山东国量仪器设备有限公司
5000kN 微机控制电液伺服卧式
拉力试验机
技术方案
该试验机采用机架整体钢板焊接框架结构，5000kN单出杆中心型双作用伺服油缸安装与油缸座内，通过负荷传感器连接于移动横梁上，由移动横梁、油缸、两拉杆及前拉头座组成施加试验力反向架，在加力框架内安装有可移动后拉头座，前后拉头座分别连接试样，并通过油缸带动力给试样施加试验力，根据试样规格长度可有级调整移动拉头座位置，用于调整拉伸空间，采用液压夹紧联接试样，油路采用手动阀加载控制试验过程，高精度负荷传感器测力，计算机屏幕显示试验力及试验曲线，按试验方法的要求自动处理试验数据，本机专用于螺栓进行拉伸及破断试验力。
第一部分 技术方案整体简述
一、整机组合
主机系统；
油源系统；
微机采集系统
电气控制柜
位移测量系统
拉头附具
防护装置
二、主机系统（见图片1）：
主机部分主要由油缸座、1000Kn双作用单出杆油缸、移动横梁、拉杆、油缸座、两侧框架及前后拉头座及高精度负荷传感器等部件组成。
油缸座、框架采用钢板焊接结构，移动横梁和前后拉头座采用整体铸钢结构、油缸座、框架及后拉头座形成受力框架。
前后拉头座、调节横梁装有液压夹紧附具（连杆夹具），单出杆双作用低摩擦活塞缸在液压油的作用下带动移动横梁运动，从而将试验力施加到试样上。后拉头座与受力框架之间采用上下手动插销联接，用于有级调整试验空间，通过控制阀来实现试验的试样拉伸试验。
机外形示意图片
三、油源（泵站）系统：（见图2
如图2，油源系统由主副油泵电机组、油箱（含阀组及配套设施）、管路系统、强电系统四大部分组成。
图2 油源布局示意图
1、油泵电机组采用立式平面布局，整套系统按照节能、布局简洁的原则进行设计。详见第二部分油源系统技术说明。
2、主油箱：容积150升。配电子式油温、油位计，压力过滤器等并带有油温、液位、油阻保护与指示装置，根据油路的使用要求配相应高精度的滤油装置。
3、管路系统：油箱至主机系统的管路以及主机上固定部分的管路采用无缝钢管连接，主机上移动部分各油缸采用高压软管联接。（液压夹紧缸、主加载油缸的液压管路采用高压软管联接）。
4、强电系统：操作控制台采用一体化台式结构，布置于试验操作区，并有专门设计的操作面板使各类试验操作一目了然。
四、控制系统：
1、采用以计算机为核心的试验数据采集系统，手动加载完成试验过程；
2、采用PC机，windows2000/XP操作系统，并以良好的用户界面实现试验需要的各类数据显示、曲线绘制、数据处理及存储功能。
3、采用计算机手动控制阀控制试验力的加载，操作方便；
4、采用（高精度负荷传感器、位移传感器）
5、高精度负荷传感器测量应力（试验力）；
6、打印机打印试验报告；
7、软件及用户界面：中文WindowsXP平台下开放式、图示化、易操作的试验软件。用微机完成整机试验参数的设定、工作状态、数据采集、处理分析、显示打印试验结果等功能。可根据国家标准国际标准或用户提供的标准测量各种钢丝绳的物理性能，并对试验数据进行统计处理和判断，然后输出各种要求格式的试验报告和特性曲线图样
试验机专用DocerPCI卡板式伺服放大器：
a、 为可插拔式PC卡板，应用先进的计算机总线控制技术专为试验机设计，有程控模拟放大器，A/D转换，数字量采集通道，数字量I/O等；
b、该专用测控卡与PC机组成单卡测控系统，可直接与传感器相连接，进行测控和数据采集，使复杂的测控和数据采集系统变的简洁可靠；
c、采用计算机总线技术，直接插入计算机扩展槽内，全数字电路，调零、增益调整等均通过软件实现，是试验机测控技术发展的最新产品单元；
d、增益可编程串级放大器，可得到不同增益的放大倍数；
e、传感器供桥电源与A/D芯片的基准电压共用同一电压，整个测量系统同比衰减，实现了供桥电源的硬件补偿技术；
f、通过多位A/D转换满足系统的灵敏度和分辨率要求，避免了软件倍频方法降低系统的特性；
8、WinTEST测控软件系统：
软件主要功能特点：
1）操作系统WindowsXP/2000平台下，全中文操作界面。系统集数据处理、数据分析于一体；
2）具有试验力、位移、应力、应变等多种全数字闭环/开环控制功能，各控制模式可自由平滑切换；
3）计算机屏幕显示试验力、油缸位移、加载速率、变形试验数据，绘制时间-试验力/变形、变形-试验力等多种试验曲线；
4）自动进行数据处理，数据处理方法满足GB228-2002、标准要求，如上下屈服点、最大力点、各类规定非比例应力点、各类规定全伸长应力点等；同时满足多种国际国内标准，如ISO6892-1998、EN10002-1:2001以及ASTM等相关标准；
5）软件集成了多种专项材料试验方法标准，可按照这些标准的特殊需要进行相关的试验操作与数据
6）处理。如GB/T5224-2003/
ISO6934-4:1991/ ASTM A 416/A416M/预应力混凝土用钢绞线、GB1499-1998钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、GB13013-91钢筋混凝土用热轧光圆钢筋、GB/T701-1997低碳钢热轧圆盘条等。
7）具备功能完整的试验过程“编程”功能，可编程步数达100 步，并可根据需要任意扩展，完成任意复杂、任意控制模式切换的试验过程编辑。同时提供数据分析功能，满足试验人员进行试验分析及进行特殊试验的数据处理；
8）可选择多种国际通用单位，如国际单位（SI 制）、米制单位以及西方传统单位制等，并具有多种语言转换接口，系统可方便地在各种语言环境中使用（需定制），以适应各种国际标准的数据处理要求；
9）系统具有完整的文件操作功能用于试验曲线、试验数据、试验参数、系统参数的储存；同时，试验数据亦可以文本方式进行存储，以便于用户利用通用商业处理软件进行二次数据处理；
10） 软件设计针对试验操作的快速性与方便性，采取特别设计方法满足大批量工艺试验需要，并具有单件试验报表输出和批量试验报表输出打印功能，同时具备手工数据处理功能，适合于用户进行各类复杂的数据分析；
11） 软件支持各类商用打印机打印试验报告；
12） 系统采用密码方式分级管理。系统参数对专家级用户全部开放，既保证了系统的使用灵活性，又可以使试验系统的使用安全可靠；
9、控制系统具有过载、超设定、断电、活塞到达极限位置等保护功能；
10、系统主要操作试验界面：
10.1 系统主菜单界面
  
 
 
10.2 系统主要管理菜单界面
 
10.3 数据实时显示区界面
10.4 系统主要设置界
10.5 试样选择区主要界面
 
10.6 操作面板主要界面
      
10.7 系统标定主要界面
10.8 试验数据处理选项界面
 
10.9 PID及伺服阀参数调整界面
 
10.10保护选项界面
 
10.11 试验曲线
10.12 Excel模板
10.13软件提供曲线叠加功能，便于进行成批试验结果比较。
10．14专项材料试验方法标准选用
10.15软件系统实行分级管理，系统参数对专家级用户全部开放，既保证了系统的使用灵
活性，又可以使试验系统免受恶意与无意的人为破坏，保证了系统的使用安全可靠。
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第二部分 技术方案分项描述
一、主机说明
a. 前后油缸座、钢板焊接框架、移动横梁、拉头座形成受力框架；
b. 移动横梁采手动调整试验空间（有级调整步距为400mmm），手动插销；
c.1000kN主油缸作动器内置于油缸座内；
d.主机外形在满足卧式试验设备技术要求的基础上进行设计，造型简洁明快、比例协调、色彩搭配合理，使试验设备的稳定性、安全性、美观性达到完美的统一。
二、前后拉头座：
前后拉头座采用铸钢形式，液压夹紧安装在（内置式）拉头座中。整个前后拉头通过传感器与油缸活塞杆相联并移动横梁连成一受力整体，为了保证前后拉头座移动的稳定性，配有导轮沿主机框架前后移动。
三、移动横梁座：
移动横梁采用铸钢形式，并配有导轮沿主机框架前后移动，配有手动传销装置有级调整试验空间。
13） 试验空间最大调整范围1050mm。
14） 为了保证后移动夹头座的稳定性，后移动夹头座配有导轮沿主机框架前后移动，保证穿销装置的定位准确。
四、加载器技术说明：
1000kN主油缸加载器（作动器）
1）单出杆双作用结构方式，采用精密加工技术制作；
2）采用进口格莱圈－斯特封密封元器件，保证油缸活塞间的低阻尼特性；
3）采用高精度负荷传感器实现轴向5000kN试验力的测量，采用5000码/转的高分辨率拉线式光电编码器，保证位移（变形）精度及控制精度；
4）活塞杆头部直接安装与高精度负荷传感器联接，保证对试件拉力测力精度。
四、油源系统
加载器部分液压原理：油泵电机组从油箱中吸取液压油后，液压油通过单向阀、高压滤油器、安全阀、电磁溢流阀稳压进入手动加载阀。手动控制开口大小，从而完成整个试验进程。
液压夹紧原理：油泵电机组从油箱中吸取液压油后，液压油通过单向阀、高压滤油器、电磁溢流阀、节流阀进入各个油缸附近的电磁换向阀。采用电气系统根据试验需要来控制电磁换向阀的方向，从而完成夹紧动作。
1、一套10L/min最大25Mpa自适应高压泵组：
1）应用于5000kN主加载器加载及空程复位；
2）采用国内知名品牌电机，低噪声高、高压齿轮泵；
2、二级过滤（油泵吸油口，过滤精度100μ;油源出口，过滤精度10μ）装置，保证比例伺服阀在高清洁度的环境下工作；
3、电机安装配置减振装置（选用减振垫），以减小振动和噪音；
4、油箱：
a、全封闭标准伺服油箱；
b、具有温度测量、油位显示功能；
五、控制系统：
1.双通道控制板全部采用数字化电路，结构一致，提高了各通道的互换性；
2.计算机屏幕完成集成的数据实时显示与试验曲线显示功能，界面友好；
3.数据存储功能完善，可进行历史数据再现与图形显示，可直接和后续打印、分析统计与处理试验数据。
六、位移测量系统
位移测量装置直接固定于试件上，采用5000线拉线式光电编码器测量试件变形
第三部分 主要技术指标
一、主要技术参数：
（一）技术规格:
1. 最大试验力：5000kN；
2. 试验力测量范围：2-100%FS；
3.拉伸试验最大间距（不含活塞行程）：300mm：
4.拉伸调整范围：300；;
5.活塞行程：300mm；
6．位移（变形）测量：采用拉线光电编码器进行传移测量，位移分辨率最小可达0.01mm，
7.油缸加载速度、拉伸速度100mm/min；
10.具有完整的安全保护装置：防护罩两大两小（直线轴承轨道式）
11.控制方式和数据处理：手动加载及计算机数据采集（试验力、位移、变形）图形采集处理等。
12.可显示多种试验曲线：试验力(应力)-时间、试验力(应力)-位移（变形）等，具有试验力、位移（变形）、时间及试验曲线动态显示等功能。
（二）技术参数及控制精度：
1.试验力测量：
1).试验力量程(kn):5000;
2).试验力测量范围(kn):2-100% 连续全量程测量不分档
3).试验机示值误差:≤±1%
4).试验力值显示方式:计算机实时采集存储及屏幕显示实时读数
2.位移（变形）测量
1).位移量程(mm):0-300(油缸行程)
2).位移分辨率(mm):0.01
3).位移测量示值误差：≤±1%4).位移值显示方式：计算机实时采集存储及屏幕显示实时读数
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第四部分 系统配置清单
一、主机系统：
1.5000Kn单出杆双作用低摩擦伺服缸
采用进口密封件密封，密封可靠、使用平稳，确保液压缸的使用寿命。
2.前后钳口座
3.移动横梁
4.前后拉头座
5.穿销装置及移动装置
6.主机框架（采用钢板焊接结构）
7、电线电缆
8、螺栓工装 30-70
二、控制用油源
1．主油源基本配置如下：
1) 高压低噪齿轮泵：10L/min，26Mpa；
2) 15Kw 品牌电机；
3）150L油箱；
4）高压滤油器；
5）安全阀；
6）电磁溢流阀；
7）压力表；
8）液位计等。
三、加载 卸载阀 （手动）
自制 1只
四、 计算机软件系统（包括通用控制软件和接口系统）
1. 全数字两通道实验数据采集卡 一套
2. 各类AD、ID模块 一套
3. 光电编码器测量模块 一套
4. WindowsXP工控软件 一套
5. 地脚螺栓、螺母、电线、电缆、油管等 一套；
6. 高精度负荷传感器 一只；
7. 进口密封件 一套；
8. 位移传感器（5000线拉线式光电编码器） 一只；
五、计算机系统（含计算机打印机）： 一套；
联想商用机19寸液晶显示器
HP黑白A4激光打印机
六、管路系统：一套（包括分油模块）
七、其他
1.一体化电气操作柜； 一套
2.电线电缆、辅助装置等；
3. 螺栓拉伸夹具（30-70） 一套。
八 安装调试
设备的运输由供方负责，费用由供方承担。设备到达后，设备的卸货与就位由需方完成，费用由需方自己承担。安装、接线、调试由供方负责。供方人员在需方调试时，需方应向供方调试人员提供必要的相应的帮助。
九 人员培训
设备在需方验收时，供方负责对需方的人员免费进行技术培训，使其达到独立安全操作、调整使用、日常维修维护和快速排除故障的能力；供方要求需方上述人员应具备相应的素质。
十 质保
设备在需方现场正式验收合格后，才视为正式交货。在三包期内，供方对设备出现各类故障及时免费维修服务。对非人为造成的各类零件损坏，及时免费更换。所更换的部件三包期从更换之日起重新计算。保修期外设备在使用过程中发生故障，供方及时为需方服务，二十四小时内响应，积极协助需方完成维修任务。
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