外文翻譯----一種節(jié)能的液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)（譯文）

1、<p><b>　　中文3000字</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　外文資料名稱：An Electric-power-saving Hydraulic Fatigue-testing </

2、p><p>　　Machine </p><p>　　外文資料出處：Experimental Mechanics,2007,</p><p>　　Volume 17, Number 1 ,Pages </p><p>　　37-40 </p>&l

3、t;p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文 </p><p>　　2.外文原文 </p><p>　　一種節(jié)能的液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)</p><p><b>　　太田和 佐佐木</b></p><p><b>　　倉(cāng)東路 譯</b&

4、gt;</p><p>　　摘要：液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)結(jié)合了機(jī)械液壓波輪和閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)。對(duì)于電力和本機(jī)用水量約是伺服控制電液機(jī)的三分之一。這種控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性在0.5%的范圍之內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果鑒證了疲勞試驗(yàn)載荷下良好的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　現(xiàn)在已經(jīng)建成了具有三個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械液壓機(jī)。它的穩(wěn)定性

5、在0.5個(gè)百分點(diǎn)范圍內(nèi)，電力消耗大約只有電動(dòng)液壓機(jī)的三分之一。</p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　液壓和諧振式疲勞試驗(yàn)機(jī)用于高負(fù)荷疲勞試驗(yàn)中，諧振式疲勞試驗(yàn)機(jī)用少量的電力就可以運(yùn)行，但它不能在一個(gè)高阻尼條件下，或長(zhǎng)沖程和高負(fù)荷疲勞試驗(yàn)中運(yùn)行，而液壓機(jī)可以在這些條件下運(yùn)行。因此，液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)用于高負(fù)荷長(zhǎng)沖程疲勞試驗(yàn)。這種類型的機(jī)器通常分為

6、兩類：一類是伺服控制電動(dòng)液壓機(jī)，另一種是機(jī)械液壓波輪。伺服控制液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)具有閉環(huán)連續(xù)體系，并不斷糾正了這個(gè)不同于負(fù)荷或伸長(zhǎng)的命令信號(hào)。因此，伺服控制電液壓機(jī)可運(yùn)行在一個(gè)負(fù)載或在有限頻率的條件下，來(lái)延長(zhǎng)任意波形。也就是說(shuō)，它不僅能產(chǎn)生正弦波形，也可以按照一個(gè)指令信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生任意波形。然而，這種類型的機(jī)器需要大量的電力和水去冷卻油液，所以它無(wú)論是在建設(shè)還是在營(yíng)運(yùn)上成本都很高。如果實(shí)驗(yàn)室不具備足夠大的電力供應(yīng)系統(tǒng)，這種機(jī)器不能裝備。另一

7、方面，波輪液壓機(jī)確實(shí)比伺服控制的電液冷卻機(jī)節(jié)約電力和用水。不過(guò)，這臺(tái)機(jī)器有一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。也就是說(shuō)，只要在開(kāi)始對(duì)負(fù)荷幅值進(jìn)行設(shè)置，這個(gè)值將不會(huì)自動(dòng)改變。此外，負(fù)載平均值保持在百分之五負(fù)載范圍內(nèi)，只能有一到兩個(gè)油壓開(kāi)關(guān)，都是通過(guò)機(jī)械式波輪設(shè)備，帶動(dòng)氣瓶閥開(kāi)關(guān)的旋轉(zhuǎn)的。這種開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)不能維持在開(kāi)始時(shí)設(shè)定的油的溫度值。</p><p>　　因此，操作者必須在負(fù)載變化與疲勞之前的每一分鐘進(jìn)行手動(dòng)測(cè)試。此外，本機(jī)只能用

8、于正弦波恒載荷疲勞試驗(yàn)。</p><p>　　因此，為了獲得電力，以及控制穩(wěn)定性，液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)配有機(jī)械液壓波輪和閉環(huán)控制系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)節(jié)省能耗。本文報(bào)道了該系統(tǒng)中機(jī)器性能的優(yōu)良性。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)：</b></p><p>　　如上所述，這臺(tái)機(jī)器構(gòu)建了機(jī)械液壓脈動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生的體系。這種機(jī)制又具有交變負(fù)荷和平均負(fù)荷的獨(dú)立性。也

9、就是說(shuō)，它由兩部分組成：第一部分是機(jī)械液壓脈動(dòng)，它有一個(gè)比執(zhí)行機(jī)構(gòu)小的截面和長(zhǎng)的行程，并帶有柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的交變油壓，第二部分是小泵，不斷供應(yīng)石油的壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　在這臺(tái)機(jī)器里，有一個(gè)用于負(fù)載檢測(cè)的應(yīng)變式稱重傳感器。它的最大與最小的負(fù)載值取決于它的輸出。通過(guò)這些高值運(yùn)算電路計(jì)算其振幅和負(fù)載的平均值。然后，反饋的幅度和負(fù)荷的平均值一起控制著負(fù)載。圖1是本機(jī)的外觀。圖2解釋了本機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

10、標(biāo)本加載由氣缸油壓差提供。</p><p>　　圖1機(jī)器的整體外觀 </p><p>　　一個(gè)在這氮?dú)庵屑訅旱男钅芷?，通過(guò)管道連接線到上缸。因此，這個(gè)汽缸里油的壓力，在體積擴(kuò)張或收縮時(shí)變化很小，壓力被看作是一個(gè)很短的時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　就在這個(gè)圓柱體降低壓力補(bǔ)償時(shí)伴隨著一小段油的泄漏，其中伺服閥是由伺服放大器信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，信號(hào)命令相當(dāng)于個(gè)人電腦的測(cè)試的輸出

11、信號(hào)的值，在恒定壓力時(shí)壓力傳感器設(shè)定單元開(kāi)始插入上缸。壓力，交流分量很容易通過(guò)機(jī)械液壓脈動(dòng)。這包含由曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)波輪的搖擺的搖擺臂。脈動(dòng)器隨著搖臂的搖擺而運(yùn)動(dòng)，使得汽缸容積改變，并使得石油的壓力交替變化。</p><p><b>　　圖2 控制系統(tǒng)</b></p><p>　　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(diǎn)，幅度越大。因此，當(dāng)Pa機(jī)構(gòu)

12、更改，移動(dòng)的波輪缸的搖臂一個(gè)伺服電機(jī)上運(yùn)行運(yùn)行。檢測(cè)電路的振幅值的峰值，通過(guò)與在振幅值的設(shè)置單元中測(cè)試開(kāi)始時(shí)設(shè)定的值比較。然后，在這差異放大的信號(hào)比較中載荷幅值通過(guò)伺服電機(jī)運(yùn)行保持恒定。</p><p>　　至于平均負(fù)荷控制，臨輸出信號(hào)的平均值，是相對(duì)于在以前試驗(yàn)中已存在一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)定值。伺服閥的壓力油供應(yīng)在較低的氣缸里對(duì)應(yīng)于不同的信號(hào)，這一差異只與這個(gè)對(duì)比信號(hào)的均值有關(guān)，伺服閥的流動(dòng)速率用于控制平均負(fù)載，用于控

13、制的伺服電液機(jī)，不斷修正不同伸長(zhǎng)負(fù)荷或指揮信號(hào)的波形或一個(gè)隨機(jī)正弦波形。</p><p>　　如上所述，本機(jī)有三個(gè)控制環(huán)節(jié)：恒定壓力，振幅值和平均值。每個(gè)控制電路中有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆e分電路，以避免相互之間的干擾。到目前為止，控制系統(tǒng)被解釋為負(fù)荷控制。伸長(zhǎng)控制可以由一個(gè)具有引伸的稱重傳感器來(lái)完成。當(dāng)一個(gè)程序測(cè)試是必需的，幅度和平均值的制定，可被合適的編程信號(hào)取代。</p><p><b&g

14、t;　　峰值檢測(cè)電路：</b></p><p>　　峰值檢測(cè)電路如圖3所示。輸入信號(hào)有兩種：一種是用于最大值的檢測(cè)，另一種用于最小值的檢測(cè)。最大峰值檢測(cè)如，二極管D1允許電流只在一個(gè)方向流動(dòng)充電</p><p><b>　　圖3 峰值檢測(cè)電路</b></p><p>　　容C1- D2的A1的反饋提供了一個(gè)高峰被檢測(cè)到。和C1擁有信

15、號(hào)的上峰值。在這種情況下，當(dāng)信號(hào)上峰變小，直流電壓不隨它變化。因此，要重設(shè)此值， FET開(kāi)關(guān)關(guān)閉通過(guò)機(jī)械液壓波輪同步脈沖SW1。然后eup值重置為- 在每個(gè)周期的最大值。cup1復(fù)位之前，這個(gè)電壓已轉(zhuǎn)交到由一個(gè)同步脈沖er2控制的電容C2。因此，上峰值響應(yīng)延誤了四分之一周期?，F(xiàn)在，同樣的方式由二極管的方向逆轉(zhuǎn)上層峰值檢波器檢測(cè)到低峰值。由合成脈沖ERL交換到er2中。</p><p>　　振幅值是從eip到eup

16、相減得到剩下的部分。平均價(jià)格是將eip來(lái)eup和分工的總和相加，增加了兩個(gè)。在這種方式下，得到了直流電壓輸入信號(hào)的振幅和平均值。如上所述，這些值必須在高峰通過(guò)FET開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)改變時(shí)反饋。</p><p><b>　　測(cè)試結(jié)果與討論：</b></p><p>　　圖4顯示了一些典型負(fù)載時(shí)的記錄。這些測(cè)試是控制在10赫茲恒定負(fù)荷環(huán)境下運(yùn)行的。試樣尺寸為130毫米寬，12.5

17、毫米厚，574毫米長(zhǎng)，和5毫米直徑的中心孔，275毫米的長(zhǎng)度。所使用的材料是一種在800 MPa環(huán)境下的拉伸得到的鋼。</p><p>　　圖4 典型的疲勞試驗(yàn)記錄</p><p>　　在圖4中兩個(gè)測(cè)試記錄重疊。每個(gè)測(cè)試都有其振幅和平均負(fù)荷的記錄：一個(gè)是目前控制系統(tǒng)的記錄，另一個(gè)是開(kāi)環(huán)測(cè)試中類似機(jī)械液壓脈動(dòng)的記錄，CM信號(hào)表明本控制系統(tǒng)的平均負(fù)載CA，振幅OM有機(jī)質(zhì)的開(kāi)環(huán)測(cè)試的意思;及它的

18、振幅OA。記錄OA表明，從開(kāi)始的穩(wěn)定值，到測(cè)試結(jié)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(gè)測(cè)試期間良好的穩(wěn)定性。</p><p>　　人們普遍認(rèn)為，疲勞試驗(yàn)機(jī)總精度為3至5個(gè)百分點(diǎn)，而在對(duì)控制的穩(wěn)定性方面起到了更大的作用。但是，本控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，結(jié)論是大約有0.5個(gè)百分比的波動(dòng)范圍。此外，本機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有0.5%的波動(dòng)占據(jù)疲勞試驗(yàn)的整個(gè)期間或一個(gè)星期。這是

19、優(yōu)于伺服控制的電液機(jī)，更優(yōu)于通常的機(jī)械液壓波輪機(jī)。能耗和冷卻水只占伺服控制電液機(jī)的三分之一，相當(dāng)于一般機(jī)械液壓波輪機(jī)。因此，本機(jī)是與，可實(shí)現(xiàn)液壓式試驗(yàn)機(jī)單獨(dú)使用合適的正弦波形高負(fù)荷和長(zhǎng)沖程疲勞的試驗(yàn)</p><p>　　因此，本系統(tǒng)控制的幅度和獨(dú)立的平均值，也可用在伺服控制的電動(dòng)液壓機(jī)中。此外，在高頻率的測(cè)試中，控制回路變成開(kāi)環(huán)，幅度，平均值的變化逐漸記錄在圖4中。由于在試樣的順應(yīng)性的變化，即石油的溫度和系統(tǒng)的不

20、足增益變化，伺服控制的電動(dòng)液壓機(jī)器是不可能補(bǔ)償設(shè)定值的誤差。然而，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　一種液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)結(jié)合了機(jī)械液壓波輪和閉環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)建。其表現(xiàn)如下：</p><p>　　1、本機(jī)的電力和冷卻水的消耗約占伺服控制的電液機(jī)得三分之一，相當(dāng)于一般機(jī)械液壓波輪機(jī)。<

21、/p><p>　　2、本機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有0.5%的波動(dòng)占據(jù)疲勞試驗(yàn)的整個(gè)期間或一個(gè)星期。這是優(yōu)于伺服控制的電動(dòng)液壓機(jī)，而且比使用峰值控制電路的機(jī)械液波輪壓機(jī)更好。</p><p><b>　　鳴謝：</b></p><p>　　筆者要感謝給這個(gè)計(jì)劃提出寶貴建議的國(guó)家金屬材料強(qiáng)度研究部研究所前任所長(zhǎng)Tamotsu Fukumoto。我們也借此機(jī)會(huì)

22、感謝在檢測(cè)電路施工高峰時(shí)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(yàn)機(jī)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(zhǔn)備的手稿和H.Iwanami小姐的打字。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></

23、p><p>　　1. Forrest, P. G, Fatigue of Metals, 24-34, Pergamon Press, Oxford (1962).</p><p>　　2. Cazaud, R., Pomey: C., Rabbe, P. and ]anssen, Ch., The Fatigue of Metals, 123-130, Dunod, Paris, in Fr

24、ench (1969).</p><p>　　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 196