PLS-系列微機控制電液伺服動態疲勞試驗機

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一．方案描述：

該試驗機采用成熟的動態電液伺服控制及試驗技術，利用單元化、標準化、模塊化設計手段設計并制造完成，

從而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國際先進技術制造。該試驗系統主

要由一只伺服直線作動器、一套恒壓伺服泵站、液壓濾油蓄能模塊及管路系統、德國DOLI公司控制器、冷卻系統、

計算機以及相關試驗軟件、其他必要的加載支架和附件等組成。

主要用于金屬材料、結構件、非金屬材料的高周疲勞、低周期疲勞、高級低周疲勞、疲勞裂紋擴展-裂韌性

-裂紋擴展及疲勞等試驗，也可用于材料的靜態拉伸、壓縮彎曲試驗。試驗過程中，作動器安裝在工作臺上面，

垂直向下施加作用力；試件安裝在工作臺支架上，試驗過程計算機自動控制，完成負荷或位移方式的。

滿足試驗標準：

1．GB/T 2611-2007 《試驗機通用技術要求》

2．GB/T 3075-2008 《金屬材料 疲勞試驗 軸向力控制方法》

3. GB/T 7732-2008《金屬材料 表面裂紋拉伸試樣斷裂韌度試驗方法》

4. GB/T 6398-2017 《金屬材料 疲勞試驗 疲勞裂紋擴展試驗方法》

5. GB/T 4161-2007 《金屬材料　平面應變斷裂韌度KIC試驗方法》

6. GB/T 26077-2010 《金屬材料 疲勞試驗 軸向應變控制方法》

7. GB/T 26076-2010 《金屬薄板(帶)　軸向力控制疲勞試驗方法》

8. GB/T 16779-2008 《纖維增強塑料層合板拉-拉疲勞性能試驗方法》

系列產品：

二．主要技術參數：

三．試驗環境要求：

為了保證試驗機能長時間保持正常運轉，對工作環境有以下要求：

1.控制室室溫應在10-35℃的范圍內；

2.控制室相對濕度應在≤75%的條件下；

3.主機在平整、堅固的基礎上，水平安裝；

4.在周圍無振動的環境中；

5.在周圍無腐性介質的環境中；

6.在周圍無明顯電磁場干擾的環境中；

7.試驗臺的周圍要留有一定的空間，便于操作、維修。

8.試驗臺的電源額定電壓為380V、頻率為50Hz，控制系統電壓為220V，電壓波動范圍不超過額定電壓的±10%；

9.試驗室配電應滿足電機的用電要求；

三．試驗機的構成：

1．主機機構：

立式主機為落地式結構，伺服直線作動器上置，可進行垂向的疲勞試驗。

1.1立式主機橫梁沿立柱升降，試驗空間調整方便（見主機示意圖）。

1.2鋁板氧化工作臺面，整潔美觀。

1.3橫梁采用液壓升降、液壓夾、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。

1.4單元化、標準化、模塊化設計橫梁夾緊油缸，密封元件采用德國進口專用封元件。

1.5立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，進一步提高外形美觀程度，同時提高防力。

1.6伺服直線作動器下置，內置德國進口位移傳感器，外置伺服閥、精度不大于3μ精密濾油器以及具有消脈、

蓄能功能的進回油路蓄能器組成的伺服模塊。

1.7伺服閥采用動態試驗機美國MOOG公司動態專用高響應兩級伺閥。

1.8單元化、標準化、模塊化設計的NCA系列伺服直線作動器具有低阻尼、高響應、大間隙設計的特點。

1.9伺服直線作動器的密封元件全部采用德國伺服作動器專用高速密封元件。

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。

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。（根據不同是要求選配不同形式的作動器）

1.12配置美國世銓或公司動態試驗機專用負荷傳感器。

1.13主機前方設計操作站，安裝橫梁運動和急停操作按鈕，便于試驗員方便操作。

1.14減震器外殼可安裝溫度傳感器，溫度傳感器為鉑電阻式，進行減震器殼體溫度的測量，

達到設定溫度后需開啟冷卻裝置對減震器進行冷卻，達到溫度控制的目的。

2.恒壓伺服泵站：

2.1恒壓伺服泵站：系統總額定流量45L/min。（根據實際情況確定）

2.2系統由兩套電機油泵組合構成，可供作動器在相應速度條件下工作。為了節省能源進行靜態試驗時，

可以開啟部分泵站進行工作，從而降低使用成本。

2.3液壓系統關鍵器件如油泵、溢流閥、管件等選用進口，其它液壓件均選用國內知名企業產品。

2.4液壓系統由油泵電機組、高低壓切換模塊、冷卻系統、過濾系統、電控箱、報警顯示等部分組成。

2.5電機泵組配置彈性支撐，進一步減少泵站噪音。

2.6配置ABB公司低噪音交流電機，進口德國福伊特（VOITH）低噪音高壓泵，同普通電機、油泵相比，

在提高性能的同時大大降低了使用現場的噪聲。

2.7由主溢流閥（日本NACHI）、蓄能器、副主溢流閥、副溢流閥和換向閥、精密濾油器組成高低壓切換液壓模塊，

保證在開機時系統處于低壓狀態，關機時系統首先由高壓狀態切換到低壓狀態，避免開、關機時由于壓力的驟變而使系統受到較大沖擊。

2.8具有兩過濾功能，吸油口進行粗濾，濾除較大顆粒及雜質，高低壓切換模塊上的密濾油器進行二次精濾，

過濾度不大于3μ，從而保證了液壓系統流出的油具有極高的清潔度。

2.9每組高壓油路的出口裝有單向閥，保證各個油路安全獨立工作，不受其它油路的影響。

2.10泵站配冷卻器，用于對液壓油進行冷卻。

2.13.6由主溢流閥（日本NACHI）、蓄能器、副溢流閥和換向閥、濾油器組成高低壓切換液壓模塊，

保證在開機時系統處于低壓狀態，關機時系統首先由高壓狀態切換到低壓狀態，從而避免了開、

關機時由于壓力的驟變而使系統受到較大沖擊。

2.13.7具有兩級過濾功能（整個試驗系統具有三級過濾），吸油口進行粗濾，濾除較大顆粒及雜質，

高低壓切換模塊上的濾油器進行二次濾，過濾為3μ，從而保證了液壓系統流出的油具有極高的清潔度。

2.13.8直列式水冷卻器構成油路的冷卻系統，對油液進行冷卻（具體冷卻方式協商確定）。

2.13.9雙電接點溫度表、液位控制計、以及密過濾系統，使液壓泵站具有油溫、液位、濾油器堵塞或停車功能。

3. 控制系統：

進口德國DOLI公司EDC全數字單通道伺服控制器：

3.1具有載荷、位移閉環控制回路。各控制模式之間具有平滑切換功能。

3.2信號發生器波形種類：正弦波、方波、角波、斜波以及外部輸入波等。

3.3其他必要的I/O輸入輸出單元。

3.4伺服閥驅動單元。

3.5遠程液壓泵站控制功能。

3.6計數器容量：10⁸。

3.7控制器調試軟件

DOLI控制器外觀

Rear view EDCi52 with internal X4/X18 Drive Interface

4．冷卻系統

YLD型獨立式油冷卻機獨立于工作主機或液壓站的油箱安裝，通過進/出油管與油箱連通，PA自帶循環油泵：

PA型是溫度固定型控制方式，控制方式在出廠時已設定好。

油冷卻機包括制冷系統和油路系統，其中板式蒸發器左側為制冷系統，右側為油路系統。制冷系統為油路提供冷源；

油路系統用于將油輸送入板式蒸發器冷卻后返回主設備油箱。

5．計算機打印機以及數據采集軟件：

計算機選用戴爾，主流配置。計算機軟件為WINDOWS（WIN7）平臺軟件，具有動態顯示、存儲、輸出試驗報表等功能。

打印機選用HP公司A4激光打印機。

5.1測試設備測試過程中的相關測試參數：拉力、位移，能夠實時顯示曲線，并能夠連續保存，如果是多個產品需以產品為

單位自動保存單一文件。

5.2測試機種的程序選擇需在上位機操作并選擇，具體測試參數（位移、頻率及振幅）以TXT格式（或其他格式）保存在上位機中，

添加新機種可到數據庫中添加，編輯便捷。

5.3機種切換時，在上位機主控畫面中選擇相關機種，對應的測試數據以TXT格式（或其他格式）文件關聯參數值可自動導入到控制器中，

完成快速切換任務，自動導入時需有授權密碼，防止意外作業產生危險。

6．試驗軟件介紹

6.1．試驗主窗口

動態試驗主窗口如圖3-15所示。包括實時顯示區、曲線顯示區、試驗操作區。

圖1 動態試驗主窗口

6.2．實時顯示區

圖2 實時顯示區

實時顯示區如圖2所示，可以選擇顯示試驗力值、位移值、壓力值、試驗力、位移、步計數器、總計數器、

試驗力谷值、位移值、計時器等。

6.3．曲線顯示區

曲線顯示區如圖3所示，可以顯示試驗力/位移-時間曲線、內壓變形曲線、負荷變形曲線。

圖5試件的動靜剛度試驗數據圖

圖6試驗力變形曲線圖

圖7試驗力位移曲線圖

6.5主要功能、特點描述總結如下：

6.5.1 分權限管理，不同級別的操作者有不同的操作權限，可操作的菜單等內容也有所不同。

6.5.2全數字下位機閉環控制，具備控制模式任意切換功能，可實現各類控制模式的自動平滑切換。

6.5.3靜態試驗具有試驗過程控制模式智能設置系統，提供給專業用戶自動程控編程器。用戶可以根據實際需要，

按照規則靈活組合多種控制方式及控制速度，編制適合自己需要的控制程序。測控軟件會自動按照用戶設置自動控制試驗過程。

6.5.4通過對動態試驗步驟的編輯功能，可完成各類波形的組合試驗,控制模式的變換試驗，各類組合可確保任意復雜試驗功能的實現。

6.5.5疲勞試驗波形有正弦波、方波、三角波、斜波以及外部輸入波形等。

6.5.6 實時顯示動剛度值、試驗力、位移、變形及其峰、谷值、試驗次數等信息。

6.5.7動態、靜態試驗兩用，可隨時切換，具有完善的數據分析功能。

6.5.8按動試驗按鍵，全自動控制試驗機完成整個試驗過程。

6.5.9靜態試驗實現了力-時間、力-變形、力-位移、應力-應變等多種試驗曲線的實時屏幕顯示，可隨時切換觀察，曲線的放大與縮小非常方便。

6.5.10 具備試驗參數的計算機存儲、設定、加載等功能。

6.5.11試驗數據以文本文件存貯，以方便用戶查詢，以及利用任何通用商業報表、字處理軟件對試驗數據進行再處理。

6.5.12 靜態試驗采用人機交互方式分析數據。可自動計算彈性模量、屈服強度、規定塑性延伸強度等各種性能參數；

可人工干預分析過程，提高分析的準確度。

6.5.13可記錄、存儲試驗數據曲線。

6.5.14具備過載保護自動停機，并可以自動判斷試樣斷裂，自動停機。

6.5.15具有批量試驗的功能，用戶可以輸入批量試樣的信息，選擇試樣進行試驗。

6.5.16 軟件具有默認的數據庫接口，便于數據聯網上傳。

四．系統主要配置清單：

五．驗收、質量保證：

1. 設備驗收：

1.1 在制造廠家安裝調試完畢后根據雙方簽訂的技術協議進行預驗收。

1.2 預驗收合格的產品由供貨方負責運輸到用戶場地，需方提供協助，供貨方負責安裝調試，包括液壓軟管的連接，

安裝調試完畢，在安裝現場進行終驗收，驗收內容按技術協議進行，全面恢復預驗收狀態為終驗收合格。

1.3驗收期間，供方向需方有關人員進行使用、維修等方面的技術培訓，保證設備的熟練操作和簡單故障排除。

2. 質量保證：

2.1終驗收通過，設備進入質量保證期，質保期為一年。質保期內，因制造方面原因發生的各種故障給予免費維修服務。

在質保期內，設備出現故障（非人為因素），接到用戶通知后，1小時內做出答復，10小時內到達用戶場地，免費維修。

2.2 質保期過后，設備終生維修，對零件更換所發生的費用，只收成本費。

2.3對設備實行終生不定期回訪及維護，并對設備使用免費提供技術咨詢。

2.4隨著需方產品的發展，提供相應的技術支持，軟件免費升級。