陶瓷保护器热疲劳试验台系统的研制

摘要

本课题是受某军工单位的委托,对其生产使用的一种陶瓷保护器进行热疲劳试验。在新能源亟需的今天,太阳能发电设备的研究备受关注。本课题研究的对象是需要在太阳能发电设备中承受太阳光的陶瓷高温材料,为了防止陶瓷保护器在工作过程中产生疲劳破坏,进而提高整个太阳能发电设备的寿命,研制了陶瓷保护器耐热疲劳试验台。
　　 在分析了陶瓷保护器耐热疲劳试验台的功能要求、可靠性要求和经济性要求的基础上,进行了产品规划,经过认真的方案论证,择优设计。机械装置主要由水平运送部分和垂直升降部分组成,这两个部分都采用带传动作为减速装置,滚珠丝杆带动直线导轨的传动方式。在升降装置中设计了两级推板结构和导向装置,经计算校核,该套装置工作平稳、可靠性高。
　　 根据系统对控制的要求,设计了系统电气硬件系统。运动控制部分采用运动控制卡加步进电机的控制方案;温度采集部分采用热电偶加数据输入模块的控制方案;风速控制部分采用离心鼓风机加变频器控制的方案,并对各个控制部分进行了选型设计。
　　 在分析了试验台软件功能需求的基础上,给出了系统工作流程图。对系统的各个控制部分进行详细的子程序设计,并统筹设计出了功能完整的程序。其中电机控制部分详细的设计了原点回复动作、启动和停止的速度曲线和两轴联动运动插补。温度采集部分利用串行通信控件编写采集程序,建立ADO数据库对数据进行存储。先对各个子程序调试了,再对所有程序进行总体调试,系统的运动精度高、时间短,采集的温度数据准确,自动化程度高,达到了设计的目标。
　　 最后我们利用设计出的试验台系统对陶瓷保护器进行了热疲劳试验。每种配方的陶瓷保护器分成三组试验,分别得到了每次试验陶瓷保护器内壁升温和降温过程中的温度数据,绘制了温度曲线,通过分析得到了陶瓷升温和降温极限速率。对比了三组试验试验陶瓷保护器出现裂纹的循环次数,得出随风速提高,其热疲劳性下降;并分析裂纹出现的位置和发展趋势,对其配方和制作工艺的改进提供了依据。