山東青島電液伺服扶梯踏板疲勞試驗(yàn)機(jī)

技術(shù)方案書

1.簡介

PWS系列試驗(yàn)機(jī)采用國際著名動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)公司的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，貫穿“單元化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化"開發(fā)理念，關(guān)鍵的配套元件選用國際、國內(nèi)同類產(chǎn)品的品牌產(chǎn)品。設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性與國際著名公司同類產(chǎn)品等同。該試驗(yàn)機(jī)主要用于零部件的動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)、靜態(tài)試驗(yàn)等，通過增加試驗(yàn)夾具也可以完成材料的動(dòng)靜態(tài)試驗(yàn)。

2.設(shè)備的組成及技術(shù)描述

PWS-100電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)主要由主機(jī)(上置100kN伺服直線作動(dòng)器)、一臺36L/min恒壓伺服泵、全數(shù)字單通道伺服控制系統(tǒng)、液壓強(qiáng)迫夾頭兩只、其它必要的附件等組成。系統(tǒng)進(jìn)行工作的基本原理如圖1，系統(tǒng)控制框圖如圖2。

圖1 系統(tǒng)進(jìn)行工作的基本原理圖

圖2 系統(tǒng)控制框圖

2.1主機(jī)：主機(jī)為雙立柱（或四立柱）框架式結(jié)構(gòu)，伺服直線作動(dòng)器上置。

2.1.1橫梁采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結(jié)構(gòu)，保證試驗(yàn)的穩(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橫梁造型具有立體感，美觀大方。

2.1.3橫梁升降油缸采用美國派克密封件公司產(chǎn)品，外形美觀質(zhì)量可靠。

2.1.4雙立柱（或四立柱）外表面電鍍硬鉻處理，進(jìn)一步提高外形的美觀程度，同時(shí)提高防腐蝕能力。

2.1.5橫梁運(yùn)動(dòng)（升降、夾緊）驅(qū)動(dòng)模塊采用國產(chǎn)零泄露液壓元件制造，其中換向閥采用電磁換向閥方式，保證疲勞試驗(yàn)時(shí)具有較高的可靠性，同時(shí)具有液壓鎖功能確保非工作狀態(tài)橫梁長期固定不動(dòng)。

2.1.6伺服直線作動(dòng)器上置，內(nèi)置美國Schaevitz Sensors公司LVDT位移傳感器，外置由襄樊航宇伺服閥。

2.1.7伺服閥采用航天襄樊航宇試驗(yàn)機(jī)高響應(yīng)兩級伺服閥HY-150-63(7MPa下流量36L/min，-3dB是頻響不小于40Hz）。

2.1.8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、大間隙設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)理念與MTS公司Series 244 Linear Actuators *等同。

2.1.9伺服直線作動(dòng)器的密封元件全部采用進(jìn)口美國伺服作動(dòng)器高速密封元件。

2.1.10伺服直線作動(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)。

2.1.11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。

2.1.13伺服直線作動(dòng)器頻率響應(yīng)不小于100Hz。

2.1.12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。

2.1.14配置美國世銓負(fù)荷傳感器。

2.1.5工作臺采用厚鋼板，時(shí)效處理，工作臺上表面加工T型槽，用于固定被試件。

圖3a PWS-100電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)（作動(dòng)器上置）照片

圖3b PWS-100電液伺服扶梯踏板疲勞試驗(yàn)機(jī)(作動(dòng)器上置)

2.2恒壓伺服泵站

2.2.1電機(jī)泵組配置串聯(lián)雙彈性支撐進(jìn)一步減少泵站噪音。

2.2.2泵站配置皖南低噪音交流電機(jī)，進(jìn)口日本不二越（NACHI）低噪音直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵。

2.2.3直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)：在液壓行業(yè)被喻為“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)、長壽命等性能。低噪音：直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵其特性為特殊齒輪設(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）。

2.2.4配置由主溢流閥（日本不二越NACHI）、蓄能器（中英合資奉化奧萊爾）、副主溢流閥、副溢流閥和換向閥（上海立新，引進(jìn)德國力士樂技術(shù)制造）、不大于3u國產(chǎn)溫州黎明（引進(jìn)德國賀德克技術(shù)）精密濾油器組成的高低壓軟切換液壓模塊。

2.2.5配置中日合資廣東神威生產(chǎn)直列式水冷卻器（冷卻水用戶自備）。

2.2.6配置美國派克PARK公司液壓管件和高壓膠管。

2.2.7配置天津歐迪公司雙電接點(diǎn)溫控表。

2.2.8配置國產(chǎn)溫州黎明（引進(jìn)德國賀德克技術(shù)）液位控制計(jì)。

2.2.9具有油溫（低于10oC、高于55oC）、液位、濾油器堵塞報(bào)警或停車功能。

圖4 泵站照片

2.3全數(shù)字單通道伺服控制系統(tǒng)

  該控制器采用了當(dāng)今控制領(lǐng)域的數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)，命令信號、控制信號全由高速DSP數(shù)字運(yùn)算產(chǎn)生，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和重復(fù)性。自從DSP數(shù)字技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)后，它就全面替代了單片機(jī)，避免了單片機(jī)技術(shù)陳舊，運(yùn)算速度慢，穩(wěn)定性不好，可靠性低的弊病。DSP和計(jì)算機(jī)通過ISA總線進(jìn)行通訊,高采樣速率為5000次/秒，計(jì)算機(jī)通過中斷方式實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

信號測量部分關(guān)鍵器件全部采用美國AD公司（ANALOG DEVICE）新高性能模擬器件設(shè)計(jì)而成，具有很高的數(shù)據(jù)采集和控制頻率，可以達(dá)到5KHz。

信號發(fā)生器頻率：0.01-200Hz；

• 試驗(yàn)波形：正弦波、方波、三角波、斜波、組合波；

• 控制方式：全自動(dòng)位移、荷載、變形三種控制；

• 具有穩(wěn)幅PIDF控制功能；

• 試驗(yàn)軟件運(yùn)行在WinXP 環(huán)境下, 支持研華、研祥、華北工控等單雙核工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。

• .主要技術(shù)性能指標(biāo)

  3.1大靜態(tài)試驗(yàn)力：±300kN，2%-100%FS范圍內(nèi)示值精度不大于±1%。

  3.2大動(dòng)態(tài)試驗(yàn)力：±300kN，幅值波動(dòng)度不大于各檔±1%FS，（滿足《JB/T9397-1999 拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī) 技術(shù)條件》）。

  3.3作動(dòng)器最大振幅：±75mm，精度誤差不大于±0.5%FS。

  3.4試驗(yàn)頻率范圍：0.01—35Hz。

  3.5主要試驗(yàn)波形：正弦波、方波、三角波、斜波。

  3.6控制方式：位移、荷載兩種控制。

  3.7大試驗(yàn)空間（負(fù)荷傳感器下端面至工作平臺）：不小于800mm。

  3.8兩立柱間凈距離：530mm。

  3.9恒壓伺服泵站規(guī)格：流量36L/min，21MPa，電機(jī)功率15kW。

  3.10工作臺尺寸：650mm（寬）×600mm(前后)×150mm。

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