电液伺服试验机

基本结构

    1、 主机：配置油缸下置式主机机架，此结构大大降低了主机高度，运输、安装方便，性能稳定、可靠。蜗轮蜗杆结构的主机，丝杠固定不同，蜗轮蜗杆副安装在在移动横梁内，由盘式电机驱动，通过丝母旋转带动移动横梁上下移动。上下对中稳定性好，试验曲线平滑无台阶，主机刚度较大。

    2、 测控系统：由电液伺服油源、全数字PC伺服控制器、电液伺服阀、压力传感器、测量试件变形的引伸计、测量位移的光电编码器、试验机专用PC测控卡、打印机、多功能试验软件包、电气控制单元等部分组成；

    3、 标准电液伺服油源：

    1)为负载适应型进油节流调速系统，采用成熟技术按标准模块化单元设计生产制造，专门为电液伺服试验机配套使用；

    2) 选用技术成熟的油泵-电机，质量可靠，性能稳定；

    3) 采用技术自行研制生产的负载适应型节流调速阀，系统压力稳定、自适应恒压差流量调节，无溢流能耗，易于进行PID闭环控制；

    4) 管路系统：管路、接头及其密封件选用性能稳定的成组套件，保证液压系统密封可靠，无渗漏油故障发生；

    4、 电气控制柜：

    a、 系统的所有强电部件集中在强电控制柜内，实现强电单元与测控弱电单 元的有效分离，保证测控系统不受干扰，长期稳定工作；

    b、 电控柜上设置手动操作按扭，包括电源开关、急停以及油源油泵开停等；

    5、 全数字PC伺服控制系统：

    a) 系统以PC计算机为主体，全数字PID调节，配以PC卡板式伺服放大器、测控软件及数据采集和处理软件，可实现试验力、试样变形、活塞位移的闭环控制和控制模式的平滑切换；

    b) 系统由三路信号调理单元（试验力单元、油缸活塞位移单元、试件变形单元）、控制信号发生器单元、伺服阀驱动单元、伺服油源控制单元、必要的I/O接口、软件系统等组成；

    c) 系统的闭环控制回路：测量传感器（压力传感器、位移传感器、变形引伸计）与伺服阀、控制器（各信号调理单元）、伺服放大器一起组成多个闭环控制回路，实现试验机的试验力、油缸活塞位移、试样变形的闭环控制功能；具有等速率试验力、等速率油缸位移、等速率应变等多种控制模式，并可实现控制模式的平滑切换，使系统具有更大的灵活性；

    6、试验机专用PC卡板式伺服放大器：

    a、为可插拔式PC卡板，应用的计算机总线控制技术专为试验机设计，有程控模拟放大器，A/D转换，数字量采集通道，数字量I/O等；

    b、该专用测控卡与PC机组成单卡测控系统，可直接与传感器相连接，进行测控和数据采集，使复杂的测控和数据采集系统变的简洁可靠；

    c、采用计算机总线技术，直接插入计算机扩展槽内，全数字电路，调零、增益调整等均通过软件实现，是试验机测控技术发展的新产品单元；

    d、增益可编程串级放大器，可得到不同增益的放大倍数；

    e、传感器供桥电源与A/D芯片的基准电压共用同一电压，整个测量系统同比衰减，实现了供桥电源的硬件补偿技术；

    f、通过多位A/D转换满足系统的灵敏度和分辨率要求，避免了软件倍频方法降低系统的特性；

    7、多功能试验软件包：

    a、操作系统Windows98/XP/2000平台下，全中文操作界面；

    b、计算机屏幕显示试验力、油缸位移、加载速率、变形试验数据，绘制时间-试验力/变形、变形-试验力等多种试验曲线；自动进行数据处理，数据处理方法满足GB228-2002标准要求，如上下屈服点、大力点、各类规定非比例应力点、各类规定全伸长应力点等；同时满足试验机压力试验要求；

    c、软件同时提供数据分析功能，满足试验人员进行试验分析及进行特殊试验的数据处理。

    d、具备较强的图形操作功能，如动态试验曲线和数显功能，图形放大、截取功能，光标跟随显示功能等；

    e、采用VXDs高速数据采集技术，实现多通道（多16路）的高速数据采集；

    f、系统具有完整的文件操作功能用于试验曲线、试验数据的储存；同时，试验数据可以ASCII码形式进行存储，以便于用户进行二次数据处理；

    g、具有单件试验报表输出和批量试验报表输出打印功能；

    8、控制系统具有过载、超设定、断电、活塞到达极限位置等保护功能；

    9、液压夹紧油源：独立的低噪音液压夹紧油源，控制夹头的夹紧与松开。

技术指标

    1、大试验力：300kN；

    2、试验力测量范围：2%—100%FS；

    3、试验力示值精度：示值精度±1%；

    4、大拉伸空间：600mm；

    5、大压缩空间：500mm；

    6、扁试样夹持厚度：0-15；

    7、圆试样夹持直径：Φ10-Φ32；

    8、活塞位移示值精度：±0.5%FS. ；

    9、变形测量分辨率：0.001 mm；

    10、 变形测量精度：±1%；

    11、 传感器：油压传感器、引伸计；

    12、 控制方式：电液伺服闭环控制，控制模式可平滑切换；

    13、 显示方式：计算机屏幕显示试验力、活塞位移、试样变形测量值，屏幕显示试验曲线，屏幕调零、标定；

    14、 主机尺寸：约940mm×630mm×2010mm；

    15、 控制柜尺寸：1020mm×620mm×810mm；

    16、 主机重量：约2500kg；

    17、 总功率：2.5kW。

配置清单

    1、液压试验机主机 一台

    2、液压试验机标准油源 一套

    3、电液伺服全数字PC控制器(含计算机) 一台

    4、试验机专用PC测控卡 一件

    5、打印机 一台

    6、电液伺服阀 一台

    7、电气控制箱（与油源一体） 一套

    8、压力传感器 一件

    9、标距50mm引伸计 一件

    10、油缸活塞位移传感器及连接件 一套

    11、 全数字伺服控制软件 一套

    12、 多功能试验数据处理软件包 (包括拉压常用试验软件) 一套

    13、 管线 一套

    14、 附具（拉伸、压缩、弯曲及安装用备件） 一

    脉动疲劳试验机与电液伺服试验机的特点及在疲劳试验中的适应性差异

    脉动疲劳试验机：

    此类试验机使用电机带动的曲柄连杆机构驱动一个柱塞泵，将液压油打入作动器的油缸中以驱动活塞顶出。作动器的加载负荷通过人工观察系统压力指示装置手动调节溢流阀设定；作动器往复行程通过人工调整曲柄连杆的偏心实现；加载频率通过调整电机的转速实现。结构复杂、维修难度大、周期长。此类产品属我国上世纪六、七十年代的产品，上已基本淘汰了此类产品。

    限于产品开发当时的技术状态，设备整体的自动化程度不高。由于是在静态状态下通过人工观察系统压力指示手动调节溢流阀设定加载负荷，所以不能准确设定动态疲劳加载的上下限负荷，误差较大。在众多用户的实际使用中，也验证了这一点。且由于使用压力传感器间接测量载荷，故实际测量的载荷示值误差较大。

    脉动疲劳试验机工作时，油泵每次泵出的油量仅几百毫升，活塞的行程较小，所以脉动疲劳试验机基本上用于建筑工程上的岩土、混凝土、钢结构等变形量较小的疲劳试验。

    由于作动器的卸载（回缩）是依靠作动头上弹簧拉回的，不具备双向加载和控制能力，无法跟踪试件自身的回弹，故基本无法保证疲劳试验时下限载荷的要求，且误差很大。某些特殊情况下，甚至易造成作动头与试件表面的脱离，以至于有时会产生作动头敲击试件的现象。

    在车轴车桥试验中，轴体产生的变形较大，要求加载仿真的程度高（不然会造成非轴体自身因素产生的试件失效，失去了试验的意义）。试验时，无论静态还是动态试验，均需在试件上有两个平衡的加载点，左右加载点的加载动作和加载负荷必须一致。单台脉动疲劳试验机不具备在车轴试验中的两点加载能力，如要增加一个加载点，必须在油路中并联一个做动器。但如此增加做动器的方式，则势必对半降低加载行程，完全满足不了车轴试验的需要。另外的一种办法就是将两台脉动疲劳试验机并联、同步，脉动疲劳试验机生产厂家的1000kN脉动疲劳试验机就是并联两台500kN脉动疲劳试验机。但是这样做的代价就是成倍的增加设备投资，而且两台设备的同步效果是很差的。即使两台设备的加载动作可以同步，但加载的负荷也会产生较大的偏差，导致车轴试验的左右加载差异，人为地造成车轴试件的非正常失效，试验数据不准确。

    在车轴车桥的静态刚度和强度试验中，两台并联的脉动疲劳试验机也根本不可能由人工操作完成同步加载（脉动疲劳试验机在静态试验时是由人工操作进回油阀完成的）。此外，由于脉动疲劳试验机缺乏完备的测控系统，无法实现试件各测点的变形测量和取得试验曲线。同时，脉动疲劳试验机由于没有力值反馈，完全是开环控制，更无法实现载荷均匀加载和变形控制。

    由此可见，脉动疲劳试验机由于自身作动机理上的限制，可以肯定此类试验机完全不适合车轴车桥的性能试验。国内外诸多生产厂家几乎没有再使用此类设备用于车轴车桥试验的，这也从另一个方面论证了上述结论。

    电液伺服疲劳试验机：

    电液伺服系统有许多优点，其中突出的就是响应速度快、输出功率大、测量和控制精度高，因而在航空、航天、军事、冶金、交通、工程机械等领域得到了广泛的应用。电液伺服技术是实现动态高周疲劳、程控疲劳和低周疲劳以及静态的恒变形速率、恒负荷速率和各种模拟仿真试验系统的佳技术手段。已是上测控领域的主流，国内也正在往这个方向发展。

    使用电液伺服阀对疲劳试验机进行控制，可以实现、连续的压力控制，不仅能瞬时输出脉冲，而且可以由计算机控制其输出正弦波、三角波或方波，使得疲劳试验机的功能得以大大加强。不但可以做动态疲劳试验，还可以做试件的静态性能试验。而且由于在动态疲劳试验中使用电液伺服阀进行载荷控制，可以地控制输出小试验负荷和大试验负荷，不会产生由于负荷输出不准确带来的疲劳寿命的测量误差。

    操作简洁、方便，使用者只需在电脑上输入相应的试验参数，系统即可全自动完成整个试验过程，不必再由人工进行繁杂的调整。同时，由于系统程序的灵活性，各种非正常状况均可被监测并处理，高效而且安全。

    以今天的技术发展现状看，电液伺服疲劳试验机的缺点就是较低吨位的整机价格较脉动疲劳试验机高，有些用户难以承受。但随着试验载荷增加到一定吨位以上（比如1000kN），电液伺服疲劳试验机性价比的优势即显现出来：大吨位的电液伺服疲劳试验机价格已经比同等吨位的脉动疲劳试验机价格低了近20%。

    众多用户已经意识到电液伺服技术的性能和突出的性价比，越来越多的放弃使用脉动疲劳试验机而转向购买电液伺服疲劳试验机。这已是测控试验领域的主导趋势。