[发明专利]水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验的模拟方法

摘要

本发明公开了一种水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验的模拟方法，包括顶盖螺栓、水轮机顶盖、若干个机械式推动杆、机械式振动台基座、扁平弹簧基座、螺旋弹簧、传动轴、旋转电机、电机基座和凸轮机构构成的模拟装置，旋转电机与凸轮机构通过传动轴连接，旋转电机放置在电机基座上，螺旋弹簧采用扁平弹簧基座与凸轮机构接触，机械式推动杆成对称形式穿过振动台上基座，旋转电机带动凸轮机构转动，凸轮机构带动旋转弹簧转动，旋转弹簧转动带动机械式推动杆实现不同形式的轴向往复运动。本发明可以模拟不同振动形式、不同振动频率下，水轮机顶盖联接螺栓的振动情况，为避免螺栓因疲劳失效而导致严重事故提供理论基础。

主权项

1.一种水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1)搭建水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，包括顶盖螺栓、水轮机顶盖、若干个机械式推动杆、机械式振动台基座、扁平弹簧基座、螺旋弹簧、传动轴、旋转电机、电机基座和凸轮机构；所述机械式振动台基座包括振动台上基座，振动台下基座和振动台四周肋板；所述水轮机顶盖以水电站水轮机顶盖实际模型按比例缩小而成；所述水轮机顶盖与机械式振动台基座的顶部采用顶盖螺栓选用固定预紧力旋紧，然后将实验模拟装置竖立在水平基准平台之上；所述水轮机顶盖由振动台四周肋板支撑；所述水轮机顶盖底部与振动台上基座之间设若干个成对称性均匀分布的机械式推动杆，所述机械式推动杆顶部与水轮机顶盖之间留有间隙，该间隙即机械式推动杆上下运动行程；所述机械式推动杆镶嵌在螺旋弹簧中，螺旋弹簧上部与振动台上基座采用焊接的方式连接，螺旋弹簧下部采用扁平弹簧基座与凸轮机构接触；所述机械式推动杆下部与扁平弹簧基座固定连接；所述旋转电机与凸轮机构通过传动轴连接，旋转电机放置在电机基座上，振动台下基座用来承接电机基座；所述旋转电机与机械式推动杆的个数与分布情况相同；所述旋转电机带动凸轮机构转动，凸轮机构带动旋转弹簧转动，旋转弹簧转动带动机械式推动杆实现不同形式的轴向往复运动；2)将顶盖螺栓在万能试验机上进行静力学拉伸实验测量其初始屈服强度、初始极限强度、初始弹性模量；3)确定需要模拟振动的类型，确定机械式推动杆3振动的幅度值A，确定机械式推动杆3轴向往复运动的形式，确定旋转电机转速n，采用标准扭矩扳手对所有顶盖螺栓进行旋紧；4)将整个实验模拟装置竖直放置在水平基准平台上；5)选取适用的凸轮机构并安装在传动轴上，开启旋转电机，调整实验需要的转速n，机械式推动杆在旋转电机的驱动下轴向往复运动，运行稳定六小时后，关闭旋转电机，使用标准扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在万能试验机上对顶盖螺栓进行静拉伸实验测量螺栓的剩余屈服强度、剩余极限强度、剩余弹性模量；6)在使用同一类型的凸轮机构的工况下，以逐步推进的方式改变旋转电机转速，开启旋转电机，机械式推动杆在旋转电机的驱动下轴向往复运动，运行稳定六小时后，关闭旋转电机，使用标准扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在万能试验机上对顶盖螺栓进行静拉伸实验测量顶盖螺栓的剩余屈服强度、剩余极限强度、剩余弹性模量；7)更换凸轮机构，使用未经过实验的顶盖螺栓对顶盖和机械式振动台基座之间进行全部旋紧联接，开启旋转电机，调整实验需要的转速n，机械式推动杆在旋转电机的驱动下轴向往复运动，运行稳定六小时后，关闭电机，使用标准扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在万能试验机上对顶盖螺栓进行静拉伸实验测量顶盖螺栓的剩余屈服强度、剩余极限强度、剩余弹性模量；8)在使用更改过的凸轮机构的工况下，以逐步推进的方式改变旋转电机转速，机械式推动杆在旋转电机的驱动下轴向往复运动，运行稳定六小时后，关闭旋转电机，使用标准扭矩扳手旋下螺母，拆下螺栓，在万能试验机上对顶盖螺栓进行静拉伸实验测量顶盖螺栓的剩余屈服强度、剩余极限强度、剩余弹性模量；9)实验结束，将顶盖螺栓归类，顶盖拆下。