，不会造成环境污染。但是其输出的交变载荷波形容易产生失真，频率范围较低，主要用于刚度较小试样的疲劳特性测试[14]。
第一章绪论3(a)弯曲式机械疲劳试验机(b)往复式机械疲劳试验机图1-2直接式机械疲劳试验机工作原理间接式疲劳试验机所施加的交变载荷主要依靠中间机构产生，其结构形式为离心式和谐振式[12]。离心式疲劳试验机的工作原理是通过偏心质量块的的旋转运动产生交变载荷（见图1-3所示）。该型试验机能够输出很大较交变载荷，振幅和频率能够自由调整，但其所产生的交变载荷容易产生很大失真度的波形失真。图1-3离心式机械疲劳试验机工作原理综上所述：机械式疲劳试验机的优点是交变载荷产生工作原理简单、易于实现且加工成本小，缺点是工作频率较低、波形失真较大、不能实现闭环控制、不能够进行随机性的疲劳测试。受其固有性能的局限，机械式疲劳试验机主要用于低频、高振幅等场合[13]，例如螺纹紧固件的横向震动测试。随着应用工况复杂性的增加，机械式疲劳试验机的应用工况和场合越来越少。2）气动式疲劳试验机气动式疲劳试验机是以气压源作为动力，通过电气控制气动伺服阀改变气缸不同腔体的进气量实现对于被测试样疲劳测试的目的，具体结构参见图1-4所示。气动疲劳试验机主要由作动器（气缸）、电气伺服阀以及气压源和周边配件构成。该类疲劳试验机的主要优点是容易控制载荷的输出，通过波形发生器实现交变载荷波形的控制，另外动力原料为空气，不会造成环境污染。但是其输出的交变载荷波形容易产生失真，频率范围较低，主要用于刚度较小试样的疲劳特性测试[14]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应模糊PID的钢板横剪生产线多电机同步控制系统设计[J]. 侯崇升. 制造业自动化. 2013(17)
[2]Separate Control of High Frequency Electro-hydraulic Vibration Exciter[J]. JIA Wen’ang,RUAN Jian~*,and REN Yan The Key Laboratory of Mechanical Manufacture and Automation of Ministry of Education, Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(02)
[3]金属材料超高周疲劳研究进展[J]. 胡燕慧,张峥,钟群鹏,韩邦成. 机械强度. 2009(06)
[4]电液伺服地震体验系统设计[J]. 褚衍清,张忠伟,余亚超,阮健. 浙江工业大学学报. 2009(05)
[5]数字式自适应动态电液疲劳试验机的摩擦力分析及补偿研究[J]. 任昌山,李长春,顾凯. 液压气动与密封. 2009(01)
[6]超磁致伸缩伺服阀的参数设计与优化研究[J]. 朱玉川,鲍和云,王传礼. 中国机械工程. 2008(20)
[7]电液伺服疲劳试验机波形幅值的模糊补偿[J]. 张福波,王贵桥,杜林秀,王国栋. 振动、测试与诊断. 2008(02)
[8]基于双闭环的液压伺服系统控制[J]. 于建均,陈千平,孙亮,李建更,阮晓钢. 北京工业大学学报. 2007(03)
[9]电液伺服疲劳试验机控制系统的研究[J]. 梁蕊,唐永哲,王静. 传感技术学报. 2007(02)
[10]基于DSP和FPGA的四轴伺服控制器的硬件设计[J]. 朱德荣,温广宇. 煤矿机械. 2006(10)
博士论文
[1]基于可拓控制策略的材料试验机电液比例控制系统的研究[D]. 王长陶.浙江大学 2002
硕士论文
[1]电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究[D]. 胡俊飞.浙江工业大学 2015
[2]电磁谐振式疲劳试验系统设计及其性能评估研究[D]. 陈大为.浙江理工大学 2015
[3]电液伺服三通道试验机优化设计与性能分析[D]. 杨庆明.山东大学 2011
[4]受拉钢杆件低周疲劳寿命试验研究[D]. 张文进.武汉理工大学 2010
[5]PL50型电液伺服疲劳试验机系统设计及研究[D]. 项宝胜.东北大学 2008
本文编号：3310151
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
螺纹紧固件轴向疲劳性能曲线
第一章绪论3(a)弯曲式机械疲劳试验机(b)往复式机械疲劳试验机图1-2直接式机械疲劳试验机工作原理间接式疲劳试验机所施加的交变载荷主要依靠中间机构产生，其结构形式为离心式和谐振式[12]。离心式疲劳试验机的工作原理是通过偏心质量块的的旋转运动产生交变载荷（见图1-3所示）。该型试验机能够输出很大较交变载荷，振幅和频率能够自由调整，但其所产生的交变载荷容易产生很大失真度的波形失真。图1-3离心式机械疲劳试验机工作原理综上所述：机械式疲劳试验机的优点是交变载荷产生工作原理简单、易于实现且加工成本小，缺点是工作频率较低、波形失真较大、不能实现闭环控制、不能够进行随机性的疲劳测试。受其固有性能的局限，机械式疲劳试验机主要用于低频、高振幅等场合[13]，例如螺纹紧固件的横向震动测试。随着应用工况复杂性的增加，机械式疲劳试验机的应用工况和场合越来越少。2）气动式疲劳试验机气动式疲劳试验机是以气压源作为动力，通过电气控制气动伺服阀改变气缸不同腔体的进气量实现对于被测试样疲劳测试的目的，具体结构参见图1-4所示。气动疲劳试验机主要由作动器（气缸）、电气伺服阀以及气压源和周边配件构成。该类疲劳试验机的主要优点是容易控制载荷的输出，通过波形发生器实现交变载荷波形的控制，另外动力原料为空气，不会造成环境污染。但是其输出的交变载荷波形容易产生失真，频率范围较低，主要用于刚度较小试样的疲劳特性测试[14]。
第一章绪论3(a)弯曲式机械疲劳试验机(b)往复式机械疲劳试验机图1-2直接式机械疲劳试验机工作原理间接式疲劳试验机所施加的交变载荷主要依靠中间机构产生，其结构形式为离心式和谐振式[12]。离心式疲劳试验机的工作原理是通过偏心质量块的的旋转运动产生交变载荷（见图1-3所示）。该型试验机能够输出很大较交变载荷，振幅和频率能够自由调整，但其所产生的交变载荷容易产生很大失真度的波形失真。图1-3离心式机械疲劳试验机工作原理综上所述：机械式疲劳试验机的优点是交变载荷产生工作原理简单、易于实现且加工成本小，缺点是工作频率较低、波形失真较大、不能实现闭环控制、不能够进行随机性的疲劳测试。受其固有性能的局限，机械式疲劳试验机主要用于低频、高振幅等场合[13]，例如螺纹紧固件的横向震动测试。随着应用工况复杂性的增加，机械式疲劳试验机的应用工况和场合越来越少。2）气动式疲劳试验机气动式疲劳试验机是以气压源作为动力，通过电气控制气动伺服阀改变气缸不同腔体的进气量实现对于被测试样疲劳测试的目的，具体结构参见图1-4所示。气动疲劳试验机主要由作动器（气缸）、电气伺服阀以及气压源和周边配件构成。该类疲劳试验机的主要优点是容易控制载荷的输出，通过波形发生器实现交变载荷波形的控制，另外动力原料为空气，不会造成环境污染。但是其输出的交变载荷波形容易产生失真，频率范围较低，主要用于刚度较小试样的疲劳特性测试[14]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于自适应模糊PID的钢板横剪生产线多电机同步控制系统设计[J]. 侯崇升. 制造业自动化. 2013(17)
[2]Separate Control of High Frequency Electro-hydraulic Vibration Exciter[J]. JIA Wen’ang,RUAN Jian~*,and REN Yan The Key Laboratory of Mechanical Manufacture and Automation of Ministry of Education, Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,China. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2011(02)
[3]金属材料超高周疲劳研究进展[J]. 胡燕慧,张峥,钟群鹏,韩邦成. 机械强度. 2009(06)
[4]电液伺服地震体验系统设计[J]. 褚衍清,张忠伟,余亚超,阮健. 浙江工业大学学报. 2009(05)
[5]数字式自适应动态电液疲劳试验机的摩擦力分析及补偿研究[J]. 任昌山,李长春,顾凯. 液压气动与密封. 2009(01)
[6]超磁致伸缩伺服阀的参数设计与优化研究[J]. 朱玉川,鲍和云,王传礼. 中国机械工程. 2008(20)
[7]电液伺服疲劳试验机波形幅值的模糊补偿[J]. 张福波,王贵桥,杜林秀,王国栋. 振动、测试与诊断. 2008(02)
[8]基于双闭环的液压伺服系统控制[J]. 于建均,陈千平,孙亮,李建更,阮晓钢. 北京工业大学学报. 2007(03)
[9]电液伺服疲劳试验机控制系统的研究[J]. 梁蕊,唐永哲,王静. 传感技术学报. 2007(02)
[10]基于DSP和FPGA的四轴伺服控制器的硬件设计[J]. 朱德荣,温广宇. 煤矿机械. 2006(10)
博士论文
[1]基于可拓控制策略的材料试验机电液比例控制系统的研究[D]. 王长陶.浙江大学 2002
硕士论文
[1]电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究[D]. 胡俊飞.浙江工业大学 2015
[2]电磁谐振式疲劳试验系统设计及其性能评估研究[D]. 陈大为.浙江理工大学 2015
[3]电液伺服三通道试验机优化设计与性能分析[D]. 杨庆明.山东大学 2011
[4]受拉钢杆件低周疲劳寿命试验研究[D]. 张文进.武汉理工大学 2010
[5]PL50型电液伺服疲劳试验机系统设计及研究[D]. 项宝胜.东北大学 2008
本文编号：3310151
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