電液伺服試驗機

電液伺服試驗機

電液伺服萬能試驗機集電液伺服自動控制、自動測量、數據採集、螢幕顯示、試驗結果處理為一體,以油缸下置式主機為平台,配置進口油泵和電液伺服閥、PC機伺服控制器,實現多通道閉環控制,完成試驗過程的全自動控制、自動測量等功能,具有專業性好、可靠性高、升級簡易等特點,並可隨著試驗機測控技術的發展和試驗標準的變化而不斷充實完善。

基本結構

1、 主機:配置油缸下置式主機機架,此結構大大降低了主機高度,運輸、安裝方便,性能穩定、可靠。蝸輪蝸桿結構的主機,絲槓固定不同,蝸輪蝸桿副安裝在在移動橫樑內,由盤式電機驅動,通過絲母旋轉帶動移動橫樑上下移動。上下對中穩定性好,試驗曲線平滑無台階,主機剛度較大。

2、 測控系統:由電液伺服油源、全數字PC伺服控制器、電液伺服閥、壓力感測器、測量試件變形的引伸計、測量位移的光電編碼器、試驗機專用PC測控卡、印表機、多功能試驗軟體包、電氣控制單元等部分組成;

3、 標準電液伺服油源:

1)為負載適應型進油節流調速系統,採用成熟技術按標準模組化單元設計生產製造,專門為電液伺服萬能試驗機配套使用;

2) 選用技術成熟的油泵-電機,質量可靠,性能穩定;

3) 採用獨有技術自行研製生產的負載適應型節流調速閥,系統壓力穩定、自適應恆壓差流量調節,無溢流能耗,易於進行PID閉環控制;

4) 管路系統:管路、接頭及其密封件選用性能穩定的成組套件,保證液壓系統密封可靠,無滲漏油故障發生;

4、 電氣控制櫃:

a、 系統的所有強電部件集中在強電控制櫃內,實現強電單元與測控弱電單 元的有效分離,保證測控系統不受干擾,長期穩定工作;

b、 電控柜上設定手動操作按扭,包括電源開關、急停以及油源油泵開停等;

5、 全數字PC伺服控制系統:

a) 系統以PC計算機為主體,全數字PID調節,配以PC卡板式伺服放大器、測控軟體及數據採集和處理軟體,可實現試驗力、試樣變形、活塞位移的閉環控制和控制模式的平滑切換;

b) 系統由三路信號調理單元(試驗力單元、油缸活塞位移單元、試件變形單元)、控制信號發生器單元、伺服閥驅動單元、伺服油源控制單元、必要的I/O接口、軟體系統等組成;

c) 系統的閉環控制迴路:測量感測器(壓力感測器、位移感測器、變形引伸計)與伺服閥、控制器(各信號調理單元)、伺服放大器一起組成多個閉環控制迴路,實現試驗機的試驗力、油缸活塞位移、試樣變形的閉環控制功能;具有等速率試驗力、等速率油缸位移、等速率應變等多種控制模式,並可實現控制模式的平滑切換,使系統具有更大的靈活性;

6、試驗機專用PC卡板式伺服放大器:

a、為可插拔式PC卡板,套用先進的計算機匯流排控制技術專為試驗機設計,有程控模擬放大器,A/D轉換,數字量採集通道,數字量I/O等;

b、該專用測控卡與PC機組成單卡測控系統,可直接與感測器相連線,進行測控和數據採集,使複雜的測控和數據採集系統變的簡潔可靠;

c、採用計算機匯流排技術,直接插入計算機擴展槽內,全數字電路,調零、增益調整等均通過軟體實現,是試驗機測控技術發展的最新產品單元;

d、增益可程式串級放大器,可得到不同增益的放大倍數;

e、感測器供橋電源與A/D晶片的基準電壓共用同一電壓,整個測量系統同比衰減,實現了供橋電源的硬體補償技術;

f、通過多位A/D轉換滿足系統的靈敏度和解析度要求,避免了軟體倍頻方法降低系統的特性;

7、多功能試驗軟體包:

a、作業系統Windows98/XP/2000平台下,全中文操作界面;

b、計算機螢幕顯示試驗力、油缸位移、載入速率、變形試驗數據,繪製時間-試驗力/變形、變形-試驗力等多種試驗曲線;自動進行數據處理,數據處理方法滿足GB228-2002標準要求,如上下屈服點、最大力點、各類規定非比例應力點、各類規定全伸長應力點等;同時滿足試驗機壓力試驗要求;

c、軟體同時提供數據分析功能,滿足試驗人員進行試驗分析及進行特殊試驗的數據處理。

d、具備較強的圖形操作功能,如動態試驗曲線和數顯功能,圖形放大、截取功能,游標跟隨顯示功能等;

e、採用VXDs高速數據採集技術,實現多通道(最多16路)的高速數據採集;

f、系統具有完整的檔案操作功能用於試驗曲線、試驗數據的儲存;同時,試驗數據可以ASCII碼形式進行存儲,以便於用戶進行二次數據處理;

g、具有單件試驗報表輸出和批量試驗報表輸出列印功能;

8、控制系統具有過載、超設定、斷電、活塞到達極限位置等保護功能;

9、液壓夾緊油源:獨立的低噪音液壓夾緊油源,控制夾頭的夾緊與鬆開。

技術指標:

1、最大試驗力:300kN;

2、試驗力測量範圍:2%—100%FS;

3、試驗力示值精度:示值精度±1%;

4、最大拉伸空間:600mm;

5、最大壓縮空間:500mm;

6、扁試樣夾持厚度:0-15;

7、圓試樣夾持直徑:Φ10-Φ32;

8、活塞位移示值精度:±0.5%FS. ;

9、變形測量解析度:0.001 mm;

10、 變形測量精度:±1%;

11、 感測器:油壓感測器、引伸計;

12、 控制方式:電液伺服閉環控制,控制模式可平滑切換;

13、 顯示方式:計算機螢幕顯示試驗力、活塞位移、試樣變形測量值,螢幕顯示試驗曲線,螢幕調零、標定;

14、 主機尺寸:約940mm×630mm×2010mm;

15、 控制櫃尺寸:1020mm×620mm×810mm;

16、 主機重量:約2500kg;

17、 總功率:2.5kW。

配置清單:

1、液壓萬能試驗機主機 一台

2、液壓萬能試驗機標準油源 一套

3、電液伺服全數字PC控制器(含計算機) 一台

4、試驗機專用PC測控卡 一件

5、印表機 一台

6、電液伺服閥 一台

7、電氣控制箱(與油源一體) 一套

8、壓力感測器 一件

9、標距50mm引伸計 一件

10、油缸活塞位移感測器及連線件 一套

11、 全數字伺服控制軟體 一套

12、 多功能試驗數據處理軟體包 (包括拉壓常用試驗軟體) 一套

13、 管線 一套

14、 附具(拉伸、壓縮、彎曲及安裝用備件) 一

脈動疲勞試驗機與電液伺服試驗機的特點及在疲勞試驗中的適應性差異

脈動疲勞試驗機:

此類試驗機使用電機帶動的曲柄連桿機構驅動一個柱塞泵,將液壓油打入作動器的油缸中以驅動活塞頂出。作動器的載入負荷通過人工觀察系統壓力指示裝置手動調節溢流閥設定;作動器往復行程通過人工調整曲柄連桿的偏心實現;載入頻率通過調整電機的轉速實現。結構複雜、維修難度大、周期長。此類產品屬我國上世紀六、七十年代的產品,國際上已基本淘汰了此類產品。

限於產品開發當時的技術狀態,設備整體的自動化程度不高。由於是在靜態狀態下通過人工觀察系統壓力指示手動調節溢流閥設定載入負荷,所以不能準確設定動態疲勞載入的上下限負荷,誤差較大。在眾多用戶的實際使用中,也驗證了這一點。且由於使用壓力感測器間接測量載荷,故實際測量的載荷示值誤差較大。

脈動疲勞試驗機工作時,油泵每次泵出的油量僅幾百毫升,活塞的行程較小,所以脈動疲勞試驗機基本上用於建築工程上的岩土、混凝土、鋼結構等變形量較小的疲勞試驗。

由於作動器的卸載(回縮)是依靠作動頭上彈簧拉回的,不具備雙向載入和控制能力,無法跟蹤試件自身的回彈,故基本無法保證疲勞試驗時下限載荷的要求,且誤差很大。某些特殊情況下,甚至易造成作動頭與試件表面的脫離,以至於有時會產生作動頭敲擊試件的現象。

在車軸車橋試驗中,軸體產生的變形較大,要求載入仿真的程度高(不然會造成非軸體自身因素產生的試件失效,失去了試驗的意義)。試驗時,無論靜態還是動態試驗,均需在試件上有兩個平衡的載入點,左右載入點的載入動作和載入負荷必須一致。單台脈動疲勞試驗機不具備在車軸試驗中的兩點載入能力,如要增加一個載入點,必須在油路中並聯一個做動器。但如此增加做動器的方式,則勢必對半降低載入行程,完全滿足不了車軸試驗的需要。另外的一種辦法就是將兩台脈動疲勞試驗機並聯、同步,脈動疲勞試驗機生產廠家的1000kN脈動疲勞試驗機就是並聯兩台500kN脈動疲勞試驗機。但是這樣做的代價就是成倍的增加設備投資,而且兩台設備的同步效果是很差的。即使兩台設備的載入動作可以同步,但載入的負荷也會產生較大的偏差,導致車軸試驗的左右載入差異,人為地造成車軸試件的非正常失效,試驗數據不準確。

在車軸車橋的靜態剛度和強度試驗中,兩台並聯的脈動疲勞試驗機也根本不可能由人工操作完成同步載入(脈動疲勞試驗機在靜態試驗時是由人工操作進回油閥完成的)。此外,由於脈動疲勞試驗機缺乏完備的測控系統,無法實現試件各測點的變形測量和取得試驗曲線。同時,脈動疲勞試驗機由於沒有力值反饋,完全是開環控制,更無法實現載荷均勻載入和變形控制。

由此可見,脈動疲勞試驗機由於自身作動機理上的限制,可以肯定此類試驗機完全不適合車軸車橋的性能試驗。國內外諸多生產廠家幾乎沒有再使用此類設備用於車軸車橋試驗的,這也從另一個方面論證了上述結論。

電液伺服疲勞試驗機:

電液伺服系統有許多優點,其中最突出的就是回響速度快、輸出功率大、測量和控制精度高,因而在航空、航天、軍事、冶金、交通、工程機械等領域得到了廣泛的套用。電液伺服技術是實現動態高周疲勞、程控疲勞和低周疲勞以及靜態的恆變形速率、恆負荷速率和各種模擬仿真試驗系統的最佳技術手段。已是國際上測控領域的主流,國內也正在往這個方向發展。

使用電液伺服閥對疲勞試驗機進行控制,可以實現精確、連續的壓力控制,不僅能瞬時輸出尖端脈衝,而且可以由計算機控制其輸出正弦波、三角波或方波,使得疲勞試驗機的功能得以大大加強。不但可以做動態疲勞試驗,還可以做試件的靜態性能試驗。而且由於在動態疲勞試驗中使用電液伺服閥進行載荷控制,可以精確地控制輸出最小試驗負荷和最大試驗負荷,不會產生由於負荷輸出不準確帶來的疲勞壽命的測量誤差。

操作簡潔、方便,使用者只需在電腦上輸入相應的試驗參數,系統即可全自動完成整個試驗過程,不必再由人工進行繁雜的調整。同時,由於系統程式的靈活性,各種非正常狀況均可被監測並處理,高效而且安全。

以今天的技術發展現狀看,電液伺服疲勞試驗機的缺點就是較低噸位的整機價格較脈動疲勞試驗機高,有些用戶難以承受。但隨著試驗載荷增加到一定噸位以上(比如1000kN),電液伺服疲勞試驗機性價比的優勢即顯現出來:大噸位的電液伺服疲勞試驗機價格已經比同等噸位的脈動疲勞試驗機價格低了近20%。

眾多用戶已經意識到電液伺服技術的優異性能和突出的性價比,越來越多的放棄使用脈動疲勞試驗機而轉向購買電液伺服疲勞試驗機。這已是測控試驗領域的主導趨勢。

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