[发明专利]水轮机顶盖螺栓液压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液压式疲劳实验的模拟方法，包括水轮机顶盖、顶盖螺栓、顶盖支撑轴、液压筒、液压推动环、液压套筒联接管道和液压推动杆构成的模拟装置，液压筒包括液压大套筒和液压小套筒，液压大套筒和液压小套筒之间通过液压套筒联接管道连通，液压推动杆在液压小套筒内，液压推动环在液压大套筒内，通过施加载荷于液压推动杆的顶端端面，使液压小套筒中液压推动杆向上或向下运动，液压油经液压套筒联接管道迫使液压大套筒中的液压油向液压推动环中流动，进而推动液压推动环轴向运动。本发明可模拟不同振动频率、不同冲击载荷，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液压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液压式疲劳实验模拟装置，包括水轮机顶盖、顶盖螺栓、顶盖支撑轴、液压筒、液压推动环、液压套筒联接管道和液压推动杆；所述液压筒包括液压大套筒和液压小套筒；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得；所述液压大套筒为长方形，其内开设圆形通孔，形成筒状；所述顶盖支撑轴位于液压大套筒的中心位置，水轮机顶盖由液压大套筒四周环壁和顶盖支撑轴支撑，液压大套筒四周环壁和水轮机顶盖之间通过顶盖螺栓按照固定预紧力旋紧；所述液压推动环在液压大套筒内，顶盖支撑轴置于液压推动环，液压推动环通过与液压大套筒配套的密封环与液压大套筒四周环壁联接，在液压大套筒的筒壁上开设液压套筒联接管道口；所述液压小套筒为长方形，其内开设圆形通孔，形成筒状，所述液压推动杆在液压小套筒内，通过与液压小套筒配套的密封环与液压小套筒四周环壁联接，在液压小套筒的筒壁上开设液压套筒联接管道口；所述液压大套筒和液压小套筒之间通过液压套筒联接管道连通；所述液压大套筒、液压小套筒和液压套筒联接管道内注入液压油；通过施加载荷于液压推动杆的顶端端面，使液压小套筒中液压推动杆向上或向下运动，液压油经液压套筒联接管道迫使液压大套筒中的液压油向液压推动环中流动，进而推动液压推动环轴向运动；通过改变液压推动杆的运动规律即可改变液压推动环的轴向运动形式，从而模拟实际工况下水轮机顶盖螺栓的受迫振动工况；（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）确定需要模拟的振动类型，确定液压小套筒中液压推动杆的轴向运动幅度值，确定液压推动杆端面所受的载荷大小，确定液压推动杆的运动速度；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之上；（5）选取载荷施加在液压推动杆的顶端端面，调整实验所需要的液压推动杆行程，在外在载荷的作用下，控制液压推动杆在液压小套筒中轴向往复运动，运行稳定1小时后，卸下所施加的载荷，使用标准扭矩扳手旋下顶盖螺母，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）在使用同一大小的载荷、同样的液压推动杆行程下，以逐步推进的方式改变液压推动杆运动速度，在外在载荷的作用下，控制液压推动杆在液压小套筒中轴向往复运动，运行稳定1小时后，卸下载荷，使用标准扭矩扳手旋下顶盖螺母，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；（7）更换外部载荷，调整实验所需要的液压推动杆行程，使用未经过实验的顶盖螺栓对顶盖和液压大套筒四周环壁之间进行全部旋紧联接，在外在载荷的作用下，控制液压推动杆在液压小套筒中轴向往复运动，运行稳定1小时后，卸下载荷，使用标准扭矩扳手旋下顶盖螺母，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；（8）在使用更改过的载荷和液压推动杆行程的工况下，以逐步推进的方式改变液压推动杆运动速度，在外在载荷的作用下，控制液压推动杆在液压小套筒中轴向往复运动，运行稳定1小时后，卸下载荷，使用标准扭矩扳手旋下顶盖螺母，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；（9）实验结束，卸载，旋下顶盖螺栓，卸下顶盖并按序归类。