[发明专利]高频脉冲发生器及其加载系统

说明书

技术领域

本发明涉及疲劳试验机疲劳测试技术领域，尤其是涉及一种用于疲劳试验机的高频脉冲发生器及其加载系统。

背景技术

金属、非金属和复合材料等，在可变载荷作用下，都会产生疲劳现象。在工程结构和设备中，疲劳破坏更为广泛。据统计，50～90%的机械破坏属于疲劳破坏，而疲劳破坏经常是在较长的作用时间和较多的载荷循环次数之后发生的，通过疲劳试验可以用来测试各种金属材料和一些非金属材料抵抗疲劳断裂性能，绘制疲劳寿命曲线（S-N 曲线）；配以各种专用夹具，可以用来测试各种零部件的疲劳寿命。疲劳试验被广泛地应用在航空、航天、冶金、交通、机械、材料、高等院校教学、科研和工业生产等各部门。目前很多高等院校、科研部门和工矿企业的力学实验室均采用高频疲劳试验机进行断裂韧性试验，测试金属材料裂纹扩展速率及材料的门坎值。

现有的疲劳试验有低周疲劳与高频疲劳之分。低周疲劳试验加载通常是液压驱动，油源输出一个恒定压力与流量的液压油，通过伺服阀控制作动器往复运动，对试件交变加载；作动器是一个高精度双杆双伸全对称的油缸，作动器的前端安装了负荷传感器，检测加载负荷力值，作动器的尾端安装了磁滞位移传感器，检测运动的位移；通过测控系统,选择负荷力或位移（振幅）值向试件往复加载。其试验频率在通常0.1～50Hz之间。目前加载力最大可达1000KN。作动器的往复运动由伺服阀控制，而伺服阀实现换向则是依靠阀芯左右移动来改变液压油的流向，但是，阀芯有一定质量，运动时有一定的惯性，此外,液压油有一定的粘滞力，因为这些原因的限制，阀芯左右移动的频率不可能太高，因此限制了这种加载技术仅能适应低周疲劳。由于工作频率低，完成一个疲劳寿命试验往往需要数十天的时间，能源消耗也将持续数十天，这是它的缺点。

高频疲劳则是由框架、电磁激振器、主振弹簧、测力传感器、试样、及主振系统的配置质量构成机械振动系统，振动由电磁激振器来激励和保持。当激振器产生的激振力的频率和相位与振动系统的固有频率一致时，系统便发生了共振，这时,配置质量在共振状态下所产生的惯性力，往复作用在试样上，来完成对试样的疲劳试验。由于高频振荡系由电磁激振器、主振弹簧、测力传感器、试样、及主振系统的配置质量构成机械谐振系统共振产生，且配置质量（砝码）不可能太重，所以这种加载方法出力不可能太大，一般在200KN以下。另一方面，操作中需要繁琐的移相和调谐操作，系统起振困难，对主机的谐振品质Q值要求也较高。对操作者需要具备一定的经验。这些就是目前高频试验机亟待提高的地方。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种同时具有频率高、加载吨位大、起振快、结构简单、操作方便、成本低廉的高频脉冲发生器及其加载系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：高频脉冲发生器及其加载系统，包括高频脉冲发生器和高频脉冲发生器的加载系统；其中高频脉冲发生器，包括静盘、动盘、主传动轴、外壳、圆锥滚柱轴承组、旋转密封圈、骨架油封、轴承盖、前端盖、后端盖、“O”形密封圈；所述静盘为一圆柱体，该圆柱体一端面的圆周上等距切制有4个弧长与间隔完全相等的弧形槽，其中两两相对的弧形槽对称设置；所述对称设置的两弧形槽通过圆柱体内部的通道相连通，所述静盘外圆柱面上设有与弧形槽相连通的槽口；所述动盘为一圆柱体，该圆柱体一端面的圆周上等距切制有4个弧长与间隔完全相等且与静盘弧形槽完全相同的弧形槽，其中两两相对的弧形槽对称设置；所述对称设置的两弧形槽通过圆柱体内部的通道相连通，所述动盘外圆柱面上设有与弧形槽相连通的槽口；所述静盘和动盘的外圈套设外壳，其中静盘末端部设有后端盖，动盘前端设有前端盖；所述外壳、后端盖和前端盖组成一密封腔体，动盘和静盘设置在该腔体内；所述外壳上设有压力油入口、压力油输出口、回油输入口、回油出口，该外壳内部设有与压力油入口、压力油输出口、回油输入口、回油出口分别相连通的矩形环槽；所述外壳内壁与动盘的外壁之间设有旋转密封圈，外壳内壁与静盘的外壁之间设有“O”形密封圈。