浙江電液伺服扶梯踏板疲勞試驗機

技術方案書

1.簡介

PWS系列試驗機采用國際著名動態疲勞試驗機公司的典型結構進行設計制造，貫穿“單元化、模塊化、標準化"開發理念，關鍵的配套元件選用國際、國內同類產品的品牌產品。設備的穩定性和可靠性與國際著名公司同類產品等同。該試驗機主要用于零部件的動態疲勞試驗、靜態試驗等，通過增加試驗夾具也可以完成材料的動靜態試驗。

2.設備的組成及技術描述

PWS-100電液伺服疲勞試驗機主要由主機(上置100kN伺服直線作動器)、一臺36L/min恒壓伺服泵、全數字單通道伺服控制系統、液壓強迫夾頭兩只、其它必要的附件等組成。系統進行工作的基本原理如圖1，系統控制框圖如圖2。

圖1 系統進行工作的基本原理圖

圖2 系統控制框圖

2.1主機：主機為雙立柱（或四立柱）框架式結構，伺服直線作動器上置。

2.1.1橫梁采用液壓升降、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。

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品，外形美觀質量可靠。

2.1.4雙立柱（或四立柱）外表面電鍍硬鉻處理，進一步提高外形的美觀程度，同時提高防腐蝕能力。

2.1.5橫梁運動（升降、夾緊）驅動模塊采用國產零泄露液壓元件制造，其中換向閥采用電磁換向閥方式，保證疲勞試驗時具有較高的可靠性，同時具有液壓鎖功能確保非工作狀態橫梁長期固定不動。

2.1.6伺服直線作動器上置，內置美國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機高響應兩級伺服閥HY-150-63(7MPa下流量36L/min，-3dB是頻響不小于40Hz）。

2.1.8單元化、標準化、模塊化設計的伺服直線作動器具有低阻尼、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。

2.1.9伺服直線作動器的密封元件全部采用進口美國伺服作動器高速密封元件。

2.1.10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，具有高速不燒結自潤滑的特點。

2.1.11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。

2.1.13伺服直線作動器頻率響應不小于100Hz。

2.1.12設計試樣裝夾、橫梁運動和急停操作按鈕站，便于試驗員方便操作。

2.1.14配置美國世銓負荷傳感器。

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

圖3a PWS-100電液伺服疲勞試驗機（作動器上置）照片

圖3b PWS-100電液伺服扶梯踏板疲勞試驗機(作動器上置)

2.2恒壓伺服泵站

2.2.1電機泵組配置串聯雙彈性支撐進一步減少泵站噪音。

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

2.2.3直線共軛內嚙合齒輪泵特點：在液壓行業被喻為“不磨損的油泵"，用于高、精、尖液壓系統。國際上幾大著名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，直線共軛內嚙合齒輪泵低噪音、無脈動、長壽命等性能。低噪音：直線共軛內嚙合齒輪泵其特性為特殊齒輪設計，齒輪齒廊為直線，齒圈齒廓為直線共軛線，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：直線共軛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）。

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，引進德國力士樂技術制造）、不大于3u國產溫州黎明（引進德國賀德克技術）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溫控表。

2.2.8配置國產溫州黎明（引進德國賀德克技術）液位控制計。

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

圖4 泵站照片

2.3全數字單通道伺服控制系統

  該控制器采用了當今控制領域的數字信號處理(DSP)技術，命令信號、控制信號全由高速DSP數字運算產生，從而提高了系統的可靠性和重復性。自從DSP數字技術引進國內后，它就全面替代了單片機，避免了單片機技術陳舊，運算速度慢，穩定性不好，可靠性低的弊病。DSP和計算機通過ISA總線進行通訊,高采樣速率為5000次/秒，計算機通過中斷方式實時采集試驗數據。

信號測量部分關鍵器件全部采用美國AD公司（ANALOG DEVICE）新高性能模擬器件設計而成，具有很高的數據采集和控制頻率，可以達到5KHz。

信號發生器頻率：0.01-200Hz；

• 試驗波形：正弦波、方波、三角波、斜波、組合波；

• 控制方式：全自動位移、荷載、變形三種控制；

• 具有穩幅PIDF控制功能；

• 試驗軟件運行在WinXP 環境下, 支持研華、研祥、華北工控等單雙核工業控制計算機。

• .主要技術性能指標

  3.1大靜態試驗力：±300kN，2%-100%FS范圍內示值精度不大于±1%。

  3.2大動態試驗力：±300kN，幅值波動度不大于各檔±1%FS，（滿足《JB/T9397-1999 拉壓疲勞試驗機 技術條件》）。

  3.3作動器最大振幅：±75mm，精度誤差不大于±0.5%FS。

  3.4試驗頻率范圍：0.01—35Hz。

  3.5主要試驗波形：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大試驗空間（負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恒壓伺服泵站規格：流量36L/min，21MPa，電機功率15kW。

  3.10工作臺尺寸：650mm（寬）×600mm(前后)×150mm。

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