汽轮发电机组保安器的冲击振动试验

　　1　前　言

　　在现代战争条件下,武器装备所处的环境条件越来越严酷。某军用汽轮发电机组提出在核爆炸及装备自身发射弹头的条件下必须具备抗强冲击的工作能力。该汽轮发电机组是某武器装备的Ⅰ级设备,是确保武器装备安全的连续作战能力必不可少的系统之一,而保安器是保障汽轮发电机组安全运行的重要部套,属A级产品。对保安器进行抗冲击振动试验,并对其抗冲击能力进行估算,是我们课题研究攻关的一项重点。

　　2　试验目的及内容

　　目的:对保安器在垂直方向、横向、纵向进行冲击试验,在冲击加速度达一定值时,保安器不发生误动作,不形成事故停机,保持原保护功能不变。

　　内容:建立、安装、调试保安器工作模拟试验台,使保安器处于额定工作状态,其工作状态由讯号油压表示。当进行三个方向的冲击试验时,检验其是否会发生误动作。

　　3　试验冲击设备的选定

　　据GJB150.18-86《军用设备环境试验方法冲击试验》的要求,采用轻量级A类试验,其冲击机示意图见图1。我们选定上海电气科学研究所船用环境条件试验室的G-200型冲击试验机为保安器的冲击试验设备,该冲击机通过了部级鉴定,符合我国军标要求。

　　4　冲击振动试验与试验结果

　　保安器采用1号标准安装架固定于冲击板上。按ZJB K04017-90《舰用电气设备冲击试验方法》的要求,对保安器的三个互相垂直的方向各施加三次冲击,总共施加九次冲击,摆锤偏角a依次为37°、66°、90°,落锤高度h依次为0.3、0.9、1.5米。

　　试验结果:保安器加油压工作,在强冲击下无误动作,能正常工作,所检项目全部合格。试验后将保安器进行分解,错油门、壳体、内套筒等关键零件都表面光洁,完好如初。

　　5　冲击加速度的估算

　　保安器的关键运动零件错油门是垂直运动,因此垂直方向的冲击相对来讲更严酷。图2所示的冲击平台示意图,落锤质量为m,上磴板质量为m1,安装架质量为m2,试验件质量为m3,侧磴板质量为m4,被冲击组合体总质量为M=m1+m2+m3+m4。根据作用到试件上的冲击载荷的原理,C-200型冲击试验机属依据制动原理进行作用的冲击装置。落锤自由下落,达到一定的速度与被冲击组合体互撞,装置制动件的变形产生冲击脉冲的前沿,靠制动件的复原性能形成冲击脉冲的后沿。冲击过程中的位移、速度、冲击过载随时间的变化曲线见图3,其中Ⅰ为冲击过载上升阶段,Ⅱ为冲击过载下降阶段,Ⅲ为作用结束后的阶段。

　　工程上根据能量守恒概念进行简化计算,可求出冲击载荷Pd=Kdmg,式中Kd为自由落体冲击的动荷系数,它代表冲击情况与静荷情况之比,与自由落体高度H及弹性物体的刚有关。在冲击过程中,由于落锤与被冲击组合体相互作用的时间极短,其速度变化发生于一瞬间,冲击加速度也难以测定,用惯性力法无法计算。出于近似的估算目的,仅从运动学范围考虑,不计冲击过程中的能量损耗及弹性物体的刚度,冲击加速度可估算如下。假设冲击持续时间为S,该段时间内作用力为F,冲击前的瞬间m的速度为v,冲击后的瞬间m的速度为v1,冲击前M为静止,冲击后M的瞬间速度为v2,由动量定理可得: