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大悬臂构件多工位疲劳试验台设计与分析

大悬臂构件多工位疲劳试验台设计与分析

作者：程效岗长安大学

学位级别：硕士

挖掘机在各种工程领域起到至关重要的作用,其高质量发展有利于我国工程机械设备走向世界前列,挖掘机工作装置疲劳可靠性问题是制约国产挖掘机抢占市场的主要影响因素之一。台架疲劳试验是研究挖掘机工作装置疲劳性能的一种重要方法,不... 详细信息

挖掘机在各种工程领域起到至关重要的作用,其高质量发展有利于我国工程机械设备走向世界前列,挖掘机工作装置疲劳可靠性问题是制约国产挖掘机抢占市场的主要影响因素之一。台架疲劳试验是研究挖掘机工作装置疲劳性能的一种重要方法,不同型号挖掘机单独开发试验工装,使得资源利用率低、试验成本提高、开发周期延长,同时非自平衡式设计对实验室地基破坏严重。为解决这类问题,本文以某公司研发的整机质量为6t、8t和20t的挖掘机工作装置疲劳试验研究为出发点,设计了一套适用于大悬臂构件且满足多工位的自平衡式疲劳试验台,并开展了分析与试验研究。本文的主要研究内容如下:(1)对挖掘机工作装置疲劳试验的相关标准以及研究现状进行分析总结,得到了6t、8t和20t挖掘机工作装置疲劳试验加载要求,明确了疲劳试验台多工位设计参数;根据设计要求,确定了双纵梁结构的大悬臂构件多工位疲劳试验台整体方案,结合力学原理使用绘图软件分别完成6t、8t和20t挖掘机的动臂与斗杆疲劳试验台结构设计;对大悬臂构件多工位疲劳试验台在极限载荷作用下的各连接铰点及纵梁承载展开分析,结果表明双纵梁的疲劳试验台实现了动态载荷自平衡,地基承载得到了极大地改善。(2)利用ANSYS软件,采用有限元仿真分析分别完成了6t、8t和20t挖掘机工作装置疲劳试验台的建模,开展了极限拉伸和压缩载荷下强度、刚度和稳定性分析,静强度以及变形结果表明各构件均满足相关设计参数;同时为确定试验载荷块加载频率,利用ANSYS中的模态分析模块对疲劳试验台开展数值模拟计算获取系统的固有频率,结果表明疲劳试验台的固有频率远离疲劳试验加载作用频率,避免了共振破坏。(3)为保证大悬臂构件多工位疲劳试验台具备良好的抗疲劳性能,分别基于热点应力法对焊缝结构和名义应力法对螺栓群和吊杆连接结构进行了疲劳寿命评估,同时开展了预紧力对吊杆结构疲劳寿命的影响研究,分析结果表明疲劳试验台的疲劳寿命满足使用要求且预紧力的施加会提高吊杆结构的疲劳寿命。依据程序疲劳试验方法及加载要求,对20t挖掘机动臂展开疲劳加载试验,试验结果表明20t挖掘机动臂等效工作时间为7921.38小时,同时验证了疲劳试验台分析结果的合理性,设计整体安全可靠。

关键词：挖掘机悬臂结构疲劳试验台有限元分析疲劳寿命

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轨道车辆变轨距轮对疲劳试验台研究

轨道车辆变轨距轮对疲劳试验台研究

作者：朱婷婷吉林大学

学位级别：硕士

随着轨道车辆的大提速和轨道交通的快速发展,大多车辆的零部件要长时间工作在高温、高负载、高寒等环境下,较容易造成疲劳破坏。轮对作为轨道车辆与钢轨直接接触部位,不仅要承受着较大的载荷,还由于轨道不平顺等产生的激励受到交变应力... 详细信息

随着轨道车辆的大提速和轨道交通的快速发展,大多车辆的零部件要长时间工作在高温、高负载、高寒等环境下,较容易造成疲劳破坏。轮对作为轨道车辆与钢轨直接接触部位,不仅要承受着较大的载荷,还由于轨道不平顺等产生的激励受到交变应力的作用,长期处于上述恶劣的工作环境,而轮对自身又无减震装置,极易出现裂纹等现象,造成无法预计的后果。对变轨距轮对进行疲劳性能方面的试验是检测轮对质量的一种重要方法,可以及时发现轮对在设计和制造中出现的问题,从而为设计和评估提供可靠的科学依据,极大的缩短了轮对开发周期以及改善该产品的质量。本文结合某轨道客车公司的重点研究项目“轨道车辆变轨距轮对总成疲劳性能及可靠性试验方法”,以轨道车辆变轨距轮对作为研究对象,参与开发了轨道车辆变轨距轮对疲劳试验台。本试验台能够进行变轨距轮对的疲劳试验,为了能够达到试验目的,该试验平台能够模拟轮对在真实线路上受到不同方向的激励,以及实现轮对的动力驱动和变轨过程等。研究内容主要包括以下几个方面:1.变轨距车辆运动特性分析基于变轨距列车的车体、转向构架和轮对的复杂连接关系,建立了车辆系统动力学模型,并根据各部件之间的受力关系建立了轮对的运动微分方程;依据动力学模型对轮对进行振动载荷分析,以得到变轨距轮对在行驶和变轨工况下的疲劳振动受力载荷;采用了拟合应力谱方法计算载荷和循环次数的关系,并通过威布尔分布生成了载荷谱作为试验台中作动器的驱动谱。2.轨道车辆变轨距轮对疲劳振动试验方法研究基于变轨距轮对的结构形式,提出了变轨距轮对疲劳试验台的设计方案,该方案通过多组作动器模拟实际运行中轮对总成的载荷振动状态,考虑到轮对驱动和换轨的试验需求,设计了动力及传动模拟系统和变轨模拟系统,以实现轮对的动力驱动和轨距的变换功能;将上文所拟合出的载荷谱用于轮对疲劳试验的模拟输入,为了避免作动器行程超限,损坏试验件或试验台,采用了位姿解算谱的方法解算出作动器的最大行程量并用于作动器的监控。3.变轨距轮对疲劳试验台仿真分析基于有限元分析软件Workbench,分别对疲劳试验台的动力传动轴、十字轴振动平台和车轮支撑滚筒总成三个关键受力部位进行了网格划分、设置相关材料和属性,并依据实际受力情况施加约束和载荷,从而建立了各部分的有限元模型并进行分析,验证了变轨距轮对疲劳试验台结构设计的合理性及可靠性。4.疲劳试验台测控系统软硬件设计基于试验台疲劳性能检测的功能需求,设计了疲劳试验台测控系统的软硬件系统,硬件设计包括对关键性零部件的计算选型以及表示硬件位置和连接方式的功能硬件电路设计;软件设计作为整个试验的核心控制系统,采用Lab VIEW为程序开发的编程语言,设计了简便的人机操作窗口,并分别实现了对动力电机的控制,温度和速度的采集以及报警系统等功能。

关键词：变轨距轮对疲劳试验台载荷谱位姿解算谱有限元分析

航空导管无扩口连接的旋转弯曲疲劳试验台研究

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航空导管无扩口连接的旋转弯曲疲劳试验台研究

作者：田佳鑫西南交通大学

学位级别：硕士

本文基于对航空液压导管及其新型无扩口式管接头弯曲疲劳试验的调研,开展旋转弯曲疲劳试验台的研制,为该试验以及该类型试件提供试验平台。本文的主要研究内容包括:介绍本文主要研究背景和意义,并对航空导管疲劳及试验台研究现状进行调... 详细信息

本文基于对航空液压导管及其新型无扩口式管接头弯曲疲劳试验的调研,开展旋转弯曲疲劳试验台的研制,为该试验以及该类型试件提供试验平台。本文的主要研究内容包括:介绍本文主要研究背景和意义,并对航空导管疲劳及试验台研究现状进行调研分析。通过分析航空液压导管及其连接件的旋转弯曲疲劳试验航标内容以及实际试验情况,确定需求,完成旋转弯曲疲劳试验台总体方案设计,包括传动系统设计、旋转盘设计、试验台基座设计与防护罩设计等。针对所设计的试验台结构,对试验台传动部件进行了静力学分析,以验证试验台的承载能力。并且,模拟了试件在试验台上进行试验时的受力情况,进行了有限元仿真分析,验证了挠度调整方式的合理性。其次,对试验台的旋转盘及其连接轴进行了动力学有限元仿真,包括模态分析以及谐响应分析,结果表明该结构模态分析的频率振型的最大振幅位置和谐响应分析保持一致,试验台具有良好的振动稳定性。然后将旋转盘许用最大不平衡量作为谐响应输入条件,分析得到其位移响应曲线,验证了旋转盘的结构设计满足要求。最后完成对旋转弯曲疲劳试验台的加工、装配和调试,并进行6 mm试件的旋转弯曲疲劳测试,对试验过程与试验结果进行分析,以验证试验台性能。结果表明本文所研究的旋转弯曲疲劳试验台充分满足试验需求,能够很好地完成航空液压导管及其无扩口式管接头的弯曲疲劳试验。

关键词：航空导管无扩口式接头静力学分析动力学分析疲劳试验台

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电液谐振式高频疲劳试验台动态特性研究

振动与冲击 2013年第9期32卷 95-99页

作者：白继平阮健贾文昂浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室杭州310014 浙江交通职业技术学院海运学院杭州311112

针对由单出杆液压缸与二位三通2D阀组成的电液谐振式高频疲劳试验台,因单出杆液压缸无杆腔与2D阀相连,有杆腔恒通油源。而2D阀突破常规电液伺服阀频宽极限,具有宽频带、高频响等特点,通过改变阀芯旋转速度及阀口轴向开度,可对系统分别... 详细信息

针对由单出杆液压缸与二位三通2D阀组成的电液谐振式高频疲劳试验台,因单出杆液压缸无杆腔与2D阀相连,有杆腔恒通油源。而2D阀突破常规电液伺服阀频宽极限,具有宽频带、高频响等特点,通过改变阀芯旋转速度及阀口轴向开度,可对系统分别进行变频、变幅控制。对采用2D阀控制技术的电液谐振式高频疲劳试验台建立数学、仿真模型,并对该试验台谐振工况进行仿真与实验研究,结果表明该系统谐振工况输出位移(载荷力)与激振力大,消耗外界功率低。

关键词：电液疲劳试验台谐振动态特性

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汽车车架疲劳试验台的模糊控制

机械科学与技术 1998年第4期17卷 686-688页

作者：刘学平杨鼎来袁之庆滕金岭王宝鼎合肥工业大学

介绍了采用模糊控制理论，根据建立的模糊规则，进行模糊推理并产生控制决策，实现被控参数的自调整的方法。在汽车车架疲劳试验台的运行结果表明，其控制精度较高，实时性好，并有较好的稳健性。

关键词：模糊控制参数自调整汽车车架疲劳试验台

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高速铁路接触网刚性吊弦疲劳试验台研究

电气化铁道 2023年第2期34卷 51-54页

作者：方志国中铁第四勘察设计院集团有限公司

吊弦疲劳试验分析对高速铁路接触网性能研究具有重要意义。本文在参考柔性吊弦疲劳试验标准的基础上,提出一款针对刚性吊弦的疲劳试验台设计方案,该试验台采用压缩载荷与力载荷单独加载方式,可施加稳定且连续可调的力载荷,同时加载频率... 详细信息

吊弦疲劳试验分析对高速铁路接触网性能研究具有重要意义。本文在参考柔性吊弦疲劳试验标准的基础上,提出一款针对刚性吊弦的疲劳试验台设计方案,该试验台采用压缩载荷与力载荷单独加载方式,可施加稳定且连续可调的力载荷,同时加载频率在中、高频率。通过试验台对刚性吊弦进行试验,为刚性吊弦的疲劳损伤机理研究、加速老化试验方法形成提供数据支持。

关键词：高速铁路接触网刚性吊弦疲劳试验台

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液压阀疲劳试验台的研发

机械工程与自动化 2022年第3期 181-183页

作者：侯小华高丹王起新广州市新欧机械有限公司广东广州510530 广东科技学院外国语学院广东东莞523079

针对影响工程机械主控制阀可靠性的主要因素,从阀体铸件现状、试验台液压原理设计、测控系统构建、测试系统软件设计和具体试验项目方面,介绍了搭建工程机械主阀疲劳试验台液压系统和测控软件的研究成果。该试验台已交付国内知名主机厂... 详细信息

针对影响工程机械主控制阀可靠性的主要因素,从阀体铸件现状、试验台液压原理设计、测控系统构建、测试系统软件设计和具体试验项目方面,介绍了搭建工程机械主阀疲劳试验台液压系统和测控软件的研究成果。该试验台已交付国内知名主机厂并成功运行,填补了国内行业空白。

关键词：疲劳试验台液压阀测控软件

汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台测控系统的研制

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南方农机 2023年第14期54卷 27-30页

作者：卫斌卫鹏斌刘荣升崔鹏伟宋俊岭郑州交通技师学院实训中心河南郑州450016 河南工学院智能工程学院河南新乡453003 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453049

【目的】当前国内汽车转向外拉杆总成试验台存在机械传动结构复杂、试验参数通用性差以及自动化水平较低等问题。【方法】课题组设计了一种全新的汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台,取消了机械传动的四连杆运动机构,同时设计了全新的测... 详细信息

【目的】当前国内汽车转向外拉杆总成试验台存在机械传动结构复杂、试验参数通用性差以及自动化水平较低等问题。【方法】课题组设计了一种全新的汽车转向外拉杆总成环境疲劳试验台,取消了机械传动的四连杆运动机构,同时设计了全新的测控系统,采用工控机作为上位机,定制温控箱为试件提供高低温及湿度环境,三菱PLC作为下位机,通过伺服驱动器控制伺服电机旋转实现试件的转动与摆动,利用研华数据采集卡采集转动与摆动信息并反馈给上位机,最后对外拉杆进行测试,并以图表的形式显示测试数据。【结果】试验结果表明,该试验台测控系统满足试验要求。【结论】该系统机械传动结构简单、试验参数通用性强、自动化水平高,可以为国内相关同类产品提供一定的技术参考。

关键词：外拉杆总成疲劳试验台测控系统

汽车悬架弹性元件动态疲劳试验台液压系统设计与仿真

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机电工程技术 2022年第3期51卷 74-77页

作者：沈仙法冯利陈晓颖三江学院机械与电气工程学院南京210012

为了有效测试汽车悬架弹性元件的疲劳强度,确定了动态疲劳试验台的总体设计方案、工作原理和试验流程,设计了动态疲劳试验台的液压系统,并对主要液压元件进行了选型计算与分析,利用AMESim软件对液压系统进行了压力和流量仿真,再分别分... 详细信息

为了有效测试汽车悬架弹性元件的疲劳强度,确定了动态疲劳试验台的总体设计方案、工作原理和试验流程,设计了动态疲劳试验台的液压系统,并对主要液压元件进行了选型计算与分析,利用AMESim软件对液压系统进行了压力和流量仿真,再分别分析了活塞杆直径为80 mm、90 mm和100 mm,泄漏系数为0.05 L/(min·MPa)和0.5 L/(min·MPa),负载为100 kg、1000 kg和2000 kg对液压系统动态特性的影响。结果表明:随着系统进油与回油的持续,系统压力和流量呈现稳定性周期变化,周期为0.2 s,加载压力最大值为1.5 MPa,腔内最大流量为0.38 L/min;活塞杆直径越大,系统动态响应速度越快,控制精度越高;液压缸泄漏系数越高,动态响应速度就越慢,控制精度越低;系统负载越大,系统动态响应变化小而控制精度越高。研究成果为汽车悬架弹性元件液压动态疲劳试验台的改进提供了一定的技术参考。

关键词：汽车悬架弹性元件疲劳试验台液压系统 AMESim