復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括首尾依次連接聯(lián)接機構(gòu)、拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)；所述拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與測控系統(tǒng)連接；所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與基座連接。本系統(tǒng)通過測控系統(tǒng)在復(fù)合絕緣子一端施加沿其軸向的靜態(tài)拉力和頻率可調(diào)的動態(tài)拉力、在復(fù)合絕緣子的另一端施加頻率可調(diào)的扭轉(zhuǎn)拉力；為復(fù)合絕緣子在靜態(tài)載荷、動態(tài)拉伸振動載荷和扭轉(zhuǎn)載荷綜合作用下的疲勞特性研究建立試驗條件。
【專利說明】復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實用新型涉及一種高壓輸變電領(lǐng)域的試驗系統(tǒng)，具體講涉及一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】:
[0002]在高壓輸變電領(lǐng)域，線路絕緣子兩端通過專用的連接金具與架空輸電線路和鐵塔分別連接，并在架空輸電線路與鐵塔二者之間起絕緣作用。受導(dǎo)線重力的影響，線路絕緣子會承受沿其軸向的拉力，而在一定條件下，這個拉力可能存在時大時小的變化，此外線路絕緣子還可能會受到正、反兩個方向交變的扭轉(zhuǎn)力的作用。復(fù)合絕緣子是一種常用的線路絕緣子，其主要承載力的部件是由玻璃纖維和環(huán)氧材料復(fù)合而成的芯棒通過壓接的方式提供整體的機械強度。交變的拉力和扭轉(zhuǎn)力均有可能造成復(fù)合絕緣子的蠕變，從而降低復(fù)合絕緣子的機械可靠性。
[0003]現(xiàn)有的復(fù)合絕緣子疲勞特性試驗大多在導(dǎo)線微風振動試驗平臺上進行，或在傳統(tǒng)拉力試驗機上簡單改造后進行。前者在試驗過程中，幾乎不存在扭轉(zhuǎn)載荷，并且沿絕緣子軸向拉力的變化幅度也較?。缓笳呤茉性囼炏到y(tǒng)的限制，只能實現(xiàn)頻率較低(不超過I赫茲或僅有幾赫茲)的疲勞試驗，并且試驗程序一旦確定，則振動頻率不可調(diào)節(jié)，因此完成一組疲勞試驗的時間漫長。
[0004]本實用新型提出的試驗系統(tǒng)使測試對象在原有軸向拉力方向上形成交變的拉伸載荷，同時使復(fù)合絕緣子的兩端再受到正、反兩個方向交變的扭轉(zhuǎn)力的作用，從而使測試對象本身或在連接部位出現(xiàn)疲勞，并且該振動頻率可在試驗過程中隨時調(diào)節(jié)。
實用新型內(nèi)容:
[0005]本實用新型的目的是提供一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)為復(fù)合絕緣子在靜態(tài)載荷、動態(tài)拉伸振動載荷和扭轉(zhuǎn)載荷綜合作用下的疲勞特性研究建立試驗條件。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括首尾依次的連接聯(lián)接機構(gòu)、拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)；所述拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與測控系統(tǒng)連接；所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與基座連接。
[0007]本實用新型提供的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述聯(lián)接機構(gòu)為兩個，兩個所述聯(lián)接機構(gòu)分別水平或者垂直設(shè)置在試件的兩側(cè)，所述聯(lián)接機構(gòu)包括連接金具和過渡機構(gòu)。
[0008]本實用新型提供的另一優(yōu)選的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)包括復(fù)合動作缸，所述復(fù)合動作缸包括靜態(tài)加載油缸和動態(tài)加載油缸。[0009]本實用新型提供的再一優(yōu)選的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)包括依次連接的轉(zhuǎn)桶、曲柄和扭轉(zhuǎn)加載油缸。
[0010]本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻機組。
[0011]本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述測控系統(tǒng)包括上位機、交換機、通過交換機與所述上位機連接的振動控制模塊和通過交換機與所述上位機連接的扭轉(zhuǎn)控制模塊，所述振動控制模塊包括CPU、與CPU相連的D/A轉(zhuǎn)換器和與CPU相連的A/D轉(zhuǎn)化器；所述D/A轉(zhuǎn)換器為2個，其中一個所述D/A轉(zhuǎn)換器與所述靜態(tài)加載油缸連接，另一個所述D/A轉(zhuǎn)換器依次通過放大器、電液伺服閥和電磁換向閥與所述動態(tài)加載油缸連接，所述動態(tài)加載油缸通過位移傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接；所述A/D轉(zhuǎn)換器還與所述拉力傳感器連接。
[0012]本實用新型提供的又一優(yōu)選的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述扭轉(zhuǎn)控制模塊包括CPUl、與CPUl相連的D/A轉(zhuǎn)換器I和與CPUl相連的A/D轉(zhuǎn)化器I ;所述D/A轉(zhuǎn)換器I依次通過放大器1、電液伺服閥I和轉(zhuǎn)向軸與所述扭轉(zhuǎn)加載油缸連接，所述扭轉(zhuǎn)加載油缸通過位移傳感器和壓力傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)化器I連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的技術(shù)方案有以下優(yōu)異效果:
[0014]1、本實用新型中通過測控系統(tǒng)、利用電液伺服閥和電磁換向閥的轉(zhuǎn)換能力，實現(xiàn)在復(fù)合絕緣子已經(jīng)施加靜態(tài)載荷的基礎(chǔ)上，疊加頻率可調(diào)拉伸振動負荷，同時在疊加頻率可調(diào)的正、反兩個方向交變的扭轉(zhuǎn)載荷，從而大幅削減研究線路復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞特性試驗時間；
[0015]2、本實用新型中靜態(tài)拉伸載荷、動態(tài)拉壓振動載荷、扭轉(zhuǎn)載荷可單獨作用，或共同作用，或分別疊加，滿足試驗測試的多樣性；
[0016]3、本實用新型采用這種試驗方法可在更短的時間內(nèi)，完成高壓輸電領(lǐng)域線路復(fù)合絕緣子及與之配套的連接金具在靜態(tài)載荷、動態(tài)拉伸振動載荷和扭轉(zhuǎn)載荷共同疊加下的疲勞特性分析。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的試驗系統(tǒng)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為是本實用新型中扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本實用新型中冷卻系統(tǒng)示意圖；
[0021]圖5為本實用新型中測控系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例對實用新型作進一步的詳細說明。
[0023]實施例1:
[0024]如圖1-5所示，本例的實用新型的試驗系統(tǒng)包括首尾依次連接的聯(lián)接機構(gòu)1、測試對象、聯(lián)接機構(gòu)2、拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)；所述拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與測控系統(tǒng)連接；所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與基座連接。在本實用新型中，基座為安裝聯(lián)接機構(gòu)，測試對象，拉力傳感器，靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)提供了載體，可提供單路或多路試驗回路。當采用多路結(jié)構(gòu)時，可進行多只試品的并行試驗，從而進一步減少試驗周期，并可以開展試驗結(jié)果的分散性分析。
[0025]在本實用新型中，兩個所述聯(lián)接機構(gòu)可采用水平或直立方向布置，主要由連接金具、過渡機構(gòu)等部件組成，用于安裝不同類型的測試對象，分別布置在測試對象的兩側(cè)；所述測試對象為各種類型的線路絕緣子和電站電器復(fù)合絕緣子及與之配套的連接金具。所述測試對象的長度:800?1500mm。
[0026]所述拉力傳感器為試驗對象上的測力裝置，串聯(lián)在整個試驗系統(tǒng)，拉力測試結(jié)果傳輸至測控系統(tǒng)。
[0027]所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)包括復(fù)合動作缸,所述復(fù)合動作缸包括靜態(tài)加載油缸和動態(tài)加載油缸，其中，靜態(tài)加載由復(fù)合作動缸中的靜態(tài)加載油缸實現(xiàn)，動態(tài)加載由復(fù)合作動缸中動態(tài)加載油缸實現(xiàn)。靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)在測試對象上施加沿軸向的拉伸靜態(tài)載荷的基礎(chǔ)上，再疊加頻率可調(diào)的動態(tài)拉伸載荷，是整個動態(tài)拉伸疲勞模擬試驗系統(tǒng)的核心部件，主要用于給試驗對象施加一定頻率的交變振動荷載，通過測控系統(tǒng)的編程將振動頻率控制在OHz?75Hz范圍內(nèi)可調(diào)。
[0028]冷卻系統(tǒng)用于靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、扭轉(zhuǎn)加載系統(tǒng)中的液壓油進行降溫，在液壓油與冷卻系統(tǒng)中的冷卻機組之間通過循環(huán)的方式使液壓油的油溫度維持在一個恒定的范圍，從而保證整個試驗系統(tǒng)性能的穩(wěn)定。
[0029]所述扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)包括依次連接的轉(zhuǎn)桶、曲柄和扭轉(zhuǎn)加載油缸，可對測試對象施加振動頻率可調(diào)的正、反兩個方向交變的扭轉(zhuǎn)力，并且該振動頻率可通過編程控制或在試驗過程中隨時調(diào)節(jié)。
[0030]所述測控系統(tǒng)包括上位機、交換機、通過交換機與所述上位機連接的振動控制模塊和通過交換機與所述上位機連接的扭轉(zhuǎn)控制模塊，所述振動控制模塊包括CPU、與CPU相連的D/A轉(zhuǎn)換器和與CPU相連的A/D轉(zhuǎn)化器；所述D/A轉(zhuǎn)換器為2個，其中一個所述D/A轉(zhuǎn)換器與所述靜態(tài)加載油缸連接，另一個所述D/A轉(zhuǎn)換器依次通過放大器、電液伺服閥和電磁換向閥與所述動態(tài)加載油缸連接，所述動態(tài)加載油缸通過位移傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接；所述A/D轉(zhuǎn)換器還與所述拉力傳感器連接。
[0031 ] 所述扭轉(zhuǎn)控制模塊包括CPUl、與所述CPUl相連的D/A轉(zhuǎn)換器I和與所述CPUl相連的A/D轉(zhuǎn)化器I ;所述D/A轉(zhuǎn)換器I依次通過放大器1、電液伺服閥I和轉(zhuǎn)向軸與所述扭轉(zhuǎn)加載油缸連接，所述扭轉(zhuǎn)加載油缸通過位移傳感器和壓力傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)化器I連接。
[0032]所述的試驗系統(tǒng)的試驗方法為:
[0033]( I)通過測控系統(tǒng)在復(fù)合絕緣子一端施加沿其軸向的靜態(tài)拉力；
[0034](2)通過測控系統(tǒng)在所述復(fù)合絕緣子一端施加頻率可調(diào)的動態(tài)拉力；
[0035](3)通過測試系統(tǒng)在復(fù)合絕緣子的另一端施加頻率可調(diào)的扭轉(zhuǎn)拉力。
[0036]測控系統(tǒng)利用電液伺服閥的快速轉(zhuǎn)換能力，通過電磁換向閥和復(fù)合作動缸中的動態(tài)加載油缸，在已經(jīng)施加靜態(tài)載荷的基礎(chǔ)上再在復(fù)合絕緣子的一端疊加實現(xiàn)頻率從零到幾十赫茲的可調(diào)動態(tài)載荷，并且該振動頻率可通過測控系統(tǒng)中的編程控制在OHz?75Hz，動態(tài)載荷控制范圍=OkN?IOkN;所述靜態(tài)載荷控制范圍:0kN?150kN，并在試驗過程中可以隨時調(diào)節(jié)。
[0037]測控系統(tǒng)利用電液伺服閥控制轉(zhuǎn)向軸，在復(fù)合絕緣子的另一端再進一步疊加實現(xiàn)頻率從零到幾赫茲的可調(diào)扭轉(zhuǎn)載荷，并且該振動頻率可通過測控系統(tǒng)中的編程控制在OHz?2Hz，扭轉(zhuǎn)角度范圍為±15°，并在試驗過程中可以隨時調(diào)節(jié)。所述測控系統(tǒng)主要用于接收拉力傳感器、位移傳感器和壓力傳感器的反饋數(shù)據(jù)，控制靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、扭轉(zhuǎn)加載系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的工作狀態(tài)；控制拉伸振動疲勞試驗的拉伸振動頻率、試驗時間等關(guān)鍵參數(shù)，控制扭轉(zhuǎn)加載系統(tǒng)的拉伸振動頻率、試驗時間等關(guān)鍵參數(shù)，并可對各試驗參數(shù)編程控制或?qū)崟r調(diào)整。所述試驗方法中，以上三種載荷同時施加，動態(tài)拉伸振動的次數(shù)與導(dǎo)線微風振動試驗的次數(shù)選取一致，而扭轉(zhuǎn)的次數(shù)按動態(tài)拉伸振動次數(shù)的十分之一到二十分之一的范圍選取。
[0038]采用以上試驗系統(tǒng)，完成線路復(fù)合絕緣子在靜態(tài)載荷與拉伸振動載荷和扭轉(zhuǎn)載荷共同作用下的綜合疲勞特性研究。
[0039]最后應(yīng)該說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，所述復(fù)合絕緣子包括線路復(fù)合絕緣子和電站電器復(fù)合絕緣子，其特征在于:所述系統(tǒng)包括首尾依次連接的聯(lián)接機構(gòu)、拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)；所述拉力傳感器、靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與測控系統(tǒng)連接；所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)分別與基座連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述聯(lián)接機構(gòu)為兩個，兩個所述聯(lián)接機構(gòu)分別水平或者垂直設(shè)置在試件的兩側(cè)，所述聯(lián)接機構(gòu)包括連接金具和過渡機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述靜動態(tài)載荷聯(lián)合加載機構(gòu)包括復(fù)合動作缸，所述復(fù)合動作缸包括靜態(tài)加載油缸和動態(tài)加載油缸。
4.如權(quán)利要求3所述的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述扭轉(zhuǎn)加載機構(gòu)包括依次連接的轉(zhuǎn)桶、曲柄和扭轉(zhuǎn)加載油缸。
5.如權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻機組。
6.如權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述測控系統(tǒng)包括上位機、交換機、通過交換機與所述上位機連接的振動控制模塊和通過交換機與所述上位機連接的扭轉(zhuǎn)控制模塊，所述振動控制模塊包括CPU、與CPU相連的D/A轉(zhuǎn)換器和與CPU相連的A/D轉(zhuǎn)化器；所述D/A轉(zhuǎn)換器為2個，其中一個所述D/A轉(zhuǎn)換器與所述靜態(tài)加載油缸連接，另一個所述D/A轉(zhuǎn)換器依次通過放大器、電液伺服閥和電磁換向閥與所述動態(tài)加載油缸連接，所述動態(tài)加載油缸通過位移傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)換器連接；所述A/D轉(zhuǎn)換器還與所述拉力傳感器連接。
7.如權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合絕緣子拉伸振動及扭轉(zhuǎn)的綜合疲勞試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述扭轉(zhuǎn)控制模塊包括CPUl、與CPUl相連的D/A轉(zhuǎn)換器I和與CPUl相連的A/D轉(zhuǎn)化器I ;所述D/A轉(zhuǎn)換器I依次通過放大器1、電液伺服閥I和轉(zhuǎn)向軸與所述扭轉(zhuǎn)加載油缸連接，所述扭轉(zhuǎn)加載油缸通過位移傳感器和壓力傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)化器I連接。
【文檔編號】G01N3/32GK203572727SQ201320780367
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】李慶峰, 高海峰, 孫寶川, 殷禹, 宿志一, 魏杰, 李旭東, 鄧桃 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 北京樂冶液壓氣動設(shè)備技術(shù)有限公司