[科普中国]-脉冲试验机

脉冲试验机主要用于产品的压力疲劳试验。汽车软管转向管、刹车管、空调管、燃油管、冷却水管、散热软管、暖风软管、空气滤芯器软 管、蜗轮、增压系统软管、工程液压软管、航空软管和管汇、其他硬管或接头、换热器、空调器、 过滤器等的脉冲试验。

主要类型液压试验台主要有：液压伺服脉冲试验台、液压机械式脉冲试验台、爆破试验台、耐压试验台、耐腐蚀试验台、气密性试验台、挠曲试验机、油缸试验台、阀试验台；

脉冲试验台分两种，一种是液压伺服式，一种是液压机械式。1

基于液压伺服的脉冲试验机该伺服脉冲试验机共有三部分组成： 液压系统、机械本体和测控系统。

液压系统是试验机的动力源，包括液压泵、液压阀、以及液压辅件等。机械本体是用来放置液压系统及被测试件的。测控系统是系统的控制单元，包括工控机、采集卡、PLC、继电器、接触器等，其作用是保证液压系统的正常运行和完成试验数据采集、处理等功能。试验机液压系统由伺服脉冲系统、冷却系统、安全保护装置等几部分组成，其液压系统原理图如图1所示。

本试验机液压系统是典型的电液力伺服控制系统，其控制框图如图2所示。

系统技术要求（1） 液压交变压力：0.5 ～ 10MPa；

（2） 液压交变频率：0 ～ 1.25 Hz；

（3） 脉冲波形： 正弦波、三角波、方波、梯形波；

（4） 测试介质： 液压油；

（5） 同时测试：1 ～ 4件（ 冷却器、独立控制）。

主供油系统计算及元件选型根据系统要求的压力、频率等进行计算。由最高脉冲压力p = 10 MPa，可得伺服阀供油压力为ps=3/2p=15 MPa，考虑到压力损失，系统压力可取16 MPa。根据试件的最大容积以及液压油在高压下的压缩量等要求进行流量计算。已知4个冷却器及相关管路的最大容积为6L，液压管路及试件中会有残余气泡，因此液压油的体积弹性模量选取E=0.8×103MPa，所以压缩量ΔV=V×Δp/E = 0.075L。

根据计算的压力、额定流量，伺服阀选择型号为日本的GSES-G03-42-20电磁先导伺服阀； 液压泵为A2FO28轴向柱塞液压泵，当其转速为1470r/min时，流量是41L/min，额定压力为31MPa，因此该液压泵满足系统需求； 电动机功率N=pQ/60η=12.9kW，型号为Y160L-4，额定功率为15kW，转速为1470r/min，效率为0.85； 电磁溢流阀用于调节系统的压力和卸荷，选择力士乐的DBW10A1-5X/315电磁溢流阀，对其进行通电卸荷，证明该阀能够满足系统空载启动、空载停止的要求； 蓄能器主要用来储存能量，能够满足脉冲上升时间伺服阀对流量的需求，同时，蓄能器吸收柱塞泵出口的流量脉动，保证伺服阀前压力的稳定； 过滤器精度为5μm的高压过滤器，用来保护伺服阀不受油污影响； 伺服阀是本液压系统中最重要的液压元件，它既是电液转换元件又是功率放大元件，通过它可以输出连续的压力、流量。

冷却系统试验机液压系统在长时间工作时产生大量的热量，导致液压油温上升，油液黏度降低，系统泄漏量增大。因此，为了保证系统的连续长时间运行，本系统设计了独立的循环冷却和过滤回路，采用工业冷油机，功率为6.5kW，经过冷油机输出的液压油经过过滤器过滤后回油箱，保证了油液的清洁。

安全保护装置为了防止油箱内液位过低，影响液压泵的正常工作，在油箱内装了液位报警器，当油箱液位过低时会发出报警、停机，避免液压泵的损坏。另外，测试过程中具体自动控制功能，如图3所示。

试验箱里分成了4个小试件箱，每个试件箱里都配置了液位报警器，当某个试件（比如试件1） 损坏漏油后，相应的报警器发出警报，PLC接到报警后给电磁换向阀2（ 这里为了简便只画出一个电磁换向阀，实际上有8个，用来控制8个气动球阀） 信号，控制相应的气动球阀3切断该油路，而不影响其他三路的测试，因此能实现独立控制而且不需要操作者手动操作，同时在试验箱门上安装了开门报警器，在测试过程中开门时会发出警报，保证操作者安全。1

脉动疲劳试验机和脉冲疲劳试验机一、脉动疲劳试验机是由脉动液压源、PMCS全数字测控系统、高响应低阻尼高速作动器、工业控制计算机数据采集与处理系统、液压管路、试验安全保护装置、试验台架等部分组成的，主要用于完成零部件、结构件伪静力、拟动力力学性能及疲劳寿命测试的试验仪器。

设备功能：该系统主要用于零部件、大型结构件的静载、动载性能测试和动载疲劳寿命测试，是目前质检、科研、高校、建筑、公路、铁道、桥梁、汽车、机械、核电、水利、 港口、隧道、煤炭等行业疲劳性能检测领域，应用范围广泛、性能可靠、运行成本低廉的疲劳寿命测试系统。该系统配备相应功能附具实现对梁、柱、板、框架等典 型混凝土结构、桥梁（足尺、模型）、钢构桁架、橡胶支座、扣件组装、钢绞线锚具、各类弹簧、索具、吊具、圆环连、钢轨及其焊接接头、汽车底盘、汽车前后 桥、机车转向架及各种大型构件的静载、动载性能测试和动载疲劳寿命测试。

二、脉冲疲劳试验机通过设定自动完成压力和温度的调节和控制，使被测件达到实际使用的工作状态，进行疲劳寿命检测，最终确定产品的性能。脉冲试验台采用计算机与PLC结合的控制方式，通过闭环控制实现任意波形的生成和调整。阀门、接头、压力表、传感器、仪器仪表、连接件等产品的脉冲试验，疲劳试验，寿命试验，老化试验，水锤试验等；压力容器、各类气瓶、壳体、泵体、容器、反应釜、航天航空类产品的脉冲试验，寿命试验，疲劳试验等。

设备功能：汽车软管转向管、刹车管、空调管、燃油管、冷却水管、散热软管、暖风软管、空气滤芯器软 管、蜗轮、增压系统软管、工程液压软管、航空软管和管汇、其他硬管或接头、换热器、空调器、过滤器等的脉冲试验。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学