通用型机械强度超速试验机

　　1引言

　　通用型机械强度试验机(SPINGTESTER)主要用于材料科学领域以及机械结构、机械零件等相关物理性能的研究和试验。

　　这里所指的机械强度超速试验是针对受离心力作用的材料或零部件而言，即工作在高速和超高速旋转状态中的零部件尤其是电机的转子、换向器、风叶等。至今，人们不管使用何种能源，绝大多数情况下都采用旋转方式去实现能量的转换和运动的传递，如各种交直流电机、汽车发动机、列车轮毅、燃气轮机、飞机涡轮发动机等。对那些承担旋转功用的零部件来说，其结构和组织材料在大多数情况下会受到交变应力的影响。一方面，技术的发展带动诸如电机之类产品的转速不断提高;对电机转子的各个零件包括线匝都有了抵抗离心力破坏的要求。另一方面，大量新材料的使用或替代也必须得到试验的印证。

　　国外先进国家在这方面的技术比较成熟，如美国TEST DEVICE公司、德国申克公司等。其超速试验机几乎囊括了从换向器到燃气轮机，从高速动平衡机到涡轮发动机等所需的类型。从国内看，各类增压器和航空航天发动机制造业是超速试验机的主要应用领域。本文介绍的机械强度超速试验机，主要适用于电动工具旋转部件如换向器、风扇、转子等的超速试验。

　　2试验机工作原理

　　机械强度试验机通常又称为离心机，从功能上可分为工业用离心机和实验用离心机。按试验转速的不同又可划分为低速(<10000r/min );高速(10000一30000r/min)和超速(>30000r/min)试验机。

　　2.1系统组成

　　机械强度试验机主要由驱动和速度控制系统、润滑和温度控制系统、真空系统和检测系统四部分组成。

　　常用的驱动元件有空气涡轮机和电动机。从目前情况看，国内采用空气涡轮机的很少，一是由于市场上尚无合适的高速空气涡轮机供应，二是调速系统相对复杂。超速试验机因驱动方式的不同可分为直接驱动和间接驱动;如以驱动主轴的安装方式不同又可分为垂直安装和卧式安装。由水冷或风冷电动机通过精密齿轮箱或皮带变速，或直接用变频感应电机驱动，并由工控机、微机或可编程控制器(PLC)进行控制，由于驱动轴的直径较细，因而在旋转时此细轴可有一定的弹性弯曲，以适应试件轻度的不平衡，而不致于引起振动或转轴损伤。为防止试件受离心力作用超过其最大可承受强度而引起的撕裂或爆炸，试验腔采用了能承受此种爆炸的装甲钢板密闭。

　　温度控制是由安装在试验腔内的热电偶直接并连续监测试验腔的温度，以保证更准确更灵敏的温度调控。

　　超速试验机配备有真空系统。因为当试验机的速度在20000r/min以下时，空气与试件之间的摩擦只产生少量的热;但速度超过20000r/min时，由摩擦产生的热量显著增大;当速度在40000r/min以上时，由摩擦产生的热量就成为严重问题，特别当试件结构带有构槽或为叶轮时，其风阻将大大增加，如不采取有效措施就无法达到需要的试验转速。为此，必须将试验腔密封，并由机械泵和扩散泵串联工作的真空泵系统抽成真空，使温度的变化容易控制，摩擦力很小，这样才能达到所需的超高转速。