报告十：高压脉冲疲劳试验技术的创新
报告人：山河智能装备股份有限公司高级技术专家方庆琯
山河智能在主机研制的创新 中，不断强化对知名品牌液压元件 性能和系统优化集成的研究，同时 也致力于关键液压元件的自主开发 研制。为此山河智能投入大量人力 和资金进行液压元件和系统试验设 备的开发，并承担完成了国家强基 工程高端液压元件试验台的研制任 务。SUNW100型高压脉冲疲劳试验 台就是山河智能最近研制完成并已 对数种液压件成功进行了高压脉冲 疲劳试验的具有世界领先水平的耐 久性试验台。图1为试验台外形图。
高压脉冲疲劳试验台用于承压 类元件和设备的新产品研发试验、 定型试验、可靠性提高试验、可靠 性验证试验，是国产中、高端液压 元件研发及提高可靠性的关键试验 设备。高压脉冲疲劳试验台在柴油 发动机高压共轨元件和武器类承压 元件的研制及可靠性试验中也有广 泛运用。然而国内现有各种高压脉 冲疲劳试验台与国际先进的高压脉 冲疲劳试验台的性能差距较大，主 要是：高压脉冲的幅值较低，一 般均不高于60MPa;能耗高、发热 量大；高压脉冲波形不能满足GBT 19934.1-2005〈液压传动金属承
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压壳体的疲劳压力试验第1部分： 120MPa，可产生100MPa峰值的高试验方法〉中对压力脉冲波形的要 压脉冲。装置配置了磁致伸缩位移 求，不能进行可靠性加速和强化试 传感器，用于对增压柱塞的位移进 验。SUNW100型高压脉冲疲劳试验 行在线检测及控制，以满足国家标 台就填补了国内高端脉冲疲劳试验 准 GBT 19934.1-2005 对高压疲劳 台的空白，该试验台的性能已达到 脉冲试验波形的要求。图2为山河 国际领先水平，其节能效果比国际 智能发明的应用自激振动中变形能 所有同类试验台要提高50%。
与动能互换原理节能的创新型高压 SUNW100型高压脉冲疲劳试验 脉冲发生装置。
台的主要性能参数为：
SUNW100型高压脉冲疲劳试验 高压脉冲幅值40〜90MPa (可 台的高压脉冲发生装置产生高压脉 调），最高脉冲幅值可达100MPa;
冲的动力一部分来自即自激振动的 被试件承压腔容积： 能量转换，另一部分来自活塞驱动 30 〜5000mL;
的外加液压力。由于有自激振动的 高压脉冲频率：0.5/1/2/4Hz 能量转换，所以增压活塞驱动力的 (根据承压腔容积选择）；
大小及作用时间都比产生同样脉冲 脉冲波形：满足国家标准GBT 波形的现有高压脉冲发生装置小。 19934.1-2005要求的梯形波；
这是本装置比现有的各种高压脉冲 被试件数量：配置两个高压脉 发生装置节能的本质原因。
冲接口，可同时对两台被试件进行 以脉冲频率1Hz的试验为例， 疲劳试验；
国外现有疲劳脉冲试验台对一台 主电机铭牌功率：22/37/55kW 承压腔容积1000mL被试件作幅值 (根据承压腔容积选择）；
60MPa的疲劳脉冲试验时，电机能 主电机变频调速范围： 耗功率的最好指标约为21kW (国 500 〜2000rpm。
产疲劳脉冲试验台的电机能耗为 SUNW100型高压脉冲疲劳试 27kW以上）dSUNW100型高压脉 验台配置了山河智能自主研发的 冲疲劳试验台对两台承压腔容积 应用自激振动节能的高压脉冲发 1000mL的被试件（被试件是额定压 生装置，该装置设计的额定压力
力35MPa的高压滤油器壳体）作幅
图1试验台外形图图2高压脉冲发生装置
值75MPa的疲劳脉冲试验（强化加速可靠性试验）时，实测的脉 冲曲线如图3,实测得的电机能耗 功率仅为约18.7kW，平均每台的 试验能耗不足10kW。
对一台承压腔容积1000mL被 试件作脉冲频率1Hz的疲劳脉冲 试验时，山河智能高压脉冲疲劳 试验台和其他高压脉冲疲劳试验 台的主电机能耗对比如表1。
SUNW100型高压脉冲疲劳试 验台的计算机数据采集系统配置 了美国NI公司的数据采集板卡及 软件，设计有人机界面友好、功 能齐全、在线动画、曲线、数据 显示的山河智能100MPa高压脉冲 疲劳试验监控软件。
SUNW100型高压脉冲疲劳 试验台泵站的油箱和管道均采 用不锈钢材质，伺服阀采用力 士乐品牌。
SUNW100型高压脉冲疲劳试 验台根据被试件承压腔容积、脉 冲频率及幅值的不同，设计有三 种规格，各规格的性能参数如表2。
SUNW100型高压脉冲疲劳试 验台除了其节能效率为世界领先 外，在大容积承压腔被试件60MPa 以上脉冲幅值的高压高频疲劳试 验领域填补了国内空白。为中国 高端液压元件可靠性试验提供了 国之重器。
SUNW100型高压脉冲疲劳试 验台除了能作承压元件和设备的 高压脉冲疲劳试验以外，由于试 验台两个接入口的高压脉冲波形 反相，所以还可对液控方向阀或 多路阀作换向耐久性试验。图4 是换向耐久性试验时的监控界面， 从界面中可知，试验时主电机实 际功耗仅为6kW。
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表1主电机能耗对比
指标参数山河智能试验台
国内其他试验台
MAXIMATOR(德）压力脉冲幅值70MPa55MPa60MPa主电机能耗
10kW
27kW
21kW
表2山河智能高压脉冲疲劳试验台性能参数
型号规格
单只被试件高 最大脉冲 脉冲频率 主电机功率、转 主泵排量压腔容积
压力幅值
范围
速
SUNW100A
500 〜5000mL
80MPa
0.5/1
55kW
1500rpm
63mL
SUNW100B
100〜3000mL90MPa
0.5/1/2
37kW
1500rpm
45mL
SUNW100C30〜1000mL
90MPa0.5/1/2/422kW1500rpm23mL
图3频率1 Hz幅值75 MPa的脉冲曲线
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山河智能
訂压.咏冲放•试验控制系统
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图4换向耐久性试验的监控界面
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2019年
第
02期
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