水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验的模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验的模拟方法，包括顶盖螺栓、水轮机顶盖、若干个机械式推动杆、机械式振动台基座、扁平弹簧基座、螺旋弹簧、传动轴、旋转电机、电机基座和凸轮机构构成的模拟装置，旋转电机与凸轮机构通过传动轴连接，旋转电机放置在电机基座上，螺旋弹簧采用扁平弹簧基座与凸轮机构接触，机械式推动杆成对称形式穿过振动台上基座，旋转电机带动凸轮机构转动，凸轮机构带动旋转弹簧转动，旋转弹簧转动带动机械式推动杆实现不同形式的轴向往复运动。本发明专利技术可以模拟不同振动形式、不同振动频率下，水轮机顶盖联接螺栓的振动情况，为避免螺栓因疲劳失效而导致严重事故提供理论基础。

Mechanical vibration fatigue simulation device and simulation method for hydraulic turbine top cover bolt

The invention discloses a turbine head cover bolt mechanical vibration fatigue test simulating apparatus and method, including the roof bolt, turbine head cover, a plurality of mechanical push rod, mechanical vibration platform base, flat spring base, a spiral spring, a transmission shaft, a rotary electric machine, a motor base and a cam mechanism, rotary motor with the cam mechanism is connected by a drive shaft, the rotary motor placed on the motor base, the flat spiral spring spring base contact with the cam mechanism, mechanical push rod into a symmetrical form through the shaking table on the base, the rotating electric machine drives the rotating cam mechanism, cam mechanism drives the rotary spring to rotate, rotating mechanical spring rotates to drive the push rod to achieve the axial reciprocating motion in different forms. The invention can simulate the vibration of the connecting bolt of the top cover of the hydraulic turbine under different vibration forms and different vibration frequencies, so as to provide a theoretical basis for avoiding the serious accidents caused by the fatigue failure of the bolts.

【技术实现步骤摘要】
水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置及模拟方法
本专利技术涉及一种水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置及模拟方法，属于水轮机故障模拟测试

技术介绍
近年来水电等新能源产业蓬勃发展，为人类提供了高效清洁的能源极大地缓解了人类以往运用煤、石油、天然气等传统能源的负担，在一定程度上对环境的保护起到了助推剂的作用。但与此同时也伴随着一系列的负面效应。每年发生的水电机组事故次数逐年增加，这不得不引起我们的深思。根据大量的事故调查显示，因结构失效所导致的事故比例约为15%左右。而在这些结构失效中，绝大多数是由材料疲劳所导致的，包括螺栓疲劳、主轴疲劳等。俄罗斯萨扬水电站顶盖向上跳动导致螺栓疲劳断裂进而发生致命性的破坏。大型混流式水轮机工作环境十分恶劣、承受的工作载荷主要为冲击载荷，同时还要承受振动载荷等交变载荷。螺栓用于连接顶盖和基座，长期承受较大的冲击载荷，导致螺栓内部损伤不断积累，螺栓的刚强度发生退化。螺栓的刚度退化会导致动载荷增大，螺栓的强度退化会导致其抵抗外载荷的能力降低，直到螺栓的强度小于所承受的最大应力时，螺栓发生疲劳断裂，十分容易造成人员伤亡等重大恶性事故。螺栓作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，包括顶盖螺栓、水轮机顶盖、若干个机械式推动杆、机械式振动台基座、扁平弹簧基座、螺旋弹簧、传动轴、旋转电机、电机基座和凸轮机构；所述机械式振动台基座包括振动台上基座，振动台下基座和振动台四周肋板；所述水轮机顶盖以水电站水轮机顶盖实际模型按比例缩小而成；所述水轮机顶盖与机械式振动台基座的顶部采用顶盖螺栓选用固定预紧力旋紧，然后将实验模拟装置竖立在水平基准平台之上；所述水轮机顶盖由振动台四周肋板支撑；所述水轮机顶盖底部与振动台上基座之间设若干个成对称性均匀分布的机械式推动杆，所述机械式推动杆顶部与水轮机顶盖之间留有间隙，该间隙即机械式推动杆上下运...

【技术特征摘要】
1.水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，包括顶盖螺栓、水轮机顶盖、若干个机械式推动杆、机械式振动台基座、扁平弹簧基座、螺旋弹簧、传动轴、旋转电机、电机基座和凸轮机构；所述机械式振动台基座包括振动台上基座，振动台下基座和振动台四周肋板；所述水轮机顶盖以水电站水轮机顶盖实际模型按比例缩小而成；所述水轮机顶盖与机械式振动台基座的顶部采用顶盖螺栓选用固定预紧力旋紧，然后将实验模拟装置竖立在水平基准平台之上；所述水轮机顶盖由振动台四周肋板支撑；所述水轮机顶盖底部与振动台上基座之间设若干个成对称性均匀分布的机械式推动杆，所述机械式推动杆顶部与水轮机顶盖之间留有间隙，该间隙即机械式推动杆上下运动行程；所述机械式推动杆镶嵌在螺旋弹簧中，螺旋弹簧上部与振动台上基座采用焊接的方式连接，螺旋弹簧下部采用扁平弹簧基座与凸轮机构接触；所述机械式推动杆下部与扁平弹簧基座固定连接；所述旋转电机与凸轮机构通过传动轴连接，旋转电机放置在电机基座上，振动台下基座用来承接电机基座；所述旋转电机与机械式推动杆的个数与分布情况相同；所述旋转电机带动凸轮机构转动，凸轮机构带动旋转弹簧转动，旋转弹簧转动带动机械式推动杆实现不同形式的轴向往复运动。2.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述水轮机顶盖由顶盖下腹板，上环板，外圆筒和径向肋板构成。3.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述顶盖螺栓由螺母和双头螺柱构成。4.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述机械式推动杆有8个。5.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述振动台上基座不可拆卸。6.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述振动台下基座可拆卸。7.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述旋转电机转速可调，通过改变凸轮机构的转动频率从而达到调节机械式推动杆的轴向振动频率，来模拟不同的实际工况。8.根据权利要求1所述的水轮机顶盖螺栓机械振动式疲劳实验模拟装置，其特征在于，所述旋转电机采用遥...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛新峰，张昌振，陈慧楠，徐旭，水旭峰，刘阳，李静，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32