外文翻譯----一種節(jié)能的液壓疲勞試驗機(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)計制造及其自動化 </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)能的液壓疲勞試驗機(jī)</p><p><b>　　太田和 佐佐木</b></p><p><b>　　倉東路 譯</b&

4、gt;</p><p>　　摘要：液壓疲勞試驗機(jī)結(jié)合了機(jī)械液壓波輪和閉環(huán)控制系統(tǒng)已經(jīng)完成了實驗。對于電力和本機(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)。實驗結(jié)果鑒證了疲勞試驗載荷下良好的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　簡介：</b></p><p>　　現(xiàn)在已經(jīng)建成了具有三個環(huán)節(jié)的機(jī)械液壓機(jī)。它的穩(wěn)定性

5、在0.5個百分點范圍內(nèi)，電力消耗大約只有電動液壓機(jī)的三分之一。</p><p><b>　　前言：</b></p><p>　　液壓和諧振式疲勞試驗機(jī)用于高負(fù)荷疲勞試驗中，諧振式疲勞試驗機(jī)用少量的電力就可以運行，但它不能在一個高阻尼條件下，或長沖程和高負(fù)荷疲勞試驗中運行，而液壓機(jī)可以在這些條件下運行。因此，液壓疲勞試驗機(jī)用于高負(fù)荷長沖程疲勞試驗。這種類型的機(jī)器通常分為

6、兩類：一類是伺服控制電動液壓機(jī)，另一種是機(jī)械液壓波輪。伺服控制液壓疲勞試驗機(jī)具有閉環(huán)連續(xù)體系，并不斷糾正了這個不同于負(fù)荷或伸長的命令信號。因此，伺服控制電液壓機(jī)可運行在一個負(fù)載或在有限頻率的條件下，來延長任意波形。也就是說，它不僅能產(chǎn)生正弦波形，也可以按照一個指令信號發(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，所以它無論是在建設(shè)還是在營運上成本都很高。如果實驗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)確實比伺服控制的電液冷卻機(jī)節(jié)約電力和用水。不過，這臺機(jī)器有一個開環(huán)控制系統(tǒng)。也就是說，只要在開始對負(fù)荷幅值進(jìn)行設(shè)置，這個值將不會自動改變。此外，負(fù)載平均值保持在百分之五負(fù)載范圍內(nèi)，只能有一到兩個油壓開關(guān)，都是通過機(jī)械式波輪設(shè)備，帶動氣瓶閥開關(guān)的旋轉(zhuǎn)的。這種開關(guān)控制系統(tǒng)不能維持在開始時設(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)行手動測試。此外，本機(jī)只能用

8、于正弦波恒載荷疲勞試驗。</p><p>　　因此，為了獲得電力，以及控制穩(wěn)定性，液壓疲勞試驗機(jī)配有機(jī)械液壓波輪和閉環(huán)控制系統(tǒng)，為實驗節(jié)省能耗。本文報道了該系統(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，這臺機(jī)器構(gòu)建了機(jī)械液壓脈動負(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)荷的獨立性。也

9、就是說，它由兩部分組成：第一部分是機(jī)械液壓脈動，它有一個比執(zhí)行機(jī)構(gòu)小的截面和長的行程，并帶有柱塞往復(fù)運動產(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>　　在這臺機(jī)器里，有一個用于負(fù)載檢測的應(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。通過這些高值運算電路計算其振幅和負(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>　　一個在這氮氣中加壓的蓄能器，通過管道連接線到上缸。因此，這個汽缸里油的壓力，在體積擴(kuò)張或收縮時變化很小，壓力被看作是一個很短的時間常數(shù)。</p><p>　　就在這個圓柱體降低壓力補(bǔ)償時伴隨著一小段油的泄漏，其中伺服閥是由伺服放大器信號驅(qū)動的，信號命令相當(dāng)于個人電腦的測試的輸出

11、信號的值，在恒定壓力時壓力傳感器設(shè)定單元開始插入上缸。壓力，交流分量很容易通過機(jī)械液壓脈動。這包含由曲軸旋轉(zhuǎn)帶動波輪的搖擺的搖擺臂。脈動器隨著搖臂的搖擺而運動，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，幅度越大。因此，當(dāng)Pa機(jī)構(gòu)

12、更改，移動的波輪缸的搖臂一個伺服電機(jī)上運行運行。檢測電路的振幅值的峰值，通過與在振幅值的設(shè)置單元中測試開始時設(shè)定的值比較。然后，在這差異放大的信號比較中載荷幅值通過伺服電機(jī)運行保持恒定。</p><p>　　至于平均負(fù)荷控制，臨輸出信號的平均值，是相對于在以前試驗中已存在一個簡單的設(shè)定值。伺服閥的壓力油供應(yīng)在較低的氣缸里對應(yīng)于不同的信號，這一差異只與這個對比信號的均值有關(guān)，伺服閥的流動速率用于控制平均負(fù)載，用于控

13、制的伺服電液機(jī)，不斷修正不同伸長負(fù)荷或指揮信號的波形或一個隨機(jī)正弦波形。</p><p>　　如上所述，本機(jī)有三個控制環(huán)節(jié)：恒定壓力，振幅值和平均值。每個控制電路中有一個適當(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。伸長控制可以由一個具有引伸的稱重傳感器來完成。當(dāng)一個程序測試是必需的，幅度和平均值的制定，可被合適的編程信號取代。</p><p><b&g

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

15、號的上峰值。在這種情況下，當(dāng)信號上峰變小，直流電壓不隨它變化。因此，要重設(shè)此值， FET開關(guān)關(guān)閉通過機(jī)械液壓波輪同步脈沖SW1。然后eup值重置為- 在每個周期的最大值。cup1復(fù)位之前，這個電壓已轉(zhuǎn)交到由一個同步脈沖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。平均價格是將eip來eup和分工的總和相加，增加了兩個。在這種方式下，得到了直流電壓輸入信號的振幅和平均值。如上所述，這些值必須在高峰通過FET開關(guān)機(jī)構(gòu)改變時反饋。</p><p><b>　　測試結(jié)果與討論：</b></p><p>　　圖4顯示了一些典型負(fù)載時的記錄。這些測試是控制在10赫茲恒定負(fù)荷環(huán)境下運行的。試樣尺寸為130毫米寬，12.5

17、毫米厚，574毫米長，和5毫米直徑的中心孔，275毫米的長度。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 典型的疲勞試驗記錄</p><p>　　在圖4中兩個測試記錄重疊。每個測試都有其振幅和平均負(fù)荷的記錄：一個是目前控制系統(tǒng)的記錄，另一個是開環(huán)測試中類似機(jī)械液壓脈動的記錄，CM信號表明本控制系統(tǒng)的平均負(fù)載CA，振幅OM有機(jī)質(zhì)的開環(huán)測試的意思;及它的

18、振幅OA。記錄OA表明，從開始的穩(wěn)定值，到測試結(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的記錄表明在整個測試期間良好的穩(wěn)定性。</p><p>　　人們普遍認(rèn)為，疲勞試驗機(jī)總精度為3至5個百分點，而在對控制的穩(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個百分比的波動范圍。此外，本機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性有0.5%的波動占據(jù)疲勞試驗的整個期間或一個星期。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，可實現(xiàn)液壓式試驗機(jī)單獨使用合適的正弦波形高負(fù)荷和長沖程疲勞的試驗</p><p>　　因此，本系統(tǒng)控制的幅度和獨立的平均值，也可用在伺服控制的電動液壓機(jī)中。此外，在高頻率的測試中，控制回路變成開環(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。</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　一種液壓疲勞試驗機(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%的波動占據(jù)疲勞試驗的整個期間或一個星期。這是優(yōu)于伺服控制的電動液壓機(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>　　筆者要感謝給這個計劃提出寶貴建議的國家金屬材料強(qiáng)度研究部研究所前任所長Tamotsu Fukumoto。我們也借此機(jī)會

22、感謝在檢測電路施工高峰時伸出援助之手的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