异形辊子超越离合器锁止疲劳试验机的设计

钢板弹簧疲劳试验机结构设计钢板弹簧是汽车非独立悬挂装置中的弹性元件，其强度特性和疲劳特性对车辆行驶的可靠性和安全性有重要的意义。

它的传递作在车轮与车身之间的一切力和力矩，病患和由不平路面传给车身冲击载荷，保证车辆正常行驶。

由于钢板弹簧所承受的载荷是随时间而变化的动态载荷，其中大部分是循环动态随机载荷。

因此，钢板弹簧内部产生的是动态应力，它经过一定的循环次数后会使钢板弹簧产生疲劳断裂，使车辆部能正常行驶。

因此，要保证车辆行驶有高度的可靠性和安全性，对钢板弹簧疲劳寿命研究有具有了重要的实际意义。

钢板弹簧疲劳试验机是用来对汽车钢板弹簧进行疲劳性能试验的专用设备，该试验机通过液压伺服方式来实现对汽车钢板弹簧的静态试验、动态试验和疲劳性能试验，本试验机可以完成JB3383《汽车钢板弹簧台架试验方法》、JB523《汽车钢板弹簧技术要求》和QC T 29035-91《汽车钢板弹簧技术条件》标准中要求的相关试验。

本试验台可对汽车钢板弹簧总成在特定条件下，进行预压后，检测其刚度大小；可以按预置弧高测量负荷大小，也可以通过预置负荷测量弧高大小；在规定的应力下进行钢板弹簧的疲劳试验。

参数规格：产品型号 TPJ-5000N、10KN、20KN最大试验力 5000N、10KN、20KN试件最大长度 400mm可根据客户要求试件最大外径Φ300mm可根据客户要求试验频率 0～5Hz振幅Max：100mm计数容量 9999999试验工位 N电源 220VAC 50Hz电源功率 10kW试验机特点1 主机：采用单臂结构。

做疲劳试验。

2 传动系统：由同步齿形带、精密丝杠副及导向部分等组成。

3 驱动系统：由＊＊伺服电机及驱动器实现系统的驱动。

4 测量控制系统：试验力测量控制系统由高精度负荷传感器、测量放大器、A/D转换、数字显示表、稳压电源等组成；位移测量控制系统由光电编码器、倍频整形电路、计数电路等组成。

5 安全保护装置：式样断裂停机、过载保护、横梁极限位置保护、过电流、过电压、超速保护等。

目录摘要 (Ⅱ)Abstract (Ⅲ)第一章绪论 (2)1.1 设计目的和意义 (2)1.2 辊压机的发展 (3)1.3 辊压机的应用及特点 (5)第二章总体方案设计 (7)2.1 辊压机的工作原理 (7)2.2 辊压机的构造 (8)2.3 总体结构设计 (9)第三章结构设计 (10)3.1 料斗设计 (10)3.2 辊子设计 (10)3.3 辊压机机架设计 (15)3.4 传动系统设计 (16)3.5 辊压机的液压系统设计 (17)第四章辊压机主要几何参数的确定 (19)4.1 设计计算 (19)4.1.1 辊径D的确定 (22)4.1.2 辊速的确定 (20)4.1.3 最小辊隙的确定 (23)4.1.4 最大喂料粒度的确定 (21)4.2 强度校核 (21)4.2.1 轴的弯曲刚度校核计算 (21)4.2.2 轴的扭转刚度校核计算 (22)第五章电动机简介及选用 (23)5.1 工作原理 (23)5.2 性能特点 (23)5.3 电动机的选型 (23)结束语 (24)参考文献 (25)附录 (26)致谢 (27)摘要辊压机(又称高压辊磨机)是近20年发展起来的新型粉碎机械与惯性粉碎机械不同,它利用粒群粉碎原理,具有单机产量高!节能!粉碎比大!辊面寿命长!作业率高,维修量小及占地面积小等优点。

因此,辊压机在粉碎脆性!坚硬及磨蚀性较强的物料中得到应用,既可用于细碎,又可用于粗磨和超细磨碎等作业。

高压辊传动系统的改进，人字齿轮座使得两辊子的实现了同步，大大减少了辊子之间的相对摩擦带来的辊子的磨损，延长他辊套的寿命，同时也可以相应的提高产品的质量和产量。

万向轴使用使得辊子中心矩的调整变的更有意义。

同时也减少了由所辊子带来径向的力，延长了人字齿轮的寿命。

关键词：节能、同步、辊压机全套图纸，加153893706AbstractRoll press, also known as high pressure roll grinder, is new type machinery. Contrast to inertial crushing machines, it is based on particle group crushing principle and has the, advantages of high unit production, energy saving, great crushing ratio, long life of roll surface, less maintenance and small floor space. As result, roll press has found application in brittle, hard or highly corrosive materials crushing, either fine and superfine, or coarse one. Its application cases are cited. The high pressure roll spreads an improvement of move the system, person's word wheel gear makes two roll sons carry out synchronous, reduced the opposite friction of the roll son to bring consumedly of the roll son wear away, prolonging the life span of his roll set, also can correspond of the quality and the yield of the exaltation product. All way axis make the adjustment of the roll sub- canter change toward the stalk usage of more meaningful. Also reduce from bring path the roll son to of dint, prolonged a person the life span of the word wheel gear.Keywords: Economize on energy, synchronous, the roll press machine.第一章绪论辊压机技术的在我国的引进和推广应用历经二十年，迄今为止，不论在设备制造技术或系统工艺技术方面都取得了长足的发展，设备制造技术的不断优化和系统工艺技术持续的推陈出新给这项新技术带来了强大的生命力，节能幅度达30%以上。

三辊疲劳试验机检测钢丝帘线疲劳寿命第6期轮胎工业381的直角三角形,这些直角三角形的顶角均为34..因此,将三角胶压轮的三角形槽夹角改为34.,而宽度则靠带有内螺纹的调节螺母和带有外螺纹的轴轮调节,改造后压轮结构如图3所示.改造后的压轮在更换胎圈规格时,只需松开止动螺栓,旋转调节螺母,使调节螺母与轴轮边缘间的宽度与胎圈宽度相同,然后紧固止动螺栓即可.3改造效果改造前,我公司工程机械轮胎胎圈不合格率在70以上,其中胎圈三角胶高度和宽度不合格图1改造前压轮结构示意(a)改造前三角胶过宽(b)改造前三角胶过窄(c)改造后图2成型后的胎圈截面示意止动螺栓轴承弹性挡圈轴轮调节螺母图3改造后压轮结构示意占9O%以上;改造后,工程机械轮胎胎圈合格率达到95以上,其中三角胶高度和宽度完全满足工艺要求,保证了工程机械轮胎质量,提高了胎圈刚性稳定性,从而提高了轮胎使用寿命.(贵州轮胎股份有限公司汪元周)三辊疲劳试验机检测钢丝帘线疲劳寿命中图分类号:TQ33O.389文献标识码:B钢丝帘线在轮胎使用过程中承受着周期性的弯曲变形,其弯曲疲劳寿命直接影响轮胎的使用性能,寿命和安全性.目前在钢丝帘线生产和产品开发过程中尚未建立有效的钢丝帘线弯曲疲劳寿命检测方法.本工作利用三辊疲劳试验机模拟轮胎使用过程中钢丝帘线的反复弯曲变形,对钢丝帘线疲劳寿命进行检测.1检测原理和系统组成1.1检测原理将钢丝帘线与橡胶粘合经硫化后制成一定尺寸的硫化试样.硫化试样两端接通电源,施加一定张力后在周期性往复运动的三辊导轮下进行反复弯曲变形,当钢丝帘线疲劳失效时,钢丝帘线电流会产生变化,由此检测其弯曲疲劳寿命.三辊疲劳试验机检测钢丝帘线疲劳寿命检测原理如图1所示.图1三辊疲劳试验机检测钢丝帘线疲劳寿命检测原理1一砝码;2一固定轮;3一三辊导轮;4一固定夹块;5一仪表控制柜.1.2系统组成钢丝帘线弯曲疲劳寿命检测系统主要由炼胶机,硫化机,三辊疲劳试验机和仪表/控制系统组成.三辊疲劳试验机配有张力加载系统,可根据需要加载不同预张力.仪表/控制系统主要根据要求调节电流/电压,检测计数,同时按设定的失效条件激活报警.382轮胎工业2009年第29卷2检测方法钢丝帘线弯曲疲劳寿命检测流程如图2所示.疲劳寿命检测结果受试样厚度,硫化条件,预张力,电流设定和三辊导轮往返速度等因素的影响.在试样厚度,硫化条件和三辊导轮往返速度不变的情况下,考察预张力和电流对钢丝帘线疲图2钢丝帘线疲劳寿命检测流程劳寿命检测结果的影响.试验表明,预张力过小会影响三辊导轮的正常往返运动,造成试样移位;预张力过大会增加操作难度.为了便于操作,经多次摸索,将预张力设定为钢丝帘线破断力的1O,当破断力超过1500N时以150N为最高限.检测电流的设定影响钢丝帘线疲劳寿命的计数,此外失效电流变化率设定直接影响计数结果. 为了保证检测结果的可比性,对全钢和半钢子午线轮胎钢丝帘线产品分别确定不同的通电电流. 通过对试样的解剖发现,当电流下降为零时,钢丝帘线已全部断裂.对不同的电流变化进行试验表明,当电流变化率达到1O时钢丝帘线大都已断裂,层状帘线外层也均断裂.因此,将电流变化率10%设定为激活状态,激活计数装置停止计数,检测结束.根据确定的参数,对不同规格钢丝帘线进行检测,检测结果稳定,检测结果的相对标准偏差小于5.3注意事项由于钢丝帘线弯曲疲劳寿命检测过程受检测条件和钢丝帘线本身性能的影响,在检测时应注意以下事项.?检测硫化试样破断力,以确定预张力;?硫化试样中的钢丝帘线必须在橡胶一钢丝帘线复合体的中心,不得偏移和弯曲;?保证硫化试样的胶料和硫化条件一致;?电流调节和激活变化量的调整必须准确.4结语三辊疲劳试验机检测钢丝帘线疲劳寿命受外界环境影响小,能较准确地检测钢丝帘线弯曲疲劳寿命,对钢丝帘线产品的研发具有积极意义.钢丝帘线产品本身性能对疲劳寿命的影响有待进一步的试验设计确定.(江苏兴达钢帘线股份有限公司唐永兵汤建忠苗为钢)风神公司荣获出口免验资格企业中图分类号:F27;TQ336.1文献标识码:D2009年4月7El,河南省出入境检验检疫局和焦作市人民政府在焦作市联合举办风神轮胎股份有限公司(以下简称风神公司)出口免验授牌仪式.焦作市委副书记,市长孙立坤,河南省出入境检验检疫局副局长周举文为风神公司颁发了出口免验牌匾.经国家质量监督检验总局审查批准,风神公司生产的”风神”牌全钢载重子午线轮胎(255/70R22.5,385/65R22.5和16.00R25)产品获得免验资格,成为全国轮胎行业首家荣获出口轮胎免验资格的品牌.近年来,风神公司坚持走新型工业化道路,按照”提高经济效益,调整市场结构和产品结构”的工作方针,大力实施项目带动战略,先后建成了数条全钢载重子午线轮胎,工程机械斜交轮胎和全钢轻型载重轮胎生产线.高新技术产品子午线轮胎和传统优势产品工程机械轮胎的销售收入占公司总销售收入的比例已由2000年的21提高到2008年的85以上,出口创汇由2000年的1486 万美元增长到2008年的3.08亿美元.进出口商品免验制度是国家依法对符合条件的进出口商品实施出口免予检验,直接放行和免收相关费用的激励制度.企业获得出口免验资格后,降低了出口成本,简化了通关手续,扩大了出口创汇.同时,出口免验工作对提高我国产品知。

一种疲劳试验夹具优化设计方法疲劳试验夹具是用于模拟材料在长期载荷作用下的疲劳性能，是材料疲劳试验中非常重要的设备之一。

而夹具的设计优化对于试验结果的准确性和可靠性具有非常重要的影响。

在疲劳试验夹具设计中，如何对其进行优化是一个非常重要的问题，本文将介绍一种疲劳试验夹具优化设计方法，以提高夹具的性能和可靠性。

1. 疲劳试验夹具的基本要求疲劳试验夹具一般用于材料的疲劳试验，其主要作用是将试样牢固地固定在试验机上，以便对试样施加疲劳载荷。

疲劳试验夹具的设计需要满足以下基本要求：（1）固定性能好：夹具需要能够牢固地固定试样，确保试样在载荷作用下不会发生松动或滑动。

（2）适用性广：夹具需要适用于不同形状和尺寸的试样，并且能够适应不同的试验要求。

（3）可靠性高：夹具需要具有较高的可靠性，能够在长期使用过程中保持稳定的性能。

2. 疲劳试验夹具的优化设计方法为了满足上述基本要求，疲劳试验夹具的设计需要考虑各种因素的影响，并对其进行优化设计。

下面将介绍一种疲劳试验夹具优化设计方法，以提高夹具的性能和可靠性。

（1）力学分析：首先需要对试验夹具在载荷作用下的受力情况进行力学分析，包括受力部位、受力方向、受力大小等参数的计算和分析。

通过力学分析，可以了解试验夹具在不同载荷下的受力情况，为后续的优化设计提供依据。

（2）材料选择：根据力学分析的结果，选择合适的材料进行试验夹具的制造。

夹具所选材料需要具有较高的强度和硬度，并且需具有较好的耐疲劳性能，以保证夹具在长期使用过程中不会发生破损和损坏。

（3）结构设计：根据试验要求和试样形状的特点，设计夹具的结构和形状。

夹具的结构设计需要考虑到试验载荷的传递路径和受力分布，避免出现应力集中和疲劳裂纹的产生。

（4）固定方式：设计夹具的固定方式需要考虑到试样的形状和尺寸，选择合适的固定方式，保证试样在载荷作用下不会发生松动或滑动。

（5）工艺优化：在制造过程中，需要对夹具的制造工艺进行优化，确保夹具的尺寸精度和表面质量，提高夹具的使用性能和可靠性。

一种疲劳试验装置及具有其的试验系统的制作方法《一种疲劳试验装置及具有其的试验系统的制作方法》1. 引言疲劳试验装置及试验系统在许多工程领域都具有重要作用。

它不仅可以帮助工程师评估材料和结构的耐久性和安全性，还可以为产品设计和制造提供重要数据支持。

在本文中，我们将围绕一种疲劳试验装置的制作方法展开讨论，希望能够为读者提供深入了解和实用的指导。

2. 疲劳试验装置的基本原理和作用疲劳试验装置是用于模拟材料在不断加载和卸载的过程中产生的疲劳损伤，以评估材料和结构在长期使用中的性能稳定性。

其基本原理是通过对材料施加不断变化的载荷，观察材料的疲劳寿命和损伤情况，从而得出疲劳性能的参数和曲线。

这对于材料和结构的设计、改进和验证至关重要。

3. 一种疲劳试验装置的制作方法（1）设计方案确定：根据试验需求和材料特性确定疲劳试验装置的基本设计方案，包括载荷类型、载荷范围、试验频率、试样尺寸等。

（2）材料和零部件选型：根据设计方案确定所需的材料和零部件，包括试验机架、载荷传感器、控制系统等，在选择时需考虑其耐疲劳性能和精度要求。

（3）装配和调试：将选定的材料和零部件进行装配，进行系统性能调试和校准，确保试验装置的稳定性和可靠性。

（4）安全保障和使用规范：在试验过程中，需要严格遵守安全操作规程，确保试验人员和设备的安全，同时按照规定的程序使用试验装置进行疲劳试验。

4. 具有疲劳试验装置的试验系统的制作方法将疲劳试验装置与数据采集、分析系统结合起来，形成完整的疲劳试验系统，对疲劳试验结果进行实时监测、记录和分析，从而为工程实践提供可靠的数据支持。

（1）数据采集系统设计：根据试验需求确定数据采集系统的参数和功能要求，包括采集频率、传感器类型、数据存储容量等。

（2）数据分析系统接口设计：试验装置的输出数据需要通过接口与数据分析系统进行实时传输和处理，以便进行疲劳损伤分析和寿命预测。

（3）系统集成和联调：将试验装置和数据采集、分析系统进行集成和联调，确保其稳定性和一致性，实现试验参数的精确控制和数据的准确采集。

一种疲劳试验夹具优化设计方法1. 引言1.1 研究背景疲劳试验是材料研究和工程设计中非常重要的一部分，通过对材料在长期重复加载下的性能进行测试，可以评估材料的耐久性和寿命。

而疲劳试验夹具作为连接和支撑试样的设备，在试验过程中起着至关重要的作用。

目前市面上大部分的疲劳试验夹具存在着设计不合理、结构复杂、使用不方便等问题，影响了试验的准确性和效率。

为了解决这些问题，需要对疲劳试验夹具进行优化设计，提高其性能和可靠性。

通过优化设计，可以减小试样在加载过程中的变形，提高试验数据的准确性；还可以降低试验过程中的能量损耗，延长试验设备的使用寿命。

开展一种疲劳试验夹具优化设计方法的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

1.2 研究目的本研究的目的是针对现有疲劳试验夹具存在的问题和不足，通过优化设计方法来提高夹具的性能和效率。

具体目的包括：提高疲劳试验夹具的稳定性和可靠性，减少试验过程中的误差和损耗；优化夹具的结构设计，提高其承载能力和适用性；提高试验效率，减少试验时间和成本；提高实验结果的准确性和可靠性，提高试验数据的可信度。

通过实验验证和优化效果分析，研究更合适的试验夹具设计原理和优化方法，为疲劳试验领域的进一步研究和应用提供参考和借鉴。

希望通过本研究能够为疲劳试验夹具的优化设计方法提供新的思路和方向，提高夹具的性能和效率，促进疲劳试验领域的发展和进步。

1.3 研究意义疲劳试验是评估材料耐久性能的重要手段，试验夹具作为连接材料和试验机的关键部件，直接影响试验的准确性和可靠性。

目前市面上的试验夹具设计大多是基于经验和简单的仿真分析，存在设计效率低、性能难以优化等问题。

开展一种疲劳试验夹具优化设计方法的研究具有重要意义。

通过优化设计方法可以提高试验夹具的性能和稳定性，使试验结果更加准确可靠。

优化设计方法可以缩短设计周期，降低成本，提高工作效率。

疲劳试验在材料研究、产品设计等领域具有广泛应用，优化设计方法的研究将为这些领域提供技术支持和保障。

装载机结构件疲劳试验机的设计蔡应强;肖龙海【摘要】In this work, electro-hydraulic servo technology and programmable logic controller (PLC) technology were used to design the special fatigue strength test system to find the stress weak region of loader structure components, optimize the structure designing, and improve the fatigue life,The system adopted the test scheme with frontand side loading.The touch screen and PLC controller can remotely control the two servo hydraulic cylinder motion to simulate the load of structure components.The test system can run 24 hours unattended for a long time, and meet the requirements of different types of structure components of loaders.The results of experiment show that the fatigue testing machine can run stable and reliably.%为了查找装载机结构件应力薄弱部位,优化结构设计、提高疲劳寿命,采用电液伺服技术和可编程逻辑控制器(PLC)控制技术设计一套专门测试结构件疲劳强度的试验系统.该系统采用整机正面加侧面的加载方案,由触摸屏和PLC控制器远程控制2个伺服液压缸动作以模拟结构件受载,可实现24 h无人值守试验,适用于各种型号装载机结构件的疲劳试验.试验结果表明:该试验机运转平稳,可靠性高.【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】6页(P141-146)【关键词】疲劳试验机;装载机;结构件;电液伺服;远程控制【作者】蔡应强;肖龙海【作者单位】集美大学轮机工程学院, 福建厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门 361021;福建省船舶与海洋工程重点实验室, 福建厦门 361021;集美大学轮机工程学院, 福建厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门361021;福建省船舶与海洋工程重点实验室, 福建厦门 361021【正文语种】中文【中图分类】TH871.3装载机工况复杂，车架和动臂等结构件在作业过程中承受着动力装置传递的力矩载荷、工作阻力载荷、恶劣路况的冲击载荷等，在应力薄弱部位易发生疲劳破坏[1].目前,在设计阶段，一般以最危险载荷为设计载荷，以有限单元法寻找最大应力区与最大变形区，以便在结构设计上增强薄弱部位[2].而结构件的疲劳失效在设计阶段难以处理，只有通过大量市场反馈信息改进[3]，成本高、周期长、数据滞后，不利于新机型的推广应用.考虑到装载机作业载荷以低频、大振幅、重载荷为主，本文设计电液驱动型疲劳试验机，通过模拟其典型工况下的负载，获取试验样机结构件的应力分布数据和疲劳失效数据，为发现设计缺陷和结构优化提供可靠依据. 1.1 试验机结构方案轮式装载机的工作循环包括插入、铲装、举升、卸载4个作业过程，需要依次克服插入阻力、转斗阻力矩、掘起阻力和卸载阻力等[4-5].上述作业阻力直接作用于铲斗，并通过铰链传递到动臂、车架等结构件.由于路况复杂、随机作业载荷波动剧烈等原因，车架、动臂等结构件容易发生疲劳断裂.王继新等[6]对正载、左偏载、右偏载、满载转弯、一后轮离地、满载制动、满载运输、满载动臂平伸、满载举升最高位置等17种工况做了应力对比分析.结果表明:各工况下结构件应力较大的位置基本相同，其中,应力较大的工况是正载铲掘作业、偏载铲掘作业及有侧向力铲掘的作业工况.以此为出发点模拟受载，考虑到台架试验的可行性，将装载机整车(去除轮胎和驾驶室)连同底盘用带铰接的支撑钢板安装于T型槽平台上(图1)，并使整车机构可以绕支点1和2旋转.采用电液伺服加载的方式，设计一套液压系统和控制系统，控制液压缸3以一定的方式加载于铲斗正面，液压缸4(图中未画出)加载于铲斗侧面，以模拟铲斗的水平和侧向受载.1.2 加载力分析以某ZL50型装载机为例，其工作机构是由铲斗、动臂、摇臂、拉杆、机架、动臂液压缸缸套、动臂液压缸活塞杆、铲斗液压缸缸套和铲斗液压缸活塞杆等构件组成的空间机构，且左右对称，两侧铲斗液压缸、动臂液压缸、拉杆、摇臂液压缸的运动学、动力学特性完全一致，可简化为平面机构[7-8].为确定加载力的大小和方向，绘制平面机构运动简图,如图2所示.图2中：Fs为拉杆的拉力，N；Fx为水平反作用阻力，N；Fy为垂直反作用阻力，N；Fbu为摇臂液压缸拉力，N；Fbo为动臂液压缸拉力，N；L1,L2,L3为Fs,Fx,Fy到G点的力臂；L4,L5为Fs,Fbu到D点的力臂；L6,L7,L8,L9为Fy,Fx,Fbu,Fbo到A点的力臂；G为装载机净质量，kg.根据装载机动臂与铲斗在G点、D点、A点的力矩平衡，可得装载机垂直反作用阻力Fy，即式(1)中:d为动臂液压缸通孔直径；P为动臂液压缸两腔压力差.由式(1)可得装载机水平反作用阻力Fx与垂直反作用阻力Fy的关系式,即Fy=140.2-0.627 3·Fx.采用文献[9]提供的装载机作业工况铲斗受力计算方法，得到正载最大水平驱动力Fx,3为104.2 kN，则根据式(2)可得Fx,3为74.8 kN.偏载水平驱动力98.3 kN，侧向力41.7 kN.疲劳寿命试验中，正载情况下液压缸3的加载力=128.3 kN，液压缸3与水平面倾角α3=arctan =35.7°；而偏载情况下液压缸3的加载力为125.8 kN，倾角为38.6°，侧载液压缸4的加载力为41.7 kN. 试验样机参数,如表1所示.1.3 加载频次参考国外装载机最低期望使用寿命数据[1]，各斗容量装载机最低期望寿命如表2所示.以ZL50型轮式装载机为例，其斗容量为3 m3，其期望使用寿命为8 000 h，则疲劳寿命试验中载荷总加载次数N为.式(3)中:T为期望使用寿命，取8 000 h；t为单个铲装循环用时，视作业形式不同通常在30～50 s之间，取40 s.统计数据表明，在实装作业中，平均每5次铲装循环发生1次偏载，其中,偏载同时承受侧载约占1/4[6].因此,正载情况加载57.6万次，偏载情况加载10.8万次，偏载同时承受侧载情况加载3.6万次.疲劳试验机液压系统主要为加载试验提供动力，根据图1所示的结构和加载试验所需达到的性能，设计疲劳试验机液压系统，如图3所示.图3中：M1，M2为变频电机；M3，M4为电机；C1～C8为手动球阀；XJ1～XJ4为行程接近开关；YV1～YV11为电磁阀线圈.疲劳试验机液压系统的主要技术参数,如表3所示，可实现泵组空载启动、两级调压、手动流量调节、循环过滤、多点测压、失压监测等功能.为确保试验机实现24 h无人值守正常运转，对变量柱塞泵、电液控制阀、电磁换向阀及压力传感器都采用冗余设计，控制系统可根据传感器、继电器、行程接近开关的反馈数据判断系统工作状况，如检测到故障，可根据预设方案自动切换备用泵组和阀组工作.经设计计算，选定正面加载缸最大行程300 mm，内径160 mm，活塞杆直径90mm；侧面加载缸最大行程200 mm，内径125 mm，活塞杆直径70 mm.加载泵采用A7V55型变量柱塞泵，公称排量55 mL·r-1.在额定压力16 MPa下，最大正面加载力可达321.5 kN，侧面加载力可达196.3 kN，通过调整系统压力、流量和泵的排量,可满足装载机各种结构件疲劳试验需要.试验机控制系统主要用于实现按预定动作对被试结构件反复加载/卸载预定次数，同时监测试验过程中的各种信号，进行故障自动诊断及故障处理，保证系统安全运行及试验的顺利进行，可实现本地和远程独立调试和试验.本地控制采用 MCC控制柜实现，可完成本地/远程控制转换、液压泵启/停、加载/卸荷、急停、异常报警等，主要实现系统各设备的功能测试，为远程自动控制做准备.远程控制采用触摸屏+PLC控制器的上下位机结构.触摸屏提供人机交互，完成试验参数设置、状态监测和显示、报警信息显示及操作指令下达等功能；PLC完成系统逻辑控制，实时采集液压系统状态参数、进行自动实验、故障诊断、故障处理及实验数据的记录.本地控制和远程控制均可通过对各电磁阀的控制独立进行系统调试和试验.根据要求，各工况下的电磁阀线圈通电规则,如表4所示.表4中：YV3/YV4和YV5/YV6，YV7/YV8和YV9/YV10形成互锁，同一时刻只有一个通电.在调试和试验过程中，均应遵循表4的规则.远程操纵台包括触摸屏、操作按钮、开关、指示灯等，工作界面如图4所示.采用西门子Smart1000型触摸屏，具有高分辨率宽屏显示、人机界面友好、经济实用、性价比高等特点[10]，其开发工具为WinCC flexible.通过触摸屏设置试验参数后，可操作触摸屏上的虚拟开关，也可通过操纵台上的开关按钮进行试验.采用西门子S7-226CN型PLC控制器(含24路DI和16路DO，继电器输出)，并扩展了8路数字量输出模块EM222CN(继电器型)和4路模拟量输入模块EM231CN.控制系统硬件结构，如图5所示.触摸屏HMI软件功能模块，如图6所示.触摸屏的初始工作界面(图4左侧)，包括手动调试、自动实验和报警信息模块.手动调试模块，用于进行试验系统各元件的手动控制，以确定信号传递是否正常，元件能否正常工作，为进行自动实验做准备，如图7所示.自动实验模块用于进行自动加载试验，包括参数设置、实验过程、报警信息、故障恢复等4个子模块，如图8所示.故障诊断与处理是系统的重要功能，是保证24 h无人值守自动实验的关键.故障信号的来源主要包括液位继电器LJ1～LJ2，电机热继电器FR1～FR3，压力继电器PJ1～PJ3，行程接触开关XJ1～XJ4等数字量信号和压力传感器、温度传感器等模拟量信号.故障诊断参数包括主备机组的选择、温度阀值、压力阀值和持续时间等.系统根据这些参数进行故障诊断，并进行机组切换或停机等相应处理.为了验证该疲劳试验机的稳定性和可靠性，对某ZL50型轮式装载机车架-工作机构联合体进行加速疲劳寿命试验.根据加载力Ft的分析结果，偏载情况下液压系统正面加载压力调定为6.3 MPa，侧面加载压力调定为3.4 MPa，泵排量设为40 mL·r-1，取加速系数为5，则加载周期为8 s.若每天24 h连续等幅加载，完成72万次加载试验需历时66.7 d.鉴于本次试验的目的是为了验证系统的稳定性和可靠性，为了节省时间，只进行偏载、偏载加侧载的试验，按照每3次偏载进行1次偏载加侧载的方式循环加载，试验现场如图9所示.前车架的疲劳裂纹，如图10所示.试验结果表明：偏载试验达到6万次，偏载加侧载达到2万次时，未发现前后车架、动臂等出现疲劳裂纹；继续加载到9万次和3万次后，发现前车架结构出现了两处裂纹，如图10圈中所示(为便于观察，使用了显影剂观测).图10中：裂纹1位于左侧前桥连接板加强肋板顶部焊接处，裂纹2位于左侧翼箱下支撑肋板前端面与内侧板焊接处，均处于应力集中位置.继续加载至10万次和3.3万次时，动臂右外侧耳板焊缝与动臂横梁右下角焊缝出现裂纹；加载至12万次和4万次时，左侧动臂板发生严重断裂破坏，试验终止，共加载约16万次，试验过程稳定.根据上述试验结果和正载与偏载的发生概率，参考加速疲劳寿命试验循环加载次数与装载机使用寿命之间的关系，对被试结构件的疲劳寿命进行反推，可知被试装载机前车架的疲劳寿命为4 400～6 700 h，动臂的疲劳寿命为7 400～8 900 h.按照8 000 h期望使用寿命，可知该试验样机的前车架结构没有达到设计要求.需要指出的是，鉴于条件限制，上述结论是以理论分析和计算数据为加载条件所得出，如能通过外场试验得到装载机各工况下的随机载荷谱，再编成加载谱输入到前述控制系统中，通过加载缸施加于试验样机，则得到的疲劳失效数据更为客观、可靠.以装载机结构件为试验对象，根据装载机作业工况特点，应用电液伺服驱动技术设计结构件疲劳试验机.将机电液一体化技术相结合，采用上下位机的系统结构控制液压系统进行疲劳加载试验;利用传感器技术和自动检测技术，主动监测故障并自动切换备用泵组和阀组，可实现24 h无人值守试验.系统运转稳定，可靠性高，可在实验室环境下模拟装载机结构件在各工况下的随机受载，为装载机结构件的优化设计提供参考依据.【相关文献】[1] 马相明,孙霞,张强.轮式装载机典型作业工况构建与分析[J].山东大学学报(工学版),2015,45(5):82-87.[2] 钟丽萍.基于有限元分析的装载机铲斗结构优化[J].中国工程机械学报,2011,9(1):68-72.[3] 杜宏宇,李济顺,杨芳,等.机械结构件疲劳监测方法及试验装置设计[J].矿山机械,2015(10):116-120.[4] 朱牧之,赵升吨.动态疲劳试验机传动方式的合理性探讨[J].机床与液压,2013,41(13):164-167.[5] 张英爽,王国强,王继新,等.轮式装载机半轴载荷谱编制及疲劳寿命预测[J].吉林大学学报(工学版),2011,41(6):1646-1651.[6] 王继新,沈勇,胡季.基于虚拟零件轮式装载机前车架有限元分析[J].煤矿机械,2010,31(4):93-95.[7] 蔡应强,陈清林,丁旭光.轮式装载机前车架的有限元分析与结构优化[J].华侨大学学报(自然科学版),2016,37(1):27-31.[8] 蔡应强,丁旭光.基于虚拟样机的轮式装载机前车架动态载荷分析[J].集美大学学报(自然科学版),2015,20(6):450-456.[9] 陈树勋,梁光明,李会勋.轮式装载机前车架结构载荷计算、有限元分析与优化设计[J].工程机械,2007,38(6):37-42.[10] 胡俊飞,阮健,李胜,等.电液高频疲劳试验机的控制系统设计研究[J].浙江工业大学学报,2015,43(1):58-61.。