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微機(jī)控制電液伺服壓剪試驗機(jī)的 使用方法

產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

ø gb/t《試驗機(jī)通用技術(shù)要求》

ø gb/t《電液伺服試驗機(jī)》

ø jjg 139-1999《拉力、壓力和試驗機(jī)檢定規(guī)程》

ø gb/t 20688.4-2007《橡膠支座第四部分：普通橡膠支座》

ø tb/t 《鐵路橋梁板式橡膠支座》

ø tb/t 《公路橋梁盆式橡膠支座》

ø jt/t 4-2004《公路橋梁板式橡膠支座》

ø jt 391-2009《公路橋梁盆式橡膠支座》

ø gb/t 《球型支座技術(shù)條件》

三、主要技術(shù)指標(biāo)

(一) 主機(jī)：

1. 試驗機(jī)大空間：1000mm

2. 立柱凈距：x方向1140mm y方向440mm

3. 主作動器：大負(fù)荷：10000kn

4. 負(fù)荷精度 ：優(yōu)于±1%(0.4%-100%f.s.)

5. 工作活塞上升速度：0～30mm/min（可調(diào)）

6. 工作活塞大行程：150mm

7. 位移精度 ：優(yōu)于±1% f.s

8. 位移分辨率:0.001mm

9. 下壓板尺寸：1050*1050mm

10. 外形尺寸：5575x1860x3660（高）mm

11. 液壓源尺寸：mm

12. 控制柜外形：1700x880x930mm

(二) 抗剪彈性模量試驗機(jī)構(gòu)部分

1. 水平作動器大水平剪切力：2000kn

2. 示值度：優(yōu)于±1%(1%-100%f.s.)

3. 工作活塞推進(jìn)速度：0-50 mm/min（可調(diào)）

4. 工作活塞大行程：250mm

5. 位移精度 ：優(yōu)于±1% f.s

6. 位移分辨率:0.003mm

(三) 轉(zhuǎn)角試驗機(jī)構(gòu)部分

1. 轉(zhuǎn)角作動器大轉(zhuǎn)角頂出力: 600 kn

2. 示值度(24～600kn)：±1%

3. 工作活塞推進(jìn)速度：0-60 mm/min（可調(diào)）

4. 工作活塞大行程：100mm

5. 位移精度 ：優(yōu)于±1% f.s

6. 位移分辨率:0.003mm 

四、主機(jī)機(jī)械部分介紹

主機(jī)由底座、活動橫梁、四立柱、10000kn油缸、送樣小車、導(dǎo)軌等組成四立柱框架。底座采用鑄鐵件，活動橫梁，采用qt-600型球墨鑄鐵，均進(jìn)行退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形。四立柱采用45號優(yōu)質(zhì)碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度為hrc28-32。

活動動橫梁上附有上壓板，上壓板為整體結(jié)構(gòu)。試驗機(jī)空間的調(diào)整通過活動橫梁上安裝的電機(jī)、鏈輪、蝸輪蝸桿、螺母絲杠等傳動部件完成調(diào)整。橫梁上的傳動間隙由特制的間隙消除器進(jìn)行消除，確保測量位移的準(zhǔn)確性。下壓板為小車式結(jié)構(gòu)，下有滾輪和導(dǎo)軌，可拉出機(jī)體外1400mm，裝上試樣后再運到試驗空間內(nèi)，座落在活塞上。下壓板小車的出入由人工操作。

10000kn油缸采用柱塞式結(jié)構(gòu)，上升時用油壓推動，下降靠自重落下。油缸和活塞采用不同型號的球墨鑄鐵，活塞內(nèi)裝置高精度負(fù)荷傳感器，用來測量軸向壓力。油缸采用目前上先進(jìn)的復(fù)合密封技術(shù)，并設(shè)置兩級密封，在兩級密封之后設(shè)置回油接管，直通副油箱。在密封設(shè)計方面采用上述措施，保證了油缸的零泄漏。由于采用了柱塞式油缸，可以在不拆卸油缸活塞的情況下更換密封圈，大大減輕了維修時的勞動強(qiáng)度。由于主油缸具有很大的側(cè)向負(fù)荷，出于對產(chǎn)品可靠性的考慮，我們采用sf-1d自潤滑軸承來代替靜*承，以減少活塞與缸壁之間的摩擦。

從技術(shù)指標(biāo)來看,加上柱塞投影面積大等特點，柱塞油缸具有*的抗側(cè)向負(fù)載能力。

水平剪切系統(tǒng)下部裝有移動滑車，并配有伺服浮動缸，水平剪切時，伺服浮動缸能自動調(diào)節(jié)水平油缸上下位置，使負(fù)荷傳感器的軸線和中間剪切板的對稱軸重合，確保試樣水平軸向力，實驗過程中，反力架支撐在上下壓板上，試樣所受的水平剪切力與反力架對上下壓板的側(cè)向力完成抵消，保證了主機(jī)、傳感器、工作缸塞不受水平力影響，試驗接受后，由電動系統(tǒng)動作將剪切系統(tǒng)沿導(dǎo)軌全部拉出機(jī)外，水平剪切系統(tǒng)通過反力架將水平推力轉(zhuǎn)換成水平拉力，實現(xiàn)在機(jī)檢定。

轉(zhuǎn)角裝置配置轉(zhuǎn)角梁、立柱，供檢定時使用，可在不拆卸傳感器的情況下檢定，方便用戶操作，保證精度要求。

油缸活塞系統(tǒng)采用兩道斯特封，兩套導(dǎo)向環(huán)，保證油缸不發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

小車前進(jìn)、后退操作按鈕布置在控制盒上，該控制盒安裝在側(cè)面導(dǎo)軌上，便于操作。

水平剪切系統(tǒng)下部裝有移動滑車，并配有伺服浮動缸，水平剪切時，伺服浮動缸能自動調(diào)節(jié)水平油缸上下位置，使負(fù)荷傳感器的軸線和中間剪切板的對稱軸重合，確保試樣水平軸向力，實驗過程中，反力架支撐在上下壓板上，試樣所受的水平剪切力與反力架對上下壓板的側(cè)向力完成抵消，保證了主機(jī)、傳感器、工作缸塞不受水平力影響，試驗接受后，由電動系統(tǒng)動作將剪切系統(tǒng)沿導(dǎo)軌全部拉出機(jī)外，水平剪切系統(tǒng)通過反力架將水平推力轉(zhuǎn)換成水平拉力，實現(xiàn)在機(jī)檢定。

轉(zhuǎn)角裝置配置轉(zhuǎn)角梁、立柱，供檢定時使用，可在不拆卸傳感器的情況下檢定，方便用戶操作，保證精度要求。

油缸活塞系統(tǒng)采用兩道斯特封，兩套導(dǎo)向環(huán)，保證油缸不發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

本機(jī)安全保護(hù)采用以下五種措施：

1. 試驗力超過大容量的2%時，自動報警并停機(jī)；

2. 活塞位移達(dá)到極限位置時，自動報警并停機(jī)；

3. 移動橫梁位移達(dá)到上下極限位置時，自動報警并停機(jī)；

4. 實驗過程中，當(dāng)試樣破壞時，自動停機(jī)。

5. 在控制面板上設(shè)有急停按鈕，緊急事故時拍下急停按鈕，立即停止所有動作。 

(一)水平剪切系統(tǒng)

水平剪切系統(tǒng)由兩個反力架、底座、底板、拉梁、伺服油缸組、上壓板、下壓板、摩擦板、剪切板、水平雙向油缸組成內(nèi)封閉、自承力結(jié)構(gòu)。水平剪切系統(tǒng)下部裝有移動滑車，并配有伺服浮動缸，水平剪切裝置采用浮動液壓缸上下調(diào)整來調(diào)節(jié)剪切板高度，滿足不同規(guī)格試樣的試驗要求。下圖為我公司生產(chǎn)的壓剪試驗機(jī)水平剪切原理示意圖，水平剪切時，伺服浮動缸能自動調(diào)節(jié)水平油缸上下位置，使負(fù)荷傳感器的軸線和中間剪切板的對稱軸重合，確保試樣水平軸向力，試驗過程中，反力架支撐在上下壓板上，試樣所受的水平剪切力與反力架對上下壓板的側(cè)向力完成抵消，保證了主機(jī)、傳感器、工作缸塞不受水平力影響，試驗結(jié)束后，由電動系統(tǒng)動作將剪切系統(tǒng)沿導(dǎo)軌全部拉出機(jī)外，水平剪切系統(tǒng)通過反力架將水平推力轉(zhuǎn)換成水平拉力，實現(xiàn)在機(jī)檢定。

(二)轉(zhuǎn)角油缸系統(tǒng)

轉(zhuǎn)角系統(tǒng)由轉(zhuǎn)角工裝、轉(zhuǎn)角油缸、轉(zhuǎn)角板組成，主機(jī)底座正面裝有轉(zhuǎn)角油缸，該轉(zhuǎn)角油缸能提供600kn試驗力，轉(zhuǎn)角油缸行程為100mm。另外配置可調(diào)整高度的轉(zhuǎn)角頂桿，增大調(diào)節(jié)空間，以滿足不同厚度規(guī)格支座的轉(zhuǎn)角試驗。

(三)送樣小車系統(tǒng)

送樣小車系統(tǒng)作為下壓板使用，由導(dǎo)軌、電動送樣小車組成。送樣小車上裝有滾輪，可拉出機(jī)體外1200mm，裝上試樣后再運到試驗空間內(nèi)。

(四)液壓源介紹

液壓源采用德國eckler內(nèi)嚙合高壓齒輪泵，中國臺灣臺達(dá)伺服電機(jī)，意大利進(jìn)口的atos伺服閥，電磁換向閥采用日本yuken公司的元件，壓力閥、減壓閥等均采用美國ccc、sun公司的元件，以期提高液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性及長期可靠性。該油源采用新的壓力隨動技術(shù)，即系統(tǒng)壓力隨同負(fù)載同步增加，這樣可以使系統(tǒng)壓力不必保持長時保持高壓，而使系統(tǒng)產(chǎn)生過多的熱量，同時，由于電機(jī)采用伺服電機(jī)，可根據(jù)試驗過程進(jìn)行油源流量控制，調(diào)整伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速，空載主油缸上升、下降時，兩個伺服電機(jī)同時啟動供油，加快速度，當(dāng)加壓、保載時，可根據(jù)速度調(diào)整油量，達(dá)到效率大化，使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量降到低。液壓源無需冷卻。與常規(guī)油源相比更節(jié)約能源，使用伺服電機(jī)時，可比普通電機(jī)節(jié)約電量約50%左右。

(五)控制柜介紹

在控制臺的操作面板上設(shè)有急停按鈕，試驗過程中有緊急情況發(fā)生時按下急停按鈕開關(guān)，即可立即斷開電源，停止機(jī)器所有動作。

琴臺控制柜外形如右圖所示，控制柜左右兩側(cè)各有一個電控箱，左側(cè)電控箱放置拖動系統(tǒng)，右側(cè)電控箱放置伺服控制器，控制柜上部放置cts-600控制器，電腦機(jī)箱及顯示器，打印機(jī)?？刂乒駜?nèi)部中空，地基上油源部位下沉，控制柜放置地面上，可將油源放置到控制柜內(nèi)部，節(jié)約空間，方便操作和維護(hù)。下圖分別為控制柜側(cè)門電控箱和右側(cè)電控箱。

(六)測量系統(tǒng)配置

10000kn力值、2000kn力值、600kn均采用負(fù)荷傳感器測力，在上下壓板四角裝有四個變形傳感器，用于測量試樣的平均變形，在剪力拉板的尾部裝有兩只測量剪切變形的傳感器。

本機(jī)具有多通道協(xié)調(diào)加載系統(tǒng)，需安裝不同類型的傳感器，分述如下：

1. 主作動器，高精度負(fù)荷傳感器一只，光柵位移傳感器四只，分辨力0.001mm，油缸位移傳感器一只。

2. 水平作動器，高精度負(fù)荷傳感器一只，光柵位移傳感器二只，分辨力0.01mm，油缸位移傳感器一只。

3. 轉(zhuǎn)角作動器，高精度負(fù)荷傳感器一只，油缸位移傳感器一只，光柵位移傳感器四只，分辨力0.001mm（與軸向壓縮變形位移傳感器相同）。

(七)試樣及變形測量裝置安裝示例(以實際為準(zhǔn))

ø 壓縮試驗

ø 剪切試驗

ø 轉(zhuǎn)角試驗

五、控制器介紹 

控制器*站在試驗機(jī)行業(yè)的應(yīng)用角度進(jìn)行開發(fā)的，力求一針見血的完成試驗機(jī)所需要的功能，所以在硬件電路設(shè)計上，多采用高集成的，模塊化設(shè)計思想，本系統(tǒng)采用了soc（片上系統(tǒng)）和fpga（大規(guī)?？删幊涕T陣列）芯片作為其核心控件。這樣就做到了 ，硬件電路簡單，可靠性高，但在程序編寫上，勢必要用大量的代碼來分配各功能；

模塊化的特點是：程序分組管理，擴(kuò)展性強(qiáng)；由于咱試驗機(jī)行業(yè)小批量，多品種的特點，決定不具備良好擴(kuò)展性的控制系統(tǒng)是沒法生存的。所以程序上模塊化管理是必須的！

1. 控制器的基本功能：

cts-600控制器在不做任何擴(kuò)展的情況下，主板具備四路模擬通道，也就是兩路負(fù)荷傳感器通道和兩路應(yīng)變式引伸計通道，三路數(shù)字通道，也就是一路位移傳感器通道和一對大變形通道，外加8路輸入和8路輸出i/o口通道。這些輸入輸出通道，至少能滿足大部分的電子類試驗機(jī)，如果按上一個擴(kuò)展卡，就具備兩路d/a輸出，可以控制大部分液壓設(shè)備及平推夾具等，這就是模塊化設(shè)計的好處，他能更方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展而不影響已經(jīng)具備的功能和接口協(xié)議。

2. cts-600的可靠性的保障：

l cts-600全部采用元器件直接焊接方式，且絕大部分為貼片器件，這樣能有效的避免震動、氧化等對控制器造成的影響；

l 此控制器的芯片全部采用進(jìn)口工業(yè)級器件，這在硬件的質(zhì)量上為控制器的穩(wěn)定起到了保障。

l 在元器件焊接方面，全部采用貼片機(jī)進(jìn)行焊接，這就避免人為的個性化差異對電路板焊接的影響。

l 將控制器配備專門的人員進(jìn)行考核和高低溫老化試驗，并嚴(yán)格按照考核流程實施，進(jìn)一步避免不合格的控制器應(yīng)用到主機(jī)上。

3. cts-600性能特點

l 很高的分辨力，可達(dá)到500000碼，測量控制精度高，使用范圍廣；

l 采樣頻率高可達(dá)3khz

l 具有很寬的通頻帶：10khz

l 采用事件中斷技術(shù)代替定時器接收采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，同步性好。

l 具備開環(huán)測試功能。（此功能便于鑒定區(qū)分設(shè)備故障）

l 具備相對調(diào)零和調(diào)零功能。（調(diào)零返回原碼值一般用于動態(tài)試驗機(jī)）

l 具備命令發(fā)送監(jiān)測功能。

l 能夠設(shè)置采樣頻率

l 自動設(shè)置試驗空間方向。

l 能夠設(shè)置伺服閥死區(qū)及零位。

l 自動檢測控制器id

l 具有pid在線修正功能。

l 伺服系統(tǒng)既可以選擇速度控制，也可以選擇位置環(huán)控制模式

l 具備人工指令發(fā)送功能。

l 具有低周動態(tài)控制功能：*1hz以下的低周疲勞性能試驗以及波形控制，能夠?qū)崿F(xiàn)三角波、正弦波、梯形波等多種波形控制；

六、軟件介紹

基于windows’2000/xp操作平臺下的機(jī)控制電液伺服壓剪試驗機(jī)的操作軟件（以下簡稱壓剪軟件）是yjw系列微機(jī)控制壓剪試驗機(jī)的專業(yè)配套測控軟件，主要應(yīng)用于板式橡膠支座、盆式橡膠支座及球型支座力學(xué)性能指標(biāo)測試。壓剪軟件依據(jù)的試驗標(biāo)準(zhǔn)有jt/t 4-2004《公路橋梁板式橡膠支座》、jt/t 391-2009《公路橋梁盆式支座》、gb/t 《球型支座技術(shù)條件》、tb/t 《鐵路橋梁板式橡膠支座》、tb/t 《鐵路橋梁盆式橡膠支座》、gb 20688.4-2007《橡膠支座 第4部分普通橡膠支座》。

壓剪軟件界面友好，操作簡單，設(shè)置靈活，根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)自動連續(xù)平穩(wěn)加載，自動保載，自動采集數(shù)據(jù)、儲存、繪制曲線，自動生成并打印試驗報告，試驗數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)儲并可追溯。能完成以下多種試驗類型：

板式橡膠支座

l 抗壓彈性模量試驗；

l 抗剪彈性模量試驗；

l 抗剪粘接性能試驗；

l 抗剪老化試驗；

l 磨擦系數(shù)試驗；

l 轉(zhuǎn)角試驗；

l 極限抗壓強(qiáng)度試驗；

盆式橡膠支座

l 磨擦系數(shù)試驗

l 轉(zhuǎn)角試驗

l 豎向承載力試驗

球型支座

l 磨擦系數(shù)試驗

l 轉(zhuǎn)角試驗

l 豎向承載力試驗

l 水平承載力試驗

產(chǎn)品主要用于公路、鐵路、橋梁、建筑板式橡膠支座、盆式支座、球型支座產(chǎn)品的力學(xué)性能、阻尼性能、橡膠支座大變形試驗和檢測?？蛇M(jìn)行抗壓彈性模量試驗、抗剪彈性模量試驗、剪切試驗（靜態(tài)剪切）、極限抗壓強(qiáng)度試驗、摩擦系數(shù)試驗、轉(zhuǎn)角試驗及公路橋梁盆式支座的荷載試驗下軸向壓縮變形和徑向變形的檢測。

微機(jī)控制電液伺服壓剪試驗機(jī)的 使用方法