申克小課堂 | 超速試驗(yàn)臺(tái)低周疲勞測(cè)試

我們常說“勞其筯骨，餓其體膚”是為了“降大任于斯”。對(duì)于設(shè)備，其疲勞狀態(tài)直接關(guān)系著設(shè)備的持續(xù)使用狀態(tài)與壽命。因此，疲勞測(cè)試至關(guān)重要，可確保每一臺(tái)設(shè)備安全、正常、高效地運(yùn)行。

生活中，我們也有類似的經(jīng)驗(yàn)：一段鐵絲，反復(fù)快速彎折，在一定次數(shù)后，鐵絲最終折斷，這就是金屬疲勞。通俗理解：疲勞就是循環(huán)使用或受力后在局部產(chǎn)生的永久性累積損傷導(dǎo)致的裂紋并突然產(chǎn)生斷裂的過程。觀察鐵絲疲勞斷口，斷裂從疲勞源處向前方沿展，直到斷裂區(qū)，形如下圖。

人類對(duì)金屬疲勞的最初認(rèn)知源，自最早的疲勞試驗(yàn)是德國(guó)人W.A.艾伯特在1829年對(duì)焊接鏈條進(jìn)行一次循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)。1843年蘇格蘭人W.J.M.蘭金在研究機(jī)車車軸為何異常破壞時(shí)，越發(fā)明確了由于循環(huán)應(yīng)力加載會(huì)對(duì)金屬的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。而第一次對(duì)疲勞強(qiáng)度進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)的是德國(guó)人A.沃勒，也是他首次提出了應(yīng)力-壽命曲線（S-N曲線）及疲勞極限的概念。

該圖以試件疲勞強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，以疲勞壽命的對(duì)數(shù)值lg N為橫坐標(biāo)，表示一定循環(huán)特征下標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞強(qiáng)度與疲勞壽命之間關(guān)系的曲線。圖中橫軸因?yàn)槿×藢?duì)數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)循環(huán)次數(shù)約104次成為一個(gè)分水嶺，若在104次前未發(fā)生疲勞，則后續(xù)發(fā)生疲勞的概率將大大降低。因此，疲勞據(jù)此又分為高周疲勞（HCF），低周疲勞（LCF0和亞臨界疲勞(Transition)。通常104~105界定了絕大部分試件的低周與高周。

申克超速試驗(yàn)臺(tái)針對(duì)試件轉(zhuǎn)子的低周疲勞特性提供了如下解決方案。

設(shè)備使用電機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)皮帶-行星齒輪箱或直連齒輪箱增速后，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子達(dá)到測(cè)試轉(zhuǎn)速，根據(jù)齒輪箱型號(hào)，最高可提供125,000rpm的測(cè)試轉(zhuǎn)速。試件轉(zhuǎn)子通過彈性軸，吊裝在行星齒輪箱下。設(shè)備的真空泵將封閉艙體中的空氣抽出，優(yōu)于1mbar，減少驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子所需的功率。艙體內(nèi)布置了多層同心排布的高噸位防爆換，用于吸收轉(zhuǎn)子爆裂時(shí)產(chǎn)生的能量。

試驗(yàn)時(shí)，啟動(dòng)循環(huán)模式后，用戶可按需輸入實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速、停留時(shí)間、循環(huán)次數(shù)、加減速度等參數(shù)，仿真轉(zhuǎn)子真實(shí)工作時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在反復(fù)的升降速過程中，測(cè)試試件在周期應(yīng)力影響下的疲勞特性。并可附加加熱爐，仿真轉(zhuǎn)子的熱態(tài)特性；通過滑環(huán)引線器或遙測(cè)裝置，引出應(yīng)變或溫度貼片的信號(hào)，更加全面的了解轉(zhuǎn)子的測(cè)試過程中的狀態(tài)。

適用低周疲勞等多項(xiàng)測(cè)試

Centrio系列提供高防護(hù)級(jí)別和

有效的現(xiàn)場(chǎng)噪音降低

靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，可以承載多樣化轉(zhuǎn)子測(cè)試需求

如今，航天航空發(fā)動(dòng)機(jī)、新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、大型透平葉輪以及壓氣機(jī)葉輪的高精度旋轉(zhuǎn)件，均可在超速試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行強(qiáng)度性能測(cè)試。最新一代的CENTRIO系列，在常規(guī)轉(zhuǎn)速、超速、循環(huán)疲勞等多項(xiàng)熱態(tài)測(cè)試上提供了完善的解決方案。

目前該設(shè)備廣泛應(yīng)用于航天航空、新能源汽車以及傳統(tǒng)透平領(lǐng)域，在中國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型和全面碳中和的趨勢(shì)下，新興工業(yè)領(lǐng)域必將成為中國(guó)制造2025的主旋律，為此我們?cè)笧槊褡鍙?fù)興樂章里譜上最強(qiáng)音。

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