山东国量仪器设备有限公司

GLCD预埋槽道螺栓疲劳试验机技术方案

一、简介：

预埋槽道螺栓疲劳试验机采用“单元化、模块化、标准化”开发理念，吸取国际先进电液伺服动态试验机技术，结合国内用户的实际使用状况设计而成。电液伺服动态试验机的关键配套元件选用国际、国内同类产品的著名品牌产品。大大提高了系统的稳定性和可靠性，系统的关键单元和元件均采用当今国际先进技术制造，整个试验系统的整体性能与国际著名动态试验机公司产品技术水平相当。该系列产品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特点。

预埋槽道疲劳试验机是我公司研制的系列动静万能试验机产品之一。试验机主机、恒压伺服泵站、液压夹头等关键部件为我公司设计制造，伺服阀、密封件等关键外购件均选用国际、国内同类产品的著名品牌产品，大大提高了系统的稳定性和可靠性，试验机的整体性能与国际先进产品技术水平相当。符合TBT/T3329-2013、GB/T3075、JJG556-2011、TB/T2074-2010、GB/T37613-2019、TBT/T2074-2010、JG/T160-2017等相关标准要求。

二、方案描述：

250 kN电液伺服动静万能试验机主要由一台主机(上置250kN伺服直线作动器)、液压夹头及其液压驱动模块、一套恒压伺服泵站（流量70L/min、系统压力21MPa）、全数字单通道伺服控制器以及计算机打印机、相关试验软件、其它必要的附件等组成。

工作原理图和控制框图参看附图1、2。

图1系统工作原理图

图2 系统控制框图

附图3：主机照片（以实物为准）

1、主机：主机为双立柱框架式结构， 250kN伺服直线作动器上置于主机框架内部。强迫液压夹头分别安装在横梁和作动器活塞杆顶端。主机横梁调整采用液压升降、液压夹紧、弹性松开式结构，保证试验过程中横梁稳固可靠，同时保证在非试验状态时横梁保持锁止不动。立柱外表面采用电镀硬铬处理，可有效增加立柱抗磨损能力，提高防腐蚀能力，同时增加主机外形的美观程度。

试验机主机具有结构紧凑、横梁升降自如、机架刚度高、试件夹持可靠、对中性好、装夹方便等特点，并可配备各种夹具和环境试验装置以扩展试验功能。

1．1、主机为双立柱框架式结构，双立柱外表面采用电镀硬铬处理，进一步提高外形的美观程度，同时提高防腐蚀能力；

1．2、横梁可升降用于调整试验空间，横梁调整采用液压升降、液压夹紧、弹性松开式结构，保证试验的稳固可靠，同时保证在非试验状态时横梁保持锁止不动；

1．3、横梁运动（升降、锁紧）由横梁驱动模块控制两只夹紧油缸和两只升降油缸协调工作完成，驱动模块采用专用手动转阀控制，零泄露，可保证试验的可靠性；

1．4、动态负荷传感器安装在横梁下端面，用于测量试验负荷。

1．5、主机工作台前方设计试样装夹、横梁运动和急停操作按钮，便于试验员方便操作。

1．6、夹具：根据需方提供的具体标准要求或图纸设计专用夹具。

主机结构介绍

2.1、伺服直线动器（德国技术）：

伺服直线作动器是试验系统的核心部件，试验系统通过作动器输出试验力。由作动器主体、液压控制模块和传感器组成。

作动器使用德国技术，静压支撑作动器

液体静压技术主要包括液体静压轴承和液体静压导轨，它具有一系列的优点，纯液体摩擦，摩擦系数小；无金属间直接接触，磨损小，能长期保持高精度；速度范围大，即可用于高速，也可用于低速，在0.005MM/min的低速下；控制精度高等特点。在液压伺服控制中，由于对位置、速度或力的控制精度要求很高，在采用传统密封方式的液压伺服缸不能满足高精度，高频率，高速度的要求时，推荐使用静压支撑油缸。

★工作油压：21MPa。

★频响一般为100Hz。

★最大速度：4m/s

★输出力：±50kN

★行程：±75mm

★结构形式：双出杆静压支撑结构，没有摩擦和磨损。

★导向及活塞部分使用特殊非金属涂层，具有自润滑性及可修复性。

伺服作动器的关键技术：活塞的运动导向是靠高压力的液压油，无金属间的直接接触，运动部位没有磨损；且没有普通橡胶密封发热、磨损、阻尼、漏油等问题，所以具有很高的频响，在动态试验时才能有很好的反馈能力，提高控制了精度。因为没有磨损，所以作动器的寿命无限长。

原理结构示意图如下：

活塞杆不受偏载时                     活塞杆受到偏载力时

静压轴承技术就是让作动器的活塞杆置于作动器的缸体中心，并时刻“悬浮”在高压油膜上，油膜充盈在活塞杆和缸壁之间，使活塞杆和缸壁彼此分开而不直接接触。

高压油通过间隙节流口产生高压油膜，同时促使高压油膜把活塞杆时刻“悬浮在”缸体的中心。当活塞受到偏载时，活塞位置的变化导致各方向的节流间隙改变，节流间隙减小的一侧静压腔压力升高，产生更大的支撑力维持活塞的平衡。

位移传感器和活塞杆同轴安装，保证测量的准确性，本产品标准配置为阜新公司产品。

负荷传感器采用ZEMIC轮辐式高刚度传感器，抗侧向力能力高，频响高，可以承受300%过载。负荷传感器用于性能测量，动态精度保证在±1%，负荷过载时会发生变化，试验台会自动停机，避免力过大损坏设备。

伺服阀：采用MOOG公司的伺服阀。

3、静音式恒压伺服泵站：

泵站主要由底板、油箱、油泵，电机组、阀块、管路、冷却系统等部分组成。用于提供试验机工作的动力。

3．1、泵站油箱采用全封闭设计，可有效防止外界杂质进入液压系统对液压油的污染。油箱材料采用不锈钢板，可有效防止金属腐蚀对液压油产生的污染。

3．2、采用油浸式电机串联双弹性支撑方式，进一步减少泵站噪音。

3．3、油泵采用低噪音直线共轭内啮合齿轮泵。直线共额内啮合齿轮泵特点：在液压行业被喻为“永不磨损的油泵”，用于高、精、尖液压系统。国际上几大著名公司把它作为品牌产品来开发和推广，以确保在液压行业的领先地位。与叶片泵、柱塞泵相比，直线共额内啮合齿轮泵低噪音、无脉动、长寿命等卓越性能。低噪音：直线共额内啮合齿轮泵其卓越特性为特殊齿轮设计，齿轮齿廊为直线，齿圈齿廓为直线共额线，工作时几乎没有困油区，即使在高速运转，音频仍平稳平和。长寿命：直线共额内啮合齿轮泵其长寿命特性取决于耐磨性，内部机械表面及各功能零件之间有一层油膜保护层，几乎没有磨损，即使使用一般液压油，也不易磨损机件。另外，采用双级加压承担压力差的原理，在增加工作压力的同时，也改善了泵工作条件，延长泵的使用寿命；

3．4、由主溢流阀、蓄能器、副主溢流阀、副溢流阀和换向阀、精密滤油器组成的高低压软切换液压模块用于控制泵站输出压力；

3．5、泵站具有低压启动、高压切换的工作模式，可有效减轻液压系统的冲击；

3．6、泵站配置冷却器一套，用于液压系统冷却；

3．7、泵站配置双电接点温控表，液位控制计；具有油温（低于10ºC、高于55ºC）、液位、滤油器堵塞报警和停车保护功能

3．8、泵站配置液压管件和高压胶管，保证系统无泄漏；

4、伺服阀

采用全球知名品牌MOOG公司的高性能G761系列伺服阀，具有高频、高响应等特点，性能稳定、寿命长，产品一致好。在高端动态疲劳试验机上广泛应用。

5.载荷传感器

²  高精度、疲劳级载荷传感器,具有300%的抗过载能力；

²  具有温度补偿功能，高信噪比；

²  线性精度达到0.03%;

²  具有偏载补偿功能；

²  0.0015%/°C 的温度影响;

²  具有环境的气压补充功能；

²  可采用分流标定法进行标定；

²  E74 NIST可溯源拉压双向标定。

6.位移传感器

使用阜新电测的LVDT式位移传感器，频率响应高，动态特性好，传感器线性度0.2%

7.控制器及软件

采用我公司自主开发的RX100型控制器

RX100控制器为基于经典PID 偏差控制的全数字控制器，为独立控制器，通过以太网与上位机通讯。采用双CPU分别用于控制和数据管理，保证了高频高速时的控制速率及控制精度。单通道系统可配置三路数字万能调理器和一路阀驱动器用于完成信号的测量和控制。多通道系统可扩展为2通道，按实际需要选配调理器和阀驱动器。控制方式可为任意控制通道调理器信号如负荷、位移及变形等。可在液压站开启状态下平滑切换控制方式；函数发生器及实际控制频率为0.001—100Hz；控制波形有：正弦、方波、三角波、单调波（斜波）、组合波等；并带有多路数字表头可实时显示测量信号；全部操作和设置通过上位计算机系统软件虚拟面板实现；面向用户开放的DLL，方便用户按不同要求自行扩展或独立编程完成上位机软件。系统缺省配置基本试验软件用于完成常规疲劳试验及数据存储。可选配多任务软件，为用户提供一个创造性的试验环境，丰富的试验及数据存储方法；可实现疲劳次数预置、断裂停机、限位保护锁停指示等功能。具有峰谷控制补偿功能，来保证控制精度。具有数据自动存储功能；控制系统提供多路数字IO接口能够完成软件启动液压站及引入液压相关报警数据，便于在试验过程中实现互锁功能。

（RX100型控制器外形示意图）

RX100试验软件

此款试验软件可以完成常规疲劳试验及数据存储，

软件技术指标：

*软件运行于WIN7/WIN10平台。

*闭环控制速率：10kHz.

*采样:200KHz

*函数发生器频率：0.01～100Hz。

*试验频率：0.01～100Hz。

*控制方式：多种控制方式（如位移、负荷、变形等），可平滑切换。

*函数发生器波形：正弦波、方波、斜波、三角波、自定义波形等。

*控制补偿：完善的自适应峰谷补偿功能。操作者几乎不用调节整定参数。

主要技术性能指标：

1、最大静态试验力：±250kN

   最大动态试验力；±250kN

2、动态精度：±1%

3、静态精度：±0.5%

4、液压升降，液压锁紧

5、力示值精度：±0.5%（静态）

6、位移分辨力：0.001mm

7、变型精度：±0.5%

8、试验频率：0.01～50Hz（满量程3Hz时幅值为±5mm）

9、作动器行程范围： 0-150mm ±75mm

10、试验力测量范围： 1～100%（全程不分档）；测量精度：±1% F.S

11、试验力平均负荷波动度：±1%;

12、试验力动态负荷波动度：±1%；

13、试验波形：矩形波、三角波、方波、正弦波、锯齿波、及用户自定义波形。

14、疲劳次数：1×10⁹（任意可设）

15、控制方式:力、位移、变形PID 闭环控制，并可实现任意控制模式的平滑无扰切换。

16、计数误差：≤±1%

17、圆形试样夹持范围：Φ5-Φ30mm

18、板型试样夹持范围：0-30mm

19、试验工作台尺寸1000mm*1000mm

20、负荷传感器：高精度疲劳级传感器3倍过载能力

21、试验空间：≥1300mm

16、配置液压泵站（静音式）：含冷却系统一套，油侵式电机，流量36L/min，压力21Mpa，噪音低于70分贝

11、配置操作计算机及打印输出设备一套。

12、试验软件：适用于 Windows试验平台下操作。与控制系统配合，可控制试验系统完成各类动静态力学性能试验，装夹不同的试验工装可实现预埋槽道的锚栓、T型螺栓、预埋混凝土中等各项试验要求。软件在控制试验系统工作的同时，具有绘制符合静态试验要求的各类试验曲线，各类试验管理、数据存储、试验报告打印等功能。

保证设备全部严格按照有关国家规定、标准生产制造和检验，确保设备无缺陷出厂，保证开箱、安装、验收合格，我公司对设备的任何缺陷及其造成的损失负责。

配置清单

用户需提供：

1、试验室总电源到油源电控柜电缆。

2、电源：三相380V  50Hz  45kW（70L/min油源强电）

单相220V  50Hz  2kW （计算机）

3、电脑桌

注：签订技术协议前由需方提供所做试验的试验方法，并附在技术协议中。

附：设备布置图，如无特殊要求，我方将按双方共同确认的布置图配置油管及各种线缆长度。如实验室有特别要求，请于签订技术协议前提供实验室平面图。

设备保证符合标准：

GB／T 3075 金属轴向疲劳试验方法

JJG 556-2011 轴向加力疲劳试验机

设备保证下列各项测试功能：

九、验收方法及步骤：

9.1我公司负责设备运输到用户现场，用户根据双方沟通确定的布置图，摆放设备就位，我公司安排人员现场协助。用户准备好电源到设备电控柜之间的电缆，冷却水等，通知我公司到现场进行调试、培训、验收等工作，货物到达现场后，我公司在用户在场情况下当面开包，共同清点、检查外观，作出验货记录，双方签字确认后开始安装调试。

9.2我公司保证货物到达用户所在地完好无损，如有缺漏、损坏，由我公司负责调换、补齐或赔偿。

9.3我公司提供完备的技术资料、装箱单、授权文件和生产厂商提供的原厂正品出货证明材料（非装箱清单组成材料）等，并派遣专业技术人员进行现场部署调试。验收合格条件如下：

9.3.1产品技术参数与采购合同一致，性能指标达到规定的标准；

9.3.2产品技术资料、装箱单、授权文件等资料齐全；

9.3.3在产品（系统）试运行期间所出现的问题得到解决，并运行正常；

9.3.4设备安装就位，电源、冷却水运行正常；

9.3.5做疲劳试验，运行3小时。

9.3.6进行2天的操作和维护培训；

9.4产品在部署调试并试运行符合要求后，才作为最终验收。

9.5用户对我公司交付的产品（包括质量、技术参数等）进行确认，并出具书面验收意见。定调试服务单及验收单，如果在一切技术指标满足技术协议情况下，因为用户原因不进行验收，我公司视为该设备已经验收，质保期从我公司完成工作之日起生效。

售后服务

服务内容

我公司保证并负责对贵校订购的我公司生产的设备其技术的先进性。

保证设备全部严格按照有关国家规定、标准生产制造和检验，确保设备无缺陷出厂，保证开箱、安装、验收合格，我公司对设备的任何缺陷及其造成的损失负责。

培训方案：

我公司将在设备运抵用户现场并接到用户通知后派遣技术熟练、称职的技术人员到达用户现场开展安装调试工作，保障提供的技术服务符合合同、技术协议或双方签订的其他承诺的相关约定。

在设备安装调试后免费对用户进行培训，培训内容包括设备的基本构造、设计原理、设备操作、软件使用、重要单元的内部结构、部件作用、一般性点检维护与维修等。

我公司技术工程师2人，邀请客户2-3人，时间2天，综合培训：

技术支持：提供转让技术文件及传授技术知识（如主机的各部分结构功能的讲解和介绍，电液伺服原理，电控原理等）；

运行方式（检测设备及其外围设备）；

故障诊断或异常情况的分析方法及进行相应的处理办法；

检测设备维护及其调整方法；

掌握检测设备的启动和停止程序，同时也包括外围设备；

检测设备的精度验收方法；

现场培训：

检测设备的实际操作；

检测设备及外围设备的开、停和操作方法；

控制器的操作；

试验参数的设定；

预维护和设备保养事项；

常见问题的处理与维护；

故障诊断与维修；

出故障或破坏时要采取的措施等。

我公司技术人员在用户现场开展各项工作期间，保证遵守用户现场的各项规章制度和安全操作规程，并服从其现场管理规范。

11.2、服务期限

设备质保期为2年。质保期自仪器验收签字之日起计算。质保期内维修及零件更换费用由我公司负担。

11.3、服务效率

在保修期内，若仪器设备出现故障，可保证在接到通知后即刻予以响应，需到现场处理时可在24-48小时内到达现场维修，维修的一切费用由我公司承担，并在5个工作日内解决合同设备的故障。非我公司责任造成的设备损坏，我公司也保证优先提供配件和维修。保修期外维修只收取维修的成本费用，不再收取其他费用，设备的配套软件终身免费升级。

供货期：见商务合同。

技术情报和资料的保密：

1本技术方案属于我公司技术资料，用户应对我方提供的技术情报和资料承担保密义务，不论本方案是否采用，本条款长期有效。

2我方对用户提供的技术情报和资料亦应承担保密义务。

其它：

本技术方案未描述之处双方协商确定