微機(jī)控制電液伺服多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載試驗(yàn)系統(tǒng)
一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介 微機(jī)控制電液伺服多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載試驗(yàn)系統(tǒng)，用于對(duì)錨具、金屬制品、金屬小型構(gòu)件、交通工具、建筑材料構(gòu)件、砼制品構(gòu)件、建筑小模型、橋墩減震橡膠墊、梁等進(jìn)行： 單點(diǎn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)；單點(diǎn)動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)； 單點(diǎn)低頻疲勞試驗(yàn)； 單點(diǎn)低周循環(huán)疲勞試驗(yàn)； 簡(jiǎn)支梁三點(diǎn)彎曲動(dòng)靜試驗(yàn)； 組合梁三點(diǎn)彎曲動(dòng)靜試驗(yàn)； 多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載試驗(yàn)； 結(jié)構(gòu)力學(xué)試驗(yàn)； 交通工具造簸試驗(yàn)。 其他需要多點(diǎn)協(xié)調(diào)可控的試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程可以根據(jù)用戶要求編制。
二、系統(tǒng)構(gòu)成 通常由以下子系統(tǒng)構(gòu)成：油源、承載框架、伺服作動(dòng)器、液壓控制系統(tǒng)、基于傳感器和PCI的軟件測(cè)量控制系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)。
1.油源 一般采用多路復(fù)合相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)。每個(gè)加載點(diǎn)對(duì)應(yīng)單獨(dú)的作動(dòng)器，配備單獨(dú)的電機(jī)油泵組，使得各加載點(diǎn)之間基本沒有液壓層面的相互干擾。為了在長(zhǎng)期不間斷工作條件下維持理想的油溫，油箱采用大容量設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)置了合適的冷卻裝置（盡可能地采用風(fēng)冷方式，以方便安裝和維護(hù)）。油箱是密封式的，選擇濾油器時(shí)亦保留了較大的冗余度，使得油源系統(tǒng)維護(hù)工作量變得很小，通常工況下3年以內(nèi)不需要更換濾油器和補(bǔ)充液壓油。
承載框架 作為有30多年歷史的試驗(yàn)機(jī)廠（浙江競(jìng)遠(yuǎn)機(jī)械設(shè)備有限公司），我們有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師隊(duì)伍和從鑄造到鈑金的完整的機(jī)加工能力，從設(shè)計(jì)到制造、檢驗(yàn)均處于范圍內(nèi)，可以根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)和制作多種規(guī)格的承載框架和反力墻。
3.伺服作動(dòng)器 作動(dòng)器在設(shè)計(jì)上主要根據(jù)系統(tǒng)的總體性能要求來(lái)確定作動(dòng)器的間隙、摩擦、泄漏等諸多參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)和確定的各參數(shù)進(jìn)行綜合調(diào)整，優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲得系統(tǒng)所需的諧振頻率及液壓固有頻率。這樣可以發(fā)送機(jī)構(gòu)諧振與液壓系統(tǒng)的耦合所造成的低頻小阻尼綜合諧振狀態(tài)，提高系統(tǒng)的頻響和工作穩(wěn)定性。動(dòng)密封件全部采用進(jìn)口，保證了低摩擦、無(wú)外漏、無(wú)爬行、無(wú)澀滯、高響應(yīng)、長(zhǎng)壽命，滿足了伺服作動(dòng)器靜態(tài)精度、動(dòng)態(tài)品質(zhì)的要求；活塞桿的機(jī)械加工是屬于超精加工，其工藝非?？季?。活塞桿上的硬鉻電鍍層經(jīng)過(guò)磨削與拋光，其粗糙度小于Ra0.2μ，活塞桿表面形成鏡面，這是保證活塞桿不泄漏的重要條件；位移傳感器內(nèi)置，傳感鐵芯運(yùn)動(dòng)不受外來(lái)干擾，克服了旋轉(zhuǎn)影響，降低了故障率。
4.液壓控制系統(tǒng) 系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件電液伺服閥采用世界美國(guó)MOOG的產(chǎn)品，具有精度高、靈敏度好、盲區(qū)小、響應(yīng)快、性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，是靜態(tài)試驗(yàn)和低頻動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備中液壓控制的品牌。針對(duì)MOOG閥對(duì)油液清潔度要求較高的特點(diǎn)，在裝機(jī)調(diào)試前安排有專門的液壓系統(tǒng)清潔工藝，有效地解決了這個(gè)問(wèn)題，至今未發(fā)生使用中閥堵塞引起的故障。 液壓系統(tǒng)中其他元器件均采用國(guó)內(nèi)的立新產(chǎn)品。
5. 基于傳感器和PCI的軟件測(cè)量控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)硬件和軟件都具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可以根據(jù)實(shí)際需要隨時(shí)作出調(diào)整和修改。在性能相同或相近的同時(shí)，維護(hù)成本與使用進(jìn)口控制器相比低很多。 系統(tǒng)硬件采用基于PCI總線的插卡式方案，具有與PC機(jī)兼容性好，速度快的特點(diǎn)。全卡數(shù)字化設(shè)計(jì)，沒有任何模擬調(diào)整環(huán)節(jié)，板卡質(zhì)量取決于設(shè)計(jì)、制作工藝和元器件質(zhì)量，因此性能十分穩(wěn)定，通用性和一致性亦很好。在A/D轉(zhuǎn)換模塊中沒有過(guò)于追求高分辨率，采用的是兼顧高速和高位的16位A/D轉(zhuǎn)換芯片，使得系統(tǒng)在具備足夠的靜態(tài)精度的同時(shí)擁有較高的采樣和轉(zhuǎn)換速度，兼顧了靜態(tài)試驗(yàn)和低頻動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，可以勝任試驗(yàn)數(shù)據(jù)大速率變化的要求。 基于WINDOWS XP環(huán)境，采用的控制軟件已歷經(jīng)近十年的大量用戶使用，經(jīng)歷了多次的改版和升級(jí)，其內(nèi)核可稱得上是千錘百煉，鍛造出了穩(wěn)定、高效的特點(diǎn)?；谠搩?nèi)核的軟件人機(jī)界面不僅提供了通常的三閉環(huán)（力，位移、變形）控制方式及其切換，在數(shù)據(jù)處理部分還提供了完善的工具，具備逐點(diǎn)分析、區(qū)間放大、多條曲線疊加等功能。報(bào)告輸出界面可以根據(jù)用戶的要求和習(xí)慣隨時(shí)作出調(diào)整。
6.電氣控制系統(tǒng) 電氣部件全部采用品牌產(chǎn)品，操作人員所接觸的按鈕、開關(guān)都使用24V直流供電，保證電氣安全。
三、性能指標(biāo) 1. 采用力傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)力的無(wú)慣性測(cè)量 試驗(yàn)力量程：0～99% 試驗(yàn)力測(cè)量范圍：2～99%FS（可擴(kuò)展為0.4～99%FS） 試驗(yàn)力測(cè)量誤差：±1%（可擴(kuò)展為±0.5%） 試驗(yàn)力值顯示：計(jì)算機(jī)屏幕顯示直讀數(shù)。 2. 采用引伸計(jì)測(cè)量試樣標(biāo)距內(nèi)變形 變形測(cè)量范圍：2～99% FS（連續(xù)全量程測(cè)量不分檔） 變形測(cè)量誤差：±0.5% FS（非金屬及專用引伸計(jì)另計(jì)） 變形值顯示：計(jì)算機(jī)屏幕顯示直讀數(shù)。 3. 采用內(nèi)置磁致伸縮傳感器測(cè)量活塞位移，位移值由計(jì)算機(jī)屏幕顯示。 位移分辨率：0.01mm 4. 速度控制 ① 試驗(yàn)力等速率控制：0.1～99% FS /min 控制范圍：2～99% FS 等速率控制精度：±1% 設(shè)定值 ② 變形等速率控制：0.1～99% FS /min 控制范圍：2～99% FS 等速率控制精度：±1% 設(shè)定值 ③ 位移等速率控制：0.5～50mm /min 等速率控制精度：±1 % 設(shè)定值 ④ 恒試驗(yàn)力、恒變形、恒位移速率控制：控制精度：±1% 設(shè)定值 5.多點(diǎn)協(xié)調(diào)能力 具備：在任意加載點(diǎn)以任意加載速度（力、位移、變形）加載，達(dá)到后保持設(shè)定的時(shí)間； 在任意幾個(gè)加載點(diǎn)以相同或不同的加載速度加載，達(dá)到后各自保持設(shè)定的時(shí)間； 在上述2種情況下，無(wú)論保載與否，亦可以任意設(shè)定速率卸載。
