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1 電液伺服動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)是我公司最新研制的系列新產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品試驗(yàn)使用方便，控制精度高，可靠性好。電液伺服動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)是系列動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品之一。該系列產(chǎn)品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特點(diǎn)。該系列試驗(yàn)機(jī)在研制、開發(fā)過程中吸取國際先進(jìn)電液伺服動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)用戶的實(shí)際使用狀況，采用“單元化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化”開發(fā)理念設(shè)計(jì)而成。試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵部件均選用國際、國內(nèi)同類產(chǎn)品的著名品牌產(chǎn)品或采用國際先進(jìn)技術(shù)加工完成，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，試驗(yàn)機(jī)的整體性能與國際先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)。

電液伺服動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)用于材料和零部件的動(dòng)靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，包括材料和零部件的拉伸、壓縮、低周和高周疲勞試驗(yàn)。通過配置相應(yīng)的附件和試驗(yàn)軟件可用于各種材料的裂紋擴(kuò)展斷裂力學(xué)以及其他各種力學(xué)試驗(yàn)。配置高低溫箱可進(jìn)行高低溫力學(xué)試驗(yàn)。

電液伺服動(dòng)靜萬能試驗(yàn)機(jī)主要由主機(jī)(伺服直線作動(dòng)器)、開式強(qiáng)迫液壓夾頭及其液壓驅(qū)動(dòng)模塊、恒壓伺服泵、全數(shù)字單通道伺服控制器以及計(jì)算機(jī)打印機(jī)、相關(guān)試驗(yàn)軟件、其它必要的附件等組成。

圖1試驗(yàn)機(jī)工作基本原理圖

圖2 系統(tǒng)控制框圖

2.1主機(jī)：主機(jī)框架式結(jié)構(gòu)，伺服直線作動(dòng)器上置于主機(jī)橫梁上部。

2.1.1主機(jī)為兩立柱框架式結(jié)構(gòu)，橫梁動(dòng)作采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結(jié)構(gòu)，保證試驗(yàn)過程中橫梁穩(wěn)固可靠，同時(shí)保證在非試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)橫梁保持鎖止不動(dòng)。

2.1.2立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，可有效增加立柱抗磨損能力，提高防腐蝕能力，同時(shí)增加主機(jī)外形的美觀程度，。

2.1.3橫梁運(yùn)動(dòng)（升降、夾緊）驅(qū)動(dòng)模塊采用液壓元件制造，具有超高壓、零泄露的特點(diǎn)，

換向閥采用手動(dòng)換向閥，保證保證試驗(yàn)時(shí)的可靠性。

2.1.4作動(dòng)器內(nèi)置Schaevitz sensors公司高精度LVDT位移傳感器用于測量試驗(yàn)位移。作動(dòng)器安裝有由過濾精度為0.003mm精密濾油器以及具有消脈、蓄能功能的進(jìn)回油路蓄能器、試驗(yàn)機(jī)專用兩級(jí)電液伺服閥組成的液壓模塊。精密濾油器安裝在電液伺服閥前，可有效防止電液伺服閥因液壓油污染造成堵塞。

2.1.5伺服閥采用疲勞試驗(yàn)機(jī)專用電液伺服閥。

2.1.6單元化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)的伺服直線作動(dòng)器具有低阻尼、高響應(yīng)、高壽命、大間隙的特點(diǎn)。

2.1.7伺服直線作動(dòng)器的密封元件全部采用德國伺服作動(dòng)器專用高速密封元件。作動(dòng)器活塞桿的支撐打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用非金屬支撐、大間隙設(shè)計(jì)，具有高速不燒結(jié)、自潤滑的特點(diǎn)。以上密封方式可有效降低作動(dòng)器的內(nèi)摩擦阻力，提高作動(dòng)器的使用壽命。

2.1.8伺服直線作動(dòng)器振幅極限位置設(shè)計(jì)液壓緩沖區(qū)，避免運(yùn)行失控產(chǎn)生損傷。

2.1.9伺服直線作動(dòng)器頻率響應(yīng)不小于50Hz。

2．1．10配置動(dòng)態(tài)專用高精度負(fù)荷傳感器用于測量試驗(yàn)負(fù)荷。負(fù)荷傳感器與液壓強(qiáng)迫夾頭接螺桿處設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力環(huán)，進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

2．1．11設(shè)計(jì)試樣裝夾、橫梁運(yùn)動(dòng)和急停操作按鈕站，便于試驗(yàn)員方便操作。

2．1．12主機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、橫梁升降自如、機(jī)架剛度高、試件夾持可靠、對中性好、裝夾方便等特點(diǎn)，并可配備各種夾具和環(huán)境試驗(yàn)裝置以擴(kuò)展試驗(yàn)功能。

2．2液壓強(qiáng)迫夾頭

.2.1液壓強(qiáng)迫夾頭與伺服直線作動(dòng)器接螺桿處設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力環(huán)，進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

2．2．2夾緊油缸嵌入在夾具體中，采用雙向夾緊方式，不管試樣厚度變化，始終保證試樣同軸度。夾緊活塞與夾具體研配，配合間隙更小，使得夾具體使用壽命更長?；钊捎煤辖痄摚砻娓哳l淬火，高硬度，耐磨性更好?；钊麠U與活塞為整體鍛造成型?；钊糠植捎玫聡鴮Ｓ贸袎耗芰Ω哌_(dá)70MPa的圈密封，具有更好的保壓性能?；钊麠U與夾具體之間同時(shí)安裝有專用防塵圈，能有效的防止試樣產(chǎn)生的鐵屑進(jìn)入油缸內(nèi)，更好保護(hù)活塞桿。夾緊活塞尾部帶有防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，保證在試樣夾偏的情況下活塞也不會(huì)“翻滾”。夾具體采用中碳鍛鋼整體鍛造。鍛造后金屬組織流線與力學(xué)流線幾乎吻合，使得夾具體疲勞壽命更長。夾具體采用大開端設(shè)計(jì)。所有試樣都可以平推進(jìn)去，主油缸活塞只需升降少許距離。鉗口上裝有試樣對中裝置，可以非常方便調(diào)節(jié)，能有效保證試樣對中。平推式液壓夾具適用于夾持各種高強(qiáng)度、高硬度的螺紋鋼和普通金屬棒材、板材以及新型復(fù)合材料等強(qiáng)度高、一般難以夾持的材料。液壓夾具采用完全由液壓站提供的壓力夾緊試樣的鑲塊式結(jié)構(gòu)，活塞和滑塊采用剛性連接，缸體動(dòng)作，使鉗口平行移動(dòng)夾緊試樣，并減小夾緊瞬間的初始力。

2．2．4夾頭鉗口采用高強(qiáng)度合金鋼制造，表面淬火滲碳處理，在試驗(yàn)過程中可靠的夾持試樣，同時(shí)保證鉗口的使用壽命。

2.3恒壓伺服泵站：

泵站油箱采用全封閉設(shè)計(jì)，可有效防止外界雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)對液壓油的污染。油泵、電機(jī)組配置采用串聯(lián)雙彈性支撐方式，進(jìn)一步減少泵站噪音。泵站配置低噪音交流電機(jī)，進(jìn)口低噪音直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵（直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)：在液壓行業(yè)被喻為“永不磨損的油泵”，用于高、精、尖液壓系統(tǒng)。國際上幾大著名公司把它作為品牌產(chǎn)品來開發(fā)和推廣，以確保在液壓行業(yè)的領(lǐng)先地位。與葉片泵、柱塞泵相比，直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵低噪音、無脈動(dòng)、長壽命等卓越性能。低噪音：直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵其卓越特性為特殊齒輪設(shè)計(jì)，齒輪齒廊為直線，齒圈齒廓為直線共軛線，工作時(shí)幾乎沒有困油區(qū)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，音頻仍平穩(wěn)平和。長壽命：直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵其長壽命特性取決于耐磨性，內(nèi)部機(jī)械表面及各功能零件之間有一層油膜保護(hù)層，幾乎沒有磨損，即使使用一般液壓油，也不易磨損機(jī)件。另外，采用雙級(jí)加壓承擔(dān)壓力差的原理，在增加工作壓力的同時(shí)，也改善了泵工作條件，延長泵的使用壽命）；由主溢流閥（日本不二越NACHI）、蓄能器、副主溢流閥、副溢流閥和換向閥、不大于3u國產(chǎn)溫州黎明精密濾油器組成的高低壓軟切換液壓模塊；泵站采用PARK公司液壓管件和高壓膠管；安裝有雙電接點(diǎn)溫控表；液位控制計(jì)；用于油溫（低于10oC、高于55oC）、液位控制，泵站具有濾油器堵塞報(bào)警或停車功能。泵站安裝有自動(dòng)冷卻器，用于液壓系統(tǒng)的冷卻。

2.4全數(shù)字單通道協(xié)調(diào)加載伺服控制器主要技術(shù)指標(biāo)：

2.4.1控制通道數(shù)量：1個(gè)，包括試驗(yàn)力和位移兩個(gè)閉環(huán)控制回路，具有控制模式無擾平滑切換功能。

2.4.2配置站點(diǎn)控制接口數(shù)量：2個(gè)。

2.4.3最高閉環(huán)控制數(shù)據(jù)刷新頻率為6kHz；

2.4.4控制器A/D、D/A分辨率為16位；

2.4.5信號(hào)發(fā)生頻率范圍：0.1Hz～100Hz；

2.4.6信號(hào)發(fā)生器波形：正弦波、三角波、方波、鋸齒波等；

2.4.7控制精度：靜態(tài)控制精度精度典型值一般為0.3％FS，動(dòng)態(tài)控制精度典型值一般為0.5％FS；

2.4.8兩級(jí)伺服閥驅(qū)動(dòng)單元；

2.4.9遠(yuǎn)程液壓泵站控制功能；

2.4.10計(jì)數(shù)器容量：10⁸；

2.4.11其它必要的I/O輸入輸出單元：四個(gè)模擬輸入、四個(gè)模擬輸出接口；四個(gè)數(shù)字輸入、四個(gè)數(shù)字輸出接口（選配）；

2.4.12極限參數(shù)設(shè)置功能；

2.4.13具有完備的保護(hù)功能。除具有過載（110﹪）保護(hù)、二級(jí)過流保護(hù)外，還具有任意設(shè)置的動(dòng)負(fù)荷上下限保護(hù)、靜負(fù)荷上下限保護(hù)、頻率保護(hù)等。；

2.5.1系統(tǒng)管理軟件：該軟件是整個(gè)全數(shù)字伺服控制器工作的基礎(chǔ)，其主要功能是管理控制系統(tǒng)的硬件資源、定義傳感器、數(shù)字控制參數(shù)調(diào)整、設(shè)置保護(hù)，顯示當(dāng)前控制模式、液壓和函數(shù)發(fā)生器狀態(tài)以及傳感器標(biāo)定，并且提供雙蹤數(shù)字示波器、數(shù)字伺服閥電流表和6塊數(shù)字電壓表用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。

2.5.2函數(shù)發(fā)生器軟件：該軟件主要用于恒幅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，例如恒幅疲勞試驗(yàn)，恒幅疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)等。函數(shù)發(fā)生器軟件會(huì)自動(dòng)對控制量(例如載荷)的峰谷值進(jìn)行跟蹤修正，以保正在整個(gè)試驗(yàn)過程中，每個(gè)峰值的動(dòng)態(tài)誤差典型值為±0.5%FS，試驗(yàn)時(shí)操作人員可以動(dòng)態(tài)地改變峰值、谷值和頻率，也能進(jìn)行人工或自動(dòng)信號(hào)保持，如果自動(dòng)信號(hào)保持循環(huán)數(shù)間隔被設(shè)置，則試驗(yàn)循環(huán)數(shù)每增加一個(gè)循環(huán)數(shù)間隔，軟件就會(huì)自動(dòng)把信號(hào)保持在設(shè)定的水平上，以方便于某些試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測量(如目測裂紋長度)。軟件可選的波形有正弦波、三角波和方波。試驗(yàn)結(jié)束后，軟件會(huì)將一些重要的數(shù)據(jù)存盤，例如試驗(yàn)載荷、頻率、循環(huán)數(shù)和試驗(yàn)時(shí)間等。該軟件也可進(jìn)行簡單的靜態(tài)試驗(yàn)。

2.5.3多功能試驗(yàn)軟件：該軟件是一個(gè)柔性強(qiáng)，功能全的試驗(yàn)軟件，用戶可以用其設(shè)計(jì)特殊的試驗(yàn)方法，卻不需要編程。此軟件將伺服控制器具備的各種控制功能、數(shù)據(jù)采集功能和其他的一些輔助功能都以圖標(biāo)的方式做在了一個(gè)面板上，用戶可以將這些功能圖標(biāo)用鼠標(biāo)拖放到試驗(yàn)定義面板中，并將其按照用戶需求隨意組合起來，就可以按照用戶自定義的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。該軟件可用于隨機(jī)譜試驗(yàn)。

2.6其他配置及必要附件：

2．6．1配置用于負(fù)荷傳感器。

2．6．2配置壓縮附具。

2.6．3配置用于伺服作動(dòng)器和恒壓伺服泵站的沖洗附件。

2.6．4所有液壓管件、高壓膠管均采用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，以保證整個(gè)系統(tǒng)無滲漏油現(xiàn)象。

1 主要技術(shù)性能指標(biāo)：

1.1 最大靜態(tài)試驗(yàn)力：±25kN，按1、10衰減倍數(shù)進(jìn)行分檔標(biāo)定，示值精度每檔20% 起 ±1%。

1.2 最大動(dòng)態(tài)試驗(yàn)力：±25kN，幅值波動(dòng)度不大于各檔±2%FS。

1.3 作動(dòng)器最大振幅：±75mm，示值精度20%起±1%FS。

3.4頻率范圍：0.1—10Hz 。

3.5主要試驗(yàn)波形：由控制器支持。

3.6恒壓伺服泵站規(guī)格：流量40L/min，21Mpa，電機(jī)功率11kW；

3.7立柱間距：500mm；

3.8最大試驗(yàn)空間：400mm。

4 主要元器件配置清單：

4.1主機(jī)框架（含作動(dòng)器主體）：自制，密封件，1套；      

4.2伺服閥：21MPa,7MPa壓差下40L/min，1套；

4.3傳感器：拉壓力動(dòng)態(tài)負(fù)荷傳感器,過載能力150%，精度0.05% 1套；

4.4LVDT位移傳感器： ±75mm,精度0.05%,1套；

4.5油源，1套：額定壓力21MPa,額定流量40L/min.

（a） 電機(jī)（ABB）

（b） 高壓泵（馬祖奇）40L/min、21MPa齒輪泵；

（c） 溢流閥（立新）；

（d） 快速卸荷閥組（自制）；

（e） 冷卻器（國產(chǎn)）；

（f） 濾油器（粗濾器一只，精濾器一只）（國產(chǎn)，溫州黎明）；

（g） 蓄能器（國產(chǎn)）；

（h） 電接點(diǎn)溫度表、空氣濾清器、液位繼電器、壓力表等附件（國產(chǎn)）；

（I）油箱體及其它（自制）。

4.6控制器：（自制），1套(含接插件)；

4.7管路系統(tǒng)；

4.8研華工控就：打印機(jī)：HPA4(噴墨）；

4.9軟件（自制）；

4.10控制柜（自制）；