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電磁輻射試驗范文第1篇

關(guān)鍵詞：電液伺服，拉扭復(fù)合疲勞，疲勞試驗機

中圖分類號：C93文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

Design and Research of plus or minus 200kN Electro-hydraulic Servo Fatigue Testing Machine

ABSTRACT：Electro-hydraulic servo fatigue testing machine is a kind of important test equipment to research material mechanics performance and simulate the mechanical properties of mechanical components and even the whole machine under the working conditions. To meet the challenge of researching material mechanics performance more accurately, this subject put forward the method of using high speed camera in the process of fatigue test, so that the materials’ microstructure change process can be recorded, and the raw data for follow-up study of material fatigue mechanism and trends can be provided. Besides, in order to simulate the real load condition of mechanical parts，this research proposed a tension-torsion composite load model to extend the method and scope of material fatigue test. In view of the technical indicators and requirements of this project, this fatigue testing machine is composed of tension and compression fatigue unit, torsion fatigue test unit, tension-torsion compound fatigue unit, high speed camera monitoring unit, etc. In addition, in order to realize the dynamic and static fatigue test function and to improve the working efficiency and reliability, a practical hydraulic control circuit is designed in this research.

Keywords：Electro-hydraulic servo, tension-torsion compound fatigue, fatigue testing machine

1 引言

電液伺服疲勞試驗機是實現(xiàn)材料疲勞試驗的重要測試設(shè)備，可用于對非金屬和金屬材料進(jìn)行拉伸、壓縮、斷裂、裂紋擴展等材料力學(xué)試驗，逐漸成為精確研究材料的力學(xué)性能，模擬機械零部件甚至整機在使用狀態(tài)下的力學(xué)特性的有力試驗手段。目前，隨著科技的進(jìn)步和待測對象的需要，電液伺服疲勞試驗機正朝著智能化、節(jié)能化的方向發(fā)展，以進(jìn)一步提高試驗機效率和精度，降低試驗機能耗[1-2]。

本課題旨在設(shè)計一種在高速相機監(jiān)測下，實現(xiàn)拉壓疲勞，扭轉(zhuǎn)疲勞和拉扭復(fù)合疲勞的電液伺服疲勞試驗機，為研究材料疲勞力學(xué)性能和破壞機理提供試驗依據(jù)。本課題對疲勞試驗機各組成單元進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，并對關(guān)鍵零部件進(jìn)行了仿真分析，以使所設(shè)計的試驗機安全可靠。

2 工作內(nèi)容及要求

電液伺服疲勞試驗機主要由主機、液控回路和控制系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。主機是試驗機的主要執(zhí)行和支撐部分，包括拉壓疲勞單元、扭轉(zhuǎn)疲勞單元、試樣夾持單元、高速相機監(jiān)測單元等部分組成，是試驗機的執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)對試樣循環(huán)加載，并經(jīng)由力傳感器將數(shù)據(jù)反饋給控制部分，實現(xiàn)閉環(huán)控制；同時，安裝在試樣夾頭旁的高速相機監(jiān)測模塊實時對試驗中的試樣進(jìn)行監(jiān)控，提供試驗圖樣以供后續(xù)分析使用。液控回路是疲勞試驗機的液控系統(tǒng)，其按給定信號為液壓油缸提供具有一定壓力和流量的液壓油，使液壓缸可分別以力循環(huán)控制和位移循環(huán)控制條件下對試樣進(jìn)行加載，從而實現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)疲勞試驗。控制部分是疲勞試驗機的操作和指揮系統(tǒng)，主要由計算機、打印機及軟件控制系統(tǒng)等組成，其通過人機交互界面向執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出信號和指令，控制執(zhí)行系統(tǒng)完成疲勞試驗過程，并完成試驗數(shù)據(jù)得搜集和處理[3]。

本課題主要完成對疲勞試驗機主機和液控回路的設(shè)計。主機的設(shè)計分為主執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計、試件夾具設(shè)計、液壓缸設(shè)計選型、高速相機布置和整機的整體布局設(shè)計等幾個方面，進(jìn)而分別進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料的設(shè)計，并進(jìn)行關(guān)鍵零部件的有限元分析和校核，以滿足工作要求。液控回路的設(shè)計分為液控回路的設(shè)計、液壓元件的選擇等。

本課題的最終目標(biāo)是設(shè)計完成一臺可在高速相機監(jiān)測下，額定負(fù)荷200kN時，實現(xiàn)拉伸、壓縮疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞和拉扭復(fù)合疲勞的電液伺服疲勞試驗機。

3 試驗機整體布局設(shè)計

針對疲勞試驗機技術(shù)要求，結(jié)合試驗機國家標(biāo)準(zhǔn)及疲勞測試國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計一臺電液伺服疲勞試驗機，基本組成單元為：拉壓疲勞單元、扭轉(zhuǎn)疲勞單元、試樣夾持單元、高速相機監(jiān)控單元等，試驗機整體布局及各單元組件如圖1所示。

圖1電液伺服疲勞試驗機整體布局

4 試驗機各組成單元設(shè)計

4.1 試驗機試樣夾持單元設(shè)計

結(jié)合課題要求，對試驗機夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計，夾具基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

芯軸與主機動力部分連接，使拉力、壓力或扭矩通過芯軸、旋轉(zhuǎn)套、夾具體及夾塊傳遞給試樣。

夾持試樣時，旋松鎖緊螺母，搬動搬把使旋轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動，帶動夾具體下移，使兩夾塊分開。然后，放入試樣，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)套是夾具體上移至試樣夾緊，旋緊鎖緊螺母，使試樣進(jìn)入夾持狀態(tài)。其中。芯軸下部分導(dǎo)向花鍵與夾具體內(nèi)花鍵配合，引導(dǎo)夾具體上下移動及傳遞扭矩。托板與芯軸螺紋連接，使夾塊在水平方向平動。更換夾塊可測試不同尺寸試樣，此時，卸下夾塊擋板，換好新夾塊后，將擋板緊定即可。

圖2試驗機試樣夾具基本結(jié)構(gòu)圖3液控回路原理圖

4.2 試驗機拉壓單元設(shè)計

電液伺服疲勞試驗機拉壓疲勞單元的工作原理為：液壓油泵將工作介質(zhì)從油源引入轉(zhuǎn)化為高壓油，而后經(jīng)過濾器、蓄能器等進(jìn)入電液伺服閥。同時，將控制系統(tǒng)給定信號與力傳感器反饋信號比較，得出差值信號。差值信號經(jīng)放大器放大，控制電液伺服閥，使輸出油量按信號交變變化，以驅(qū)動液壓缸，實現(xiàn)活塞的往復(fù)運動。液壓缸活塞桿與試驗機夾具連接，在信號控制的循環(huán)應(yīng)力下，對試樣進(jìn)行疲勞測試。

本課題所設(shè)計的液控系統(tǒng)，其基本組成分為：存儲油液的油箱；提供高壓油液的電機和液壓泵；保證回路油液恒定壓力的溢流閥；用于存儲多余能量，吸收液壓脈動和沖擊，提高液壓系統(tǒng)動態(tài)性能穩(wěn)定的蓄能器；保證液壓缸動作準(zhǔn)確，使系統(tǒng)高精度、快速響應(yīng)的電液伺服閥；過濾油液中雜質(zhì)，防止雜質(zhì)堵塞伺服閥和其他液壓元件的粗濾油器和精濾油器；降低液壓油溫的冷卻器，以及液壓缸、壓力計、溫度計、單向閥、截止閥等輔助器件。設(shè)計時，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件，對各液壓元器件進(jìn)行合理安排和布局，達(dá)到結(jié)構(gòu)化、集成化目標(biāo)，并應(yīng)盡量降低液控回路的發(fā)熱和噪聲[4]。

液控回路原理圖如圖3所示。

4.3 試驗機扭轉(zhuǎn)單元設(shè)計

根據(jù)課題目標(biāo)，所設(shè)計的電液伺服疲勞試驗機應(yīng)具備扭轉(zhuǎn)疲勞試驗功能，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)拉扭復(fù)合疲勞試驗。因此，需設(shè)計疲勞試驗機扭轉(zhuǎn)疲勞單元，同時應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)疲勞單元與拉壓疲勞單元之間的復(fù)合關(guān)系，以實現(xiàn)拉扭復(fù)合疲勞。

本課題試驗機扭轉(zhuǎn)單元采用伺服電機驅(qū)動，渦輪蝸桿傳動以減速增矩，同時，使用滾珠花鍵作為扭轉(zhuǎn)疲勞單元與拉壓疲勞單元間復(fù)合的橋梁。進(jìn)行扭轉(zhuǎn)疲勞單元設(shè)計時，應(yīng)選擇合適的伺服電機，設(shè)計滿足技術(shù)要求的蝸輪蝸桿減速器，選擇合適的滾珠花鍵及軸承等。

扭轉(zhuǎn)疲勞單元由伺服電機、聯(lián)軸器、齒輪蝸桿減速器組成，其各部分連接關(guān)系及總體布局如圖4所示。

圖4扭轉(zhuǎn)疲勞單元整體布局 圖5高速相機監(jiān)測單元整體布局

4.4 高速相機監(jiān)測單元設(shè)計

材料疲勞破壞過程及破壞機理是當(dāng)今材料疲勞破壞理論的研究熱點，而接近材料疲勞破壞條件測試，并實時監(jiān)控材料疲勞測試過程中試樣各時間點的狀態(tài)，有助于分析材料疲勞破壞理論及變化趨勢，為深入研究材料疲勞破壞機理收集試驗數(shù)據(jù)。

針對現(xiàn)今疲勞試驗機功能需求，本電液伺服疲勞試驗機特加入高速相機監(jiān)測單元，以實時監(jiān)控疲勞測試過程中試樣在各時間點狀態(tài)，彌補現(xiàn)有疲勞試驗機不能進(jìn)行原位監(jiān)控這一空白。高速相機組件整體布局圖如圖5所示。

5 總結(jié)

疲勞測試試驗裝置的研發(fā)與試制一直以來都是工程技術(shù)領(lǐng)域關(guān)心的前沿問題，電液伺服疲勞試驗機的研制和發(fā)展更是重中之重。然而，對于能在高速相機監(jiān)測下，實現(xiàn)拉扭復(fù)合疲勞的試驗機的研發(fā)卻較少有人涉及，而這種試驗形式對研究疲勞破壞機理及趨勢有著重要意義。

本課題主要完成了對高速相機監(jiān)測下，實現(xiàn)單軸拉壓疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞及拉扭復(fù)合疲勞的電液伺服疲勞試驗機的研制，所設(shè)計的疲勞試驗機具有較高的實用性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉啟元. 疲勞試驗機的發(fā)展[J].試驗機與材料試驗，1981(1)，61-71.

[2]JI.M.什科利尼克[蘇]著.疲勞試驗方法手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1983.

電磁輻射試驗范文第2篇

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)備；電磁兼容；檢測技術(shù)

0 前言

從地球上的生產(chǎn)生活至宇人造衛(wèi)星、宇宙飛船的運行都是電磁破在起作用。對于人類的生產(chǎn)生活來說，電磁能有著巨大的利用價值。人們可以利用電磁能發(fā)展科技、網(wǎng)絡(luò)、航天、通信。但是電磁能也具備一定污染性和傷害作用。隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，電子設(shè)備的產(chǎn)品越來越多，電磁環(huán)境也越來越復(fù)雜，通過研究和解決電磁環(huán)境中設(shè)備之間以及系統(tǒng)間相互關(guān)系的問題，可以促進(jìn)電磁兼容技術(shù)的迅速發(fā)展。

1 電子設(shè)備電磁兼容的概念、作用以及檢測技術(shù)

1.1 電子設(shè)備電磁兼容的概念

電子設(shè)備的電磁兼容是隨著科技逐漸的進(jìn)步而發(fā)展起來，是一種電子設(shè)備在特定的環(huán)境中如電磁環(huán)境中能夠達(dá)到要求并可正常運行的能力，要求電子設(shè)備在特殊環(huán)境中的不受的電磁干擾。如果在特定的時間、空間頻譜條件下，多種電子設(shè)備的電磁兼容表現(xiàn)為互不干擾，一起工作，效果最佳。按規(guī)定電子設(shè)備的電磁兼容主要包括兩個方面的要求，一方面規(guī)定在滿足電子設(shè)備正常工作時，需要對其在所處環(huán)境中產(chǎn)生的電磁干擾有一定限制，不可超過其干擾臨界值；另一方面的要求為電子設(shè)備自身對所處環(huán)境中的的一些電磁干擾具備某種抗擾度，即對其他設(shè)備的電磁有著一定程度的敏感性。

1.2 電子設(shè)備電磁兼容的作用

越來越多的電子產(chǎn)品在市場的流動，電磁兼容的涉及的范圍也越來越廣。一些廠家把電子產(chǎn)品做得越來越精巧、縝密，也產(chǎn)生了一些關(guān)于電磁兼容的漏洞。電磁兼容可以幫助信息傳遞、實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)備的能源節(jié)省，又能夠干擾其他信息來源、并侵犯別人隱私。聯(lián)系實際，電磁兼容的問題由很多：如干擾電磁、收音機接受信號，網(wǎng)絡(luò)傳輸信信息等問題。通過對電子、電器產(chǎn)品的電磁輻射、電磁傳導(dǎo)對環(huán)境和電網(wǎng)的污染程度進(jìn)行電磁兼容測試，可以很好排除電磁干擾，保證通信安全運行。

1.3 電子設(shè)備電磁兼容的檢測技術(shù)

電子設(shè)備電磁兼容的檢測技術(shù)可從四個方面來分析。第一個方面是對電子產(chǎn)品電源電磁兼容檢測技術(shù)分析，即對其控制能力進(jìn)行性能檢測，實質(zhì)上是觀察電源性能在受到外界不良壓力干擾時是否會出現(xiàn)工作狀態(tài)不佳或損傷的情況，主要方法為對電源線施加波形電壓，同時也對電源外殼施加同樣大小的波形電壓。如若出現(xiàn)電源在很快時間被擊穿的現(xiàn)象，則表明電源裝置中抗干擾原件不合格。第二個方面是對電子設(shè)備絕緣性檢測技術(shù)分析，主要檢測方法為靜電放電測驗，利用靜電射頻發(fā)生器，依照電子設(shè)備實際需要的電壓，對電子設(shè)備開展接觸型放電檢測，需要重復(fù)三次。若出現(xiàn)絕緣體被弄破，部分元件被損傷等現(xiàn)象，就可以表明電子產(chǎn)品的絕緣性存在一定問題。第三方面是對電子設(shè)備產(chǎn)生輻射檢測技術(shù)分析，對電子設(shè)備的輻射的檢測，一般較為簡單可行的方法是利用一個可以接受AM頻道的收音機來辨識不同噪音來進(jìn)行輻射檢測，從而判斷設(shè)備輻射對人體或其他電子設(shè)備的干擾程度。第四個方面為電子設(shè)備抗外來磁場干擾檢測技術(shù)分析，主要方法為進(jìn)行射頻電磁場輻射試驗，其操作方法為：保證在黑暗條件下的電子設(shè)備能夠正常工作，當(dāng)人為對電子設(shè)備施加一適當(dāng)?shù)念l率后，需要靜止一段的時間來檢查電子設(shè)備的工作狀態(tài)，確定其工作狀態(tài)是否發(fā)生了改變。

2 電子設(shè)備電磁兼容的檢測的必要性

2.1 提高電子設(shè)備使用的可靠性

由于電磁兼容性中存在電磁干擾，會在電子設(shè)備工作時引起不必要的有害電磁波動，并導(dǎo)致電子設(shè)備性能下降，電磁敏感度上升，阻礙電子產(chǎn)品正常工作，在干擾程度嚴(yán)重情況下還會損損傷設(shè)備中的某些元件。為了保證電子設(shè)備正常工作，需要合理利用電子設(shè)備的電磁兼容技術(shù)，預(yù)防和阻止外界環(huán)境中的電磁干擾。除此之外，要保證電子設(shè)備正常工作，還需要電子設(shè)備自身不會或很少程度對其它電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。提高電磁兼容技術(shù)的工作效能，可以有效避免外界環(huán)境對設(shè)備的干擾和設(shè)備自身對其他設(shè)備的干擾對設(shè)備造成損傷和破壞。

2.2 接軌國際，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展

伴隨社會發(fā)展，科技進(jìn)步，國際化貿(mào)易的增加，電子設(shè)備電磁兼容性技術(shù)也在不斷改革，突破自我，并在電子設(shè)備設(shè)計的重要環(huán)節(jié)部占據(jù)一定地位。目前電磁兼容的已經(jīng)通過國際的達(dá)標(biāo)認(rèn)證，并為更好發(fā)展和利用這個項目設(shè)立相關(guān)法規(guī)。如今進(jìn)口電子設(shè)備能夠進(jìn)入國際市場的指標(biāo)之一就是電磁兼容性是否達(dá)標(biāo)。我國電子設(shè)備的電磁兼容發(fā)展較為緩慢，1999我國開始年對計算機、收音機、電視機、音響、顯示器等電子設(shè)備進(jìn)行電磁兼容性檢測。在2002年下半年，我國才大規(guī)模對安防電子設(shè)備、低壓電器等實施電磁兼容達(dá)標(biāo)認(rèn)證。隨著國際貿(mào)易的頻繁開展，對電子設(shè)備的電磁兼容檢測要求越來越高。因此，要想更好發(fā)展國家，必須提高電子設(shè)備的電磁兼容檢測的水平，并提升綜合實力與國際社會有效接軌，從而更好的步入國際市場。

2.3 提高電子設(shè)備使用的安全性

電磁波在人們生活的環(huán)境中無處在，它關(guān)系和影響著人類的生存與發(fā)展，人們在利用電磁波創(chuàng)造財富和物質(zhì)生活的同時，也會不可避免地遭受到電磁波的侵害。電磁如果遭受到其他電路的干擾并發(fā)生反應(yīng)，就會形成干擾電流，引起爆炸。如今電子產(chǎn)品融入了我們生活的方方面面，如吃飯需要電飯煲、通話需要移動電話、上網(wǎng)需要電腦、洗衣服需要洗衣機等，如果這些電子產(chǎn)品不符合相關(guān)法律法規(guī)，在使用中產(chǎn)生的電磁波，造成一定人身傷害。需要值得注意的是，電磁能量不僅會于其他電子設(shè)備作用，還可直接與人體產(chǎn)生有害的物理化學(xué)反應(yīng)，影響人的生理機能或產(chǎn)生一些由于輻射造成的疾病。因此，為了保證人們生活的環(huán)境更加安全，需要不斷加強電子產(chǎn)品電磁兼容技術(shù)的研究和監(jiān)控，避免嚴(yán)重后果出現(xiàn)。

2.4 當(dāng)下及未來戰(zhàn)爭的需要

對電磁波的利用不僅僅體現(xiàn)在生活中，在國際形勢緊張的當(dāng)今，電磁波還應(yīng)用在軍事中。一般情況下電磁波會作為干擾源對環(huán)境和人體健康造成傷害，而在電磁波遭受其他環(huán)境壓力影響的情況下，電磁波本身就會遭到破壞和摧毀，甚至產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，引起爆炸，對環(huán)境和人類造成更大的傷害。核武器爆炸時，產(chǎn)生的電磁脈沖威力巨大，傳播速度非?？?，能在瞬間摧毀物體。當(dāng)電子設(shè)備接觸到核爆炸產(chǎn)生的電磁脈沖輻射作用時，便會遭到干擾，受到損傷，甚至毀壞。利用電磁脈沖可以攻擊也可以作為防御，從而干擾電子設(shè)備的工作狀態(tài)，避免戰(zhàn)爭發(fā)生帶來傷害。因此在軍事電子設(shè)備在電磁兼容方面的指標(biāo)要更加嚴(yán)格，從而確保武裝系統(tǒng)能夠有效發(fā)揮作用，保護(hù)國家和人民的安全。

3 結(jié)語

要想電子設(shè)備能正常工作并不給人們的生活帶來損傷，則要保證電子設(shè)備電磁兼容的可靠性、安全性。為了提高電子產(chǎn)品利用的有效性，還需要相關(guān)部門引導(dǎo)相關(guān)技術(shù)人員創(chuàng)造更適合社會安全的電子產(chǎn)品，并對電子產(chǎn)品進(jìn)行管理和監(jiān)控，防止在使用過程中由于電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問題或電磁輻射問題給人們帶來人身傷害。

【參考文獻(xiàn)】