電液伺服動靜試驗機（帶高低溫系統）

一、簡介：
電液伺服動靜試驗機廣泛應用于材料和零部件的動、靜態力學性能試驗，包括材料和零部件的拉伸、壓縮、低周疲勞等試驗。
電液伺服動靜系列試驗機的研制、開發過程中博采國際電液伺服動態試驗機公司的開發制造經驗，采用“單元化、模塊化、標準化”開發理念，吸取電液伺服動態試驗機技術，結合國內用戶的實際使用狀況設計而成。電液伺服動態試驗機的關鍵配套元件選用國際、國內同類產品的產品。大大提高了系統的穩定性和可靠性，系統的關鍵單元和元件均采用當今技術制造，整個試驗系統的整體性能與國際動態試驗機公司產品技術水平相當。該系列產品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特點。
500kN電液伺服動靜試驗機是我公司研制的系列動靜試驗機產品之一。試驗機主機、恒壓伺服泵站、等關鍵部件為我公司設計制造，伺服閥、密封件等關鍵外購件均選用國際、國內同類產品的產品，大大提高了系統的穩定性和可靠性，試驗機的整體性能與產品技術水平相當。
二、方案描述：
500kN電液伺服動靜試驗機主要由一臺主機(上置500kN伺服直線作動器)、一套恒壓伺服泵站（流量200L/min、系統壓力21MPa）、全數字單通道伺服控制器以及計算機打印機、相關試驗軟件、其它必要的附件等組成。
工作原理圖和控制框圖參看附圖1、2。

圖1系統工作原理圖

圖2 系統控制框圖
1、主機：
主機為雙立柱框架式結構，500kN伺服直線作動器上置于主機橫梁。試驗附具分別安裝在作動器活塞桿頂端和工作臺面，通過作動器活塞桿往復運動完成對鋼筋的拉伸疲勞試驗。主機橫梁調整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結構，保證試驗過程中橫梁穩固可靠，同時保證在非試驗狀態時橫梁保持鎖止不動。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，同時增加主機外形的美觀程度。
試驗機主機具有結構緊湊、橫梁升降自如、機架剛度高、試件夾持可靠、對中性好、裝夾方便等特點，并可配備各種夾具和環境試驗裝置以擴展試驗功能。
1.1、主機為雙立柱框架式結構，雙立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，進一步提高外形的美觀程度，同時提高防腐蝕能力；
1.2、橫梁可升降用于調整試驗空間，橫梁調整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結構，保證試驗的穩固可靠，同時保證在非試驗狀態時橫梁保持鎖止不動；
1.3、橫梁運動（升降、鎖緊）由橫梁驅動模塊控制兩只夾緊油缸和兩只升降油缸協調工作完成，零泄露，可保證試驗的可靠性；
1.4、負荷傳感器安裝在橫梁下端面，用于測量試驗負荷。
1.5、主機工作臺前方設計試樣裝夾、橫梁運動和急停操作按鈕，便于試驗員方便操作。
2、作動器：
伺服直線作動器是試驗機的核心部件，試驗機通過作動器輸出試驗力，由作動器主體、液壓控制模塊和傳感器組成。
2．1、作動器參照國際動態試驗機公司的伺服直線作動器結構特點，采用對稱四通伺服閥控對稱作動器原理設計。作動器采用單元化、模塊化、標準化開發理念設計制造，采用多級柔支撐組合導向機構，具有低阻尼、高響應、高壽命、大間隙設計的特點。設計理念與MTS公司Series 244 Linear Actuators 等同。啟動壓力小于0.05MPa。無爬行現象。
2．2、作動器活塞密封采用格萊圈+導向帶密封方式，活塞桿密封采用斯特封+導向帶+防塵圈密封方式，所有密封元件全部采用進口德國Busak+Shamban伺服作動器專用高速密封元件。伺服直線作動器活塞桿的支撐打破傳統設計，采用非金屬支撐、大間隙設計、高抗側向力，具有高速不燒結自潤滑的特點。組合密封，高壓密封，低壓密封及間隙漏管，作動器總成作到無滲漏油。組合密封結構具有良好的互換性，方便維修。具有高速不燒結、自潤滑的特點。以上密封方式可有效降低作動器的內摩擦阻力，提高試驗機測試精度和作動器的使用壽命。伺服直線作動器頻率響應不小于75Hz。
2．3、伺服直線作動器振幅極限位置設計液壓緩沖區，避免運行失控產生損傷。
2．4、伺服直線作動器位移傳感器內置于活塞桿內采用美國Schaevitz公司LVDT位移傳感器，運動靈活不受外來干擾，活塞桿采用超精加工，表面鍍絡拋光達Rα0.4u。
2．5、作動器外置安裝有由過濾精度為0.003mm精密濾油器以及具有消脈、蓄能功能的進回油路蓄能器、動態試驗機專用兩級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。
2．6、負荷傳感器與夾頭接螺桿處、活塞桿與夾頭處設計有專用消除間隙裝置，進一步提高動態響應性能。
3、恒壓伺服泵站：
泵站主要由底板、油箱、油泵電機組、閥塊、管路、冷卻系統等部分組成。用于提供試驗機工作的動力。
3．1、泵站油箱采用全封閉設計，可有效防止外界雜質進入液壓系統對液壓油的污染。油箱材料采用特殊處理，可有效防止金屬腐蝕對液壓油產生的污染。
3．2、油泵、電機組配置采用串聯雙彈性支撐方式，進一步減少泵站噪音。
3．3、油泵采用低噪音直線共軛內嚙合齒輪泵。直線共額內嚙合齒輪泵特點：在液壓行業被喻為“磨損的油泵”，用于高、精、尖液壓系統。國際上幾大公司把它作為品牌產品來開發和推廣，以確保在液壓行業的地位。與葉片泵、柱塞泵相比，直線共額內嚙合齒輪泵低噪音、無脈動、長壽命等性能。低噪音：直線共額內嚙合齒輪泵其特性為特殊齒輪設計，齒輪齒廊為直線，齒圈齒廓為直線共額線，工作時幾乎沒有困油區，即使在高速運轉，音頻仍平穩平和。長壽命：直線共額內嚙合齒輪泵其長壽命特性取決于耐磨性，內部機械表面及各功能零件之間有一層油膜保護層，幾乎沒有磨損，即使使用一般液壓油，也不易磨損機件。另外，采用雙級加壓承擔壓力差的原理，在增加工作壓力的同時，也改善了泵工作條件，延長泵的使用壽命；
3．4、由主溢流閥、蓄能器、副主溢流閥、副溢流閥和換向閥、精密濾油器組成的高低壓軟切換液壓模塊用于控制泵站輸出壓力；
3．5、泵站具有低壓啟動、高壓切換的工作模式，可有效減輕液壓系統的沖擊；
3．6、泵站配置直列式水冷卻器（冷卻水用戶自備），用于液壓系統冷卻；
3．7、泵站配置雙電接點溫控表，液位控制計；具有油溫（低于10ºC、高于55ºC）、液位、濾油器堵塞報警和停車保護功能
4、全數字單通道伺服控制器：
4．1、控制通道數量：1個，包括試驗力和試驗位移、試驗變形三個閉環控制回路，具有控制模式無擾平滑切換功能。閉環控制數據刷新頻率為5kHz；控制器A/D、D/A分辨率為16位；信號發生頻率范圍：0.001Hz～50Hz；信號發生器波形：正弦波、三角波、方波、鋸齒波等；兩級伺服閥驅動單元用于驅動伺服閥；遠程液壓泵站控制功能用于遠程控制液壓泵站；控制器具有極限參數設置功能，具有完備的保護功能。除具有過載（110﹪）保護、二級過流保護外，還具有任意設置的動負荷上下限保護、靜負荷上下限保護、頻率保護等。
5、高低溫試驗裝置

5.1、技術指標
溫度范圍：-40℃~140℃
箱體內腔尺寸（寬×高×長）：500×900×2200mm
試樣尺寸（寬×高×長）：200×300×1800mm
溫控儀靈敏度：0.2℃
升溫速度：2小時之內達到試驗溫度
降溫速度：4小時之內達到試驗溫度
5.2、結構要求
5.2.1 鹽水槽、高低溫箱及鹽霧裝置用不銹鋼制成，能夠防止鹽水銹蝕。
5.2.2 鹽水槽、高低溫箱試驗裝卸方便。
5.2.3 制冷采用國際品牌雙級壓縮機組。
6 彎曲試驗裝置要求
6.1 壓輥、支承輥徑： φ45mm
6.2 支承跨度調節范圍： 400-1600mm
6.3 兩壓輥跨度調節范圍：100-400mm
三、主要技術性能指標：
1、靜態試驗力：±500kN，靜態示值精度：按1、10衰減倍數進行分檔標定，示值精度每檔20%起±1%；
2、動態試驗力：±500kN；動態波動度：不大于±1%FS。
3、作動器振幅：±20mm，示值精度±0.5%FS。
4、頻率范圍：0.01—10Hz 。
5、控制方式：負荷、位移、變形控制方式，主要試驗波形：由控制器支持（包括正弦波、方波、三角波、斜波以及外部輸入波形）；
6、恒壓伺服泵站規格：流量200L/min，21Mpa，電機功率30kW；
7、幅頻特性：滿足10Hz，±2mm。