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企業(yè)新聞
金力試驗(yàn)技術(shù)微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)的概況

 

      液壓萬能試驗(yàn)機(jī)是行業(yè)量大面廣的產(chǎn)品之一,就產(chǎn)值說占試驗(yàn)機(jī)行業(yè)首位,目前大量生產(chǎn)的液壓萬能試驗(yàn)機(jī)及不帶伺服控制的試驗(yàn)機(jī),就其技術(shù)而言,已滿足不了新的國家試驗(yàn)法GB/T228-2002《金屬材料 室溫拉伸試驗(yàn)法》的要求,近10多年來雖已成功開發(fā)了電液伺服閥的閉環(huán)控制系統(tǒng),但工藝性復(fù)雜、價(jià)格高,使用維護(hù)要求也高,由于伺服閥抗污染能力極弱,尤其對(duì)靜態(tài)電液伺服試驗(yàn)機(jī)間隙密封的柱塞油缸,更易引起油質(zhì)污染,阻塞伺服閥使試驗(yàn)機(jī)無法長期正常運(yùn)行。為滿足用戶質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)產(chǎn)品的需求,一種新型的高科技產(chǎn)品,采用電液比例閥為控制元件的微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)廣泛投入市場。
      由于采用抗污染能力極強(qiáng)的電液比例閥作控制元件,可使設(shè)備實(shí)現(xiàn)長期無故障運(yùn)行,同時(shí)采用微機(jī)數(shù)字閉環(huán)控制使設(shè)備穩(wěn)定性有更大提高,使該機(jī)可對(duì)各種材料進(jìn)行拉、壓、彎、剪、低頻循環(huán)及各種組合波形的電液伺服控制,其主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到現(xiàn)代國際-先進(jìn)水平,是工礦、企業(yè)、質(zhì)檢單位、學(xué)校及科研單位的理想檢測(cè)設(shè)備。
 
. 當(dāng)前國內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)概況
      隨著試驗(yàn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外生產(chǎn)的微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),在技術(shù)方面存在著很大的差別。
      在測(cè)量技術(shù)方面:測(cè)量系統(tǒng)分交流放大和直流放大,國內(nèi)大多數(shù)廠家均采用的是直流放大器,而零點(diǎn)飄移、溫度飄移及長時(shí)飄移是直流放大器難以解決的技術(shù)難題。
      目前試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量系統(tǒng)大致可歸為三種:
1、分檔的測(cè)量系統(tǒng):即分檔測(cè)量放大器。事先選擇好檔位,只能在該檔的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量試驗(yàn)。試驗(yàn)機(jī)測(cè)量范圍比較小。如果對(duì)不了解的材料進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),選擇檔位的不同會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度,如果檔位選擇錯(cuò)誤,還會(huì)造成試驗(yàn)無法完成。
2、內(nèi)部換檔的測(cè)量系統(tǒng):表面上是連續(xù)測(cè)量不分檔,可達(dá)到1/200000分辨率,實(shí)際上是內(nèi)部分檔,自動(dòng)換檔的產(chǎn)品。一般是從最低檔開始,在該檔測(cè)量范圍不夠時(shí)自動(dòng)換到上一檔,但在換檔瞬間電壓會(huì)出現(xiàn)階躍變化,產(chǎn)生測(cè)量突跳,對(duì)伺服連續(xù)控制會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,嚴(yán)重影響控制效果和控制精度。顯示的曲線應(yīng)為局部震蕩曲線,而在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出的平滑曲線,是被人為用軟件處理后的不真實(shí)曲線,這樣的曲線無法真實(shí)反映試樣本身的特性。
3、連續(xù)測(cè)量不分檔的測(cè)量系統(tǒng):還有一種是以金力公司產(chǎn)品國產(chǎn)測(cè)量系統(tǒng)(進(jìn)口元件制造)和德國進(jìn)口的DoLi電箱為代表的,真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量不分檔,達(dá)到了1/200000測(cè)量分辨率。
 
      只有實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量不分檔,才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)量程的連續(xù)勻速控制。才能實(shí)現(xiàn)等應(yīng)力、等應(yīng)變、等位移、恒應(yīng)力、恒應(yīng)變、恒位移等多種控制方式在試驗(yàn)過程中的任意平滑切換。
      在控制技術(shù)方面:只有高精度連續(xù)測(cè)量,才能實(shí)現(xiàn)高精度的連續(xù)控制。還有開環(huán)控制與閉環(huán)控制的區(qū)別。
      近年來發(fā)展了三種不同控制方式;一種是電液伺服閥控制,一種是采用具有速度控制器的壓力閥控制,第三種是寬流量范圍的比例閥控制,除了控制系統(tǒng)外,還采用高精度力與位移測(cè)量系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)采集處理等技術(shù),在功能上達(dá)到甚至超過電子萬能試驗(yàn)機(jī),尤其在大負(fù)荷上液壓萬能試驗(yàn)機(jī)及各種壓力試驗(yàn)機(jī)具有更大的優(yōu)勢(shì)。
 
      日本島津UEH型及美國STEX公司的HVL型液壓萬能試驗(yàn)機(jī)均采用電液伺服閥控制雙向油缸;負(fù)荷、變形、位移控制由電液伺服閉環(huán)控制,同時(shí)具有電子測(cè)量和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理功能,電液伺服閥的優(yōu)點(diǎn)是靜動(dòng)態(tài)性能良好,分辨率高、滯環(huán)小、線性度高、工作范圍廣更適合動(dòng)態(tài)電液伺服試驗(yàn)機(jī)。其缺點(diǎn)是用于靜態(tài)液壓萬能試驗(yàn)機(jī)上未能發(fā)揮其特點(diǎn),使其造價(jià)提高、由于對(duì)液壓油的清潔度要求較高故其抗污染能力較差、因此故障率較高,另由于須高壓企動(dòng)使其工作噪聲較大,油溫升高快,需配水冷卻裝置。
西德申克公司的UPM液壓萬能試驗(yàn)機(jī)其控制原理是由速度控制器控制力矩電機(jī)而帶動(dòng)壓力控制閥施加負(fù)荷,并具有速度電流反饋,是一種傳統(tǒng)的控制方式。由于其不能實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制故電液伺服試驗(yàn)機(jī)的一些功能難以實(shí)現(xiàn)。
 
      金力公司生產(chǎn)的是采用電液比例閥座控制元件配備真正全數(shù)字式閉環(huán)伺服控制系統(tǒng),結(jié)合高精度寬范圍的測(cè)量的系統(tǒng),配備精確的主機(jī)及液壓伺服系統(tǒng),使得各種控制方式(等應(yīng)力、等應(yīng)變、等位移、恒應(yīng)力、恒應(yīng)變、恒位移)控制精度遠(yuǎn)優(yōu)于±0.5%設(shè)定值。無級(jí)調(diào)速,各種控制速度及控制方式可在試驗(yàn)過程中任意平滑切換??勺孕性O(shè)置控制參數(shù), 實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)運(yùn)行,可進(jìn)行三角波、正弦波、梯波等低周循環(huán)及用戶自行設(shè)計(jì)的各種組合波形試驗(yàn)。
      目前由于真正的全量程連續(xù)測(cè)量的測(cè)量技術(shù),多數(shù)廠家尚無能力解決,多數(shù)采用的內(nèi)部分檔、自動(dòng)換檔產(chǎn)品。而且有的廠家采用假閉環(huán)即開環(huán)控制。對(duì)電子萬能試驗(yàn)機(jī)來說,由于是機(jī)械無間隙傳動(dòng),因此等位移、等應(yīng)變控制影響不大,而對(duì)等應(yīng)力控制,對(duì)不均勻的材料來說實(shí)在談不到控制精度這一問題了。而對(duì)于電液伺服試驗(yàn)機(jī)來說,由于各種閥及缸存在著內(nèi)泄,是非理想的執(zhí)行元件,因此各廠家就連控制精度都無法提出,因?yàn)殚_環(huán)控制根本做不到。對(duì)于剛性材料在變形均勻時(shí),稍好的控制精度能達(dá)到5%,而對(duì)于變形不均勻、力突然變化較大的材料,如水泥、混泥土塊等,控制精度就無法談了。

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