电液伺服动静试验机（带高低温系统）

一、简介：
电液伺服动静试验机广泛应用于材料和零部件的动、静态力学性能试验，包括材料和零部件的拉伸、压缩、低周疲劳等试验。
电液伺服动静系列试验机的研制、开发过程中博采国际电液伺服动态试验机公司的开发制造经验，采用“单元化、模块化、标准化”开发理念，吸取电液伺服动态试验机技术，结合国内用户的实际使用状况设计而成。电液伺服动态试验机的关键配套元件选用国际、国内同类产品的产品。大大提高了系统的稳定性和可靠性，系统的关键单元和元件均采用当今技术制造，整个试验系统的整体性能与国际动态试验机公司产品技术水平相当。该系列产品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特点。
500kN电液伺服动静试验机是我公司研制的系列动静试验机产品之一。试验机主机、恒压伺服泵站、等关键部件为我公司设计制造，伺服阀、密封件等关键外购件均选用国际、国内同类产品的产品，大大提高了系统的稳定性和可靠性，试验机的整体性能与产品技术水平相当。
二、方案描述：
500kN电液伺服动静试验机主要由一台主机(上置500kN伺服直线作动器)、一套恒压伺服泵站（流量200L/min、系统压力21MPa）、全数字单通道伺服控制器以及计算机打印机、相关试验软件、其它必要的附件等组成。
工作原理图和控制框图参看附图1、2。

图1系统工作原理图

图2 系统控制框图
1、主机：
主机为双立柱框架式结构，500kN伺服直线作动器上置于主机横梁。试验附具分别安装在作动器活塞杆顶端和工作台面，通过作动器活塞杆往复运动完成对钢筋的拉伸疲劳试验。主机横梁调整采用液压升降、液压夹紧、弹性松开式结构，保证试验过程中横梁稳固可靠，同时保证在非试验状态时横梁保持锁止不动。立柱外表面采用电镀硬铬处理，可有效增加立柱抗磨损能力，提高防腐蚀能力，同时增加主机外形的美观程度。
试验机主机具有结构紧凑、横梁升降自如、机架刚度高、试件夹持可靠、对中性好、装夹方便等特点，并可配备各种夹具和环境试验装置以扩展试验功能。
1.1、主机为双立柱框架式结构，双立柱外表面采用电镀硬铬处理，进一步提高外形的美观程度，同时提高防腐蚀能力；
1.2、横梁可升降用于调整试验空间，横梁调整采用液压升降、液压夹紧、弹性松开式结构，保证试验的稳固可靠，同时保证在非试验状态时横梁保持锁止不动；
1.3、横梁运动（升降、锁紧）由横梁驱动模块控制两只夹紧油缸和两只升降油缸协调工作完成，零泄露，可保证试验的可靠性；
1.4、负荷传感器安装在横梁下端面，用于测量试验负荷。
1.5、主机工作台前方设计试样装夹、横梁运动和急停操作按钮，便于试验员方便操作。
2、作动器：
伺服直线作动器是试验机的核心部件，试验机通过作动器输出试验力，由作动器主体、液压控制模块和传感器组成。
2．1、作动器参照国际动态试验机公司的伺服直线作动器结构特点，采用对称四通伺服阀控对称作动器原理设计。作动器采用单元化、模块化、标准化开发理念设计制造，采用多级柔支撑组合导向机构，具有低阻尼、高响应、高寿命、大间隙设计的特点。设计理念与MTS公司Series 244 Linear Actuators 等同。启动压力小于0.05MPa。无爬行现象。
2．2、作动器活塞密封采用格莱圈+导向带密封方式，活塞杆密封采用斯特封+导向带+防尘圈密封方式，所有密封元件全部采用进口德国Busak+Shamban伺服作动器专用高速密封元件。伺服直线作动器活塞杆的支撑打破传统设计，采用非金属支撑、大间隙设计、高抗侧向力，具有高速不烧结自润滑的特点。组合密封，高压密封，低压密封及间隙漏管，作动器总成作到无渗漏油。组合密封结构具有良好的互换性，方便维修。具有高速不烧结、自润滑的特点。以上密封方式可有效降低作动器的内摩擦阻力，提高试验机测试精度和作动器的使用寿命。伺服直线作动器频率响应不小于75Hz。
2．3、伺服直线作动器振幅极限位置设计液压缓冲区，避免运行失控产生损伤。
2．4、伺服直线作动器位移传感器内置于活塞杆内采用美国Schaevitz公司LVDT位移传感器，运动灵活不受外来干扰，活塞杆采用超精加工，表面镀络抛光达Rα0.4u。
2．5、作动器外置安装有由过滤精度为0.003mm精密滤油器以及具有消脉、蓄能功能的进回油路蓄能器、动态试验机专用两级电液伺服阀组成的液压模块。精密滤油器安装在电液伺服阀前，可有效防止电液伺服阀因液压油污染造成堵塞。
2．6、负荷传感器与夹头接螺杆处、活塞杆与夹头处设计有专用消除间隙装置，进一步提高动态响应性能。
3、恒压伺服泵站：
泵站主要由底板、油箱、油泵电机组、阀块、管路、冷却系统等部分组成。用于提供试验机工作的动力。
3．1、泵站油箱采用全封闭设计，可有效防止外界杂质进入液压系统对液压油的污染。油箱材料采用特殊处理，可有效防止金属腐蚀对液压油产生的污染。
3．2、油泵、电机组配置采用串联双弹性支撑方式，进一步减少泵站噪音。
3．3、油泵采用低噪音直线共轭内啮合齿轮泵。直线共额内啮合齿轮泵特点：在液压行业被喻为“磨损的油泵”，用于高、精、尖液压系统。国际上几大公司把它作为品牌产品来开发和推广，以确保在液压行业的地位。与叶片泵、柱塞泵相比，直线共额内啮合齿轮泵低噪音、无脉动、长寿命等性能。低噪音：直线共额内啮合齿轮泵其特性为特殊齿轮设计，齿轮齿廊为直线，齿圈齿廓为直线共额线，工作时几乎没有困油区，即使在高速运转，音频仍平稳平和。长寿命：直线共额内啮合齿轮泵其长寿命特性取决于耐磨性，内部机械表面及各功能零件之间有一层油膜保护层，几乎没有磨损，即使使用一般液压油，也不易磨损机件。另外，采用双级加压承担压力差的原理，在增加工作压力的同时，也改善了泵工作条件，延长泵的使用寿命；
3．4、由主溢流阀、蓄能器、副主溢流阀、副溢流阀和换向阀、精密滤油器组成的高低压软切换液压模块用于控制泵站输出压力；
3．5、泵站具有低压启动、高压切换的工作模式，可有效减轻液压系统的冲击；
3．6、泵站配置直列式水冷却器（冷却水用户自备），用于液压系统冷却；
3．7、泵站配置双电接点温控表，液位控制计；具有油温（低于10ºC、高于55ºC）、液位、滤油器堵塞报警和停车保护功能
4、全数字单通道伺服控制器：
4．1、控制通道数量：1个，包括试验力和试验位移、试验变形三个闭环控制回路，具有控制模式无扰平滑切换功能。闭环控制数据刷新频率为5kHz；控制器A/D、D/A分辨率为16位；信号发生频率范围：0.001Hz～50Hz；信号发生器波形：正弦波、三角波、方波、锯齿波等；两级伺服阀驱动单元用于驱动伺服阀；远程液压泵站控制功能用于远程控制液压泵站；控制器具有极限参数设置功能，具有完备的保护功能。除具有过载（110﹪）保护、二级过流保护外，还具有任意设置的动负荷上下限保护、静负荷上下限保护、频率保护等。
5、高低温试验装置

5.1、技术指标
温度范围：-40℃~140℃
箱体内腔尺寸（宽×高×长）：500×900×2200mm
试样尺寸（宽×高×长）：200×300×1800mm
温控仪灵敏度：0.2℃
升温速度：2小时之内达到试验温度
降温速度：4小时之内达到试验温度
5.2、结构要求
5.2.1 盐水槽、高低温箱及盐雾装置用不锈钢制成，能够防止盐水锈蚀。
5.2.2 盐水槽、高低温箱试验装卸方便。
5.2.3 制冷采用国际品牌双级压缩机组。
6 弯曲试验装置要求
6.1 压辊、支承辊径： φ45mm
6.2 支承跨度调节范围： 400-1600mm
6.3 两压辊跨度调节范围：100-400mm
三、主要技术性能指标：
1、静态试验力：±500kN，静态示值精度：按1、10衰减倍数进行分档标定，示值精度每档20%起±1%；
2、动态试验力：±500kN；动态波动度：不大于±1%FS。
3、作动器振幅：±20mm，示值精度±0.5%FS。
4、频率范围：0.01—10Hz 。
5、控制方式：负荷、位移、变形控制方式，主要试验波形：由控制器支持（包括正弦波、方波、三角波、斜波以及外部输入波形）；
6、恒压伺服泵站规格：流量200L/min，21Mpa，电机功率30kW；
7、幅频特性：满足10Hz，±2mm。