一种增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种机械抗高周疲劳试验技术领域，尤其涉及一种增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置及方法。
背景技术
废气涡轮增压技术是一种有效的节能减排及高原动力恢复技术，已普遍用于商用车、乘用车、工程机械和风机等领域。随着涡轮增压技术的广泛应用，对增压器的可靠性要求也越来越高，而其叶轮及涡轮的抗高周疲劳能力，作为一种增压器可靠性的重要指标，也越来越受到关注，而如何对增压器的叶轮及涡轮进行高周疲劳试验，也成为当下急需解决的一个问题。
针对上述问题，国内目前还没有专门对增压器叶轮及涡轮进行高周疲劳试验的装置和检测手段，由于增压器叶轮或涡轮的每个叶片都有细微的差别，其固有频率不是单一的频率，而是一个小的频率范围，因此，进行高周疲劳试验，需要频繁调节增压器转速，以使其叶轮或涡轮扫过叶片固有频率范围。而在普通的增压器考核试验台架上，由于阀门空程，传感器反应滞后等原因，操作困难，大大增加考核试验的难度，并且因为试验工况调节缓慢，提供试验频率偏低，不利于进行加速试验。
为了对增压器叶轮及涡轮进行高周疲劳试验，同时也为增压器在使用过程中的可靠性提供数据支持。需要一种增压器高周疲劳试验检测装置，通过使增压器的叶轮或涡轮在其叶片固有频率转速范围附近，来回运行，使叶轮或涡轮，频繁扫过其叶片固有频率转速范围，并进行加速试验，加快试验过程，以判断增压器的抗高周疲劳能力是否合格。
发明内容
根据所要解决的技术问题，本发明的目的之一是提供一种增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置，其能快速的调节增压器的转速在小范围内变化，使其能以较高的频率扫过其叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围，从而达到加速进行高周疲劳试验的目的。
本发明的目的之二在于提供一种增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测方法。
作为本发明第一方面的一种增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置，包括一调节单元和一控制单元，所述调节单元与待检测的增压器连接,通过产生高温、高压燃气驱动所述增压器转动并通过调节增压器转速，在增压器的叶轮或涡轮叶片固有频率范围附近小范围变化，使增压器转速以较高频率的扫过所述增压器的叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围；所述调节单元接一燃气源，燃气源向所述调节单元输入经过燃烧后产生的高温、高压燃气；所述控制单元与所述调节单元控制连接，用以控制所述调节单元以的工作频率及工作行程。
在本发明的一个优选实施例中，所述调节单元包括一燃气调节室、一执行器、一气压调节阀；所述燃气调节室的进气口连接所述燃气源，出气口连接所述增压器；所述气压调节阀的进气端与一高压空气源连接，气压调节阀的出气端与所述执行器的进气口连接，通过向所述执行器内输入不同流量和压力的高压空气来控制执行器动作，所述气压调节阀与所述控制单元控制连接；所述燃气调节室上还设置有一废气出口，在所述废气出口上设置有一放气阀门，所述执行器控制所述放气阀门以一定的频率及开度循环开启关闭，以控制所述燃气调节室中高温、高压燃气的压力，进而控制所述增压器的转速。
在本发明的一个优选实施例中，所述放气阀门安装在一阀门传动轴上，所述阀门传动轴轴设在所述燃气调节室上并与一摇臂一端连接，所述摇臂的另一端与一套管轴的一端连接，所述套管轴的另一端与所述执行器的驱动端连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述执行器通过执行器支架安装在所述燃气调节室上。
在本发明的一个优选实施例中，所述控制单元为一工业控制电脑。
作为本发明第二方面的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测方法，其首先计算出待检测增压器的叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围，将待检测增压器转速调节至略微高于待检测增压器叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围的工况运行，并将其计为第1工况，在通过控制单元控制执行器开启放气阀门，当放气阀门开启至一定开度，使得待检测增压器在转速略微低于其叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围的范围工况运行，记为第2工况，之后控制单元控制执行器以一定的频率开启和关闭放气阀门，使得待检测增压器以同样的频率，在第1工况及第2工况之间运行，并扫过叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围，进行增压器高周疲劳试验。
由于采用了如上的技术方案，本发明能够有效的检测增压器的抗高周疲劳能力，能给增压器抗高周疲劳试验提供较高的试验频率，能以较高的频率进行加速试验，缩短试验时间，节约能源及减少排放。
本发明提出的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置，能提供较高的试验频率，易于进行加速试验，操作方便简单。
附图说明
图1为本发明一种增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置的原理图。
图2为本发明一种具体实施方式的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置的结构示意图。
图3为图2所示的一种具体实施方式的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置中执行器、摇臂之间的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
参见图1，图中所示的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置在使用的过程当中对增压器的转速进行控制，以达到检测增压器叶轮及涡轮抗高周疲劳能力的目的。
该增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置包括一调节单元100和一控制单元200，调节单元200与待检测的增压器300连接,通过产生高温、高压燃气驱动增压器300转动并通过调节增压器300转速，在增压器300的叶轮或涡轮叶片固有频率范围附近小范围变化，使增压器转速以较高频率的扫过增压器300的叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围。
调节单元100接一燃气源400，燃气源400向调节单元100输入经过燃烧后产生的高温、高压燃气。
控制单元200与调节单元100控制连接，用以控制调节单元100以一定的工作频率及工作行程。
参见图2和图3，调节单元100包括一燃气调节室110、一执行器120、一气压调节阀130；燃气调节室110的进气口连接燃气源400，出气口连接增压器300；气压调节阀130的进气端与一高压空气源500连接，气压调节阀130的出气端通过一输气软管140与执行器120的进气口连接，通过向执行器120内输入不同流量和压力的高压空气来控制执行器120动作。
在燃气调节室110上还设置有一废气出口111，在废气出口111上设置有一放气阀门150，放气阀门150安装在一阀门传动轴160上，阀门传动轴160轴设在燃气调节室110上并与一摇臂170一端连接，摇臂170的另一端与一套管轴180的一端连接，套管轴180的另一端与执行器120的驱动端连接。
执行器120通过执行器支架190安装在燃气调节室110上。执行器120控制放气阀门150以一定的频率及开度循环开启关闭，以控制燃气调节室110中高温、高压燃气的压力，进而控制增压器300的转速。
气压调节阀130与控制单元200控制连接，控制单元200为一工业控制电脑。工业控制电脑主要作用是控制气压调节阀130，以一定的频率循环改变供给执行器120的工作压力。
执行器120接受到气压调节阀130传输过来的以一定频率循环变化的工作压力，按照其频率控制放气阀门150，以一定的开度循环开启关闭，使得燃气调节室110内高温高压燃气的压力，以同样的频率来回循环变化，以改变增压器300的涡前压力，从而控制增压器300转速来回循环变化，使增压器300的转速以较高的频率扫过其叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围。
本发明的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测方法，其首先计算出待检测增压器300的叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围，将待检测增压器300转速调节至略微高于待检测增压器300叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围的工况运行，并将其计为第1工况，在通过控制单元200控制执行器120开启放气阀门150，当放气阀门150开启至一定开度，使得待检测增压器300在转速略微低于其叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围的范围工况运行，记为第2工况，之后控制单元200控制执行器120以一定的频率开启和关闭放气阀门150，使得待检测增压器300以同样的频率，在第1工况及第2工况之间运行，并扫过叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围，进行增压器高周疲劳试验。
具体操作步骤如下：
步骤一：计算出增压器300的叶轮或涡轮的叶片固有频率转速范围，调节增压器300转速，使增压器300在转速略微高于其叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围的工况运行。
步骤二：缓慢开启燃气调节室110的放气阀门150，使增压器在转速略微低于其叶轮或涡轮叶片固有频率转速范围的工况运行。
步骤三：设置控制单元200以一定的频率，控制燃气调节室110的放气阀门150开启关闭，使增压器300以同样的频率在上述两种工况间来回变换。
本发明的增压器叶轮及涡轮高周疲劳试验的检测装置，转速变化范围小，工况切换迅速，操作简单方便，可以对增压器抗高周疲劳能力进行检测。
