1 引言
電液伺服彈性體試驗機主要用于彈性材料及構(gòu)件的動靜態(tài)性能試驗及疲勞試驗，其試驗項目包括靜剛度試驗、動剛度試驗、彈性疲勞試驗及掃頻試驗等，用于獲得靜剛度、動剛度（K′K″）、損失角、損失系數(shù)、阻尼、疲勞極限、固有頻率等參數(shù)。
2 同類相關(guān)設(shè)備介紹
以廣州澳金生產(chǎn)研發(fā)的該類試驗機，主要特點如下：
主機結(jié)構(gòu)布置緊湊。多采用中空立柱及高剛度、清材質(zhì)衡量，并為減少立柱長度將負荷傳感器嵌裝在主機基座中，能保證在較大載荷下，主機變形對試驗結(jié)果的影響可以忽略不計，并保證在試驗頻率范圍內(nèi)不會產(chǎn)生共振。
頻響高，試驗頻率范圍較大�？蓪崿F(xiàn)0.01Hz-1000Hz的動態(tài)性能試驗和疲勞試驗，并保證動態(tài)試驗的準確性。如：10KN的試驗機，頻率可實現(xiàn)0.01Hz-1000Hz；15KN-25KN試驗機，頻率可實現(xiàn)0.01Hz-200Hz。
位移傳感器行程小，通常為40mm，保證變形測量的準確性。
軟件固定，按特定標準輸出報表，操作方便簡單。
3 國內(nèi)彈性體試驗現(xiàn)狀
當前國內(nèi)該類試驗主要采用美國及日本的彈性體試驗標準，國內(nèi)各相關(guān)行業(yè)有各自的興業(yè)標準，但暫時還沒有該類試驗的國家標準，目前尚無標準彈性體試驗機產(chǎn)品。為完成彈性體試驗，用戶通常主要通過電子拉力試驗機及液壓萬能試驗機進行靜剛度試驗；動態(tài)試驗通過標準材料疲勞試驗機來完成；而掃頻試驗等仍依靠物理法（如錘擊法）來完成。另外，由于標準材料試驗機主機剛度并不符合彈性體試驗要求，為保證試驗結(jié)果的準確性，但由于動態(tài)試驗時無法額外安裝百分表等測量裝置，通常用戶在數(shù)據(jù)處理時，減去靜剛度試驗時的系統(tǒng)誤差來保證動態(tài)試驗結(jié)果的準確性，試驗操作極為復(fù)雜。國內(nèi)用戶急需一款能夠完成以上所有試驗功能的彈性體試驗機。
4 彈性體試驗機的研發(fā)
4.1彈性體試驗機的特點
依據(jù)國內(nèi)用戶的試驗要求，參考國外相關(guān)試驗設(shè)備，課題組通過反復(fù)試驗、考核、改進，研發(fā)出符合國內(nèi)用戶試驗要求的彈性體試驗機，并形成系列產(chǎn)品。該類試驗機特點如下：
（1）彈性體試驗機負荷范圍：20KN-250KN，位移行程：100mm-150mm。
（2）主機立柱及橫梁剛度高，保證在較大載荷下，主機變形對試驗結(jié)果影響可以忽略不計。
（3）試驗頻率范圍較大，可實現(xiàn)0.01Hz-30Hz的動態(tài)性能試驗和疲勞試驗。
（4）根據(jù)用戶要求，采用通用軟件及專用軟件兩種方式，前者用戶可根據(jù)存儲數(shù)據(jù)，自行計算試驗結(jié)果，后者可按特定標準輸出報表。能夠根據(jù)用戶要求編輯特定試驗，方便用戶根據(jù)不同試驗方法進行試驗，操作方便簡單。
4.2 彈性體試驗機的結(jié)構(gòu)
彈性體試驗機包括主機、液壓站、控制系統(tǒng)等。
（1）主機單元
主機（見圖1）包括主機框架、作動器、工裝夾具等。機架采用雙立柱結(jié)構(gòu)，由于本機主要用于彈性體試驗，為保證精度，采用彈性體專用試驗機主機框架，其剛度大，作動器抗側(cè)向力能力強。主機橫梁通過按鈕控制進行升降，便于調(diào)整試驗空間，供大尺寸試件安裝。作動器具有低摩擦、低阻尼及良好的抗側(cè)向能力，內(nèi)部同軸安裝高響應(yīng)線性差動變壓器。作動器上裝有動靜態(tài)雙向高精度負荷傳感器和電液伺服閥。
（2）液壓站
液壓系統(tǒng)額定壓力為21MPa，額定流量可根據(jù)具體機型及試驗要求進行匹配，其關(guān)鍵部件均選用國內(nèi)、外知名品牌，具有低液位、超溫、濾芯堵塞、過載報警及停機保護功能。強電控制核心單元采用知名品牌PLC（可編程控制器），保證了強電控制單元的可靠性。
液壓站泵機組采用進口高壓油泵，性能可靠。對于多組泵機組采用進口高壓油泵，性能可靠。對于多組泵機組可根據(jù)流量要求實現(xiàn)按需啟動，既可以節(jié)約能源，又可以延長使用壽命。
液壓站安裝板式換熱器，用于連接外部冷卻介質(zhì)對液壓油冷卻。采用雙流程組裝形式，換熱效率高。
（3）控制系統(tǒng)
電液伺服彈性體試驗機采用標準電液伺服控制系統(tǒng)，并配置彈性體實驗軟件（軟件主界面見圖2）
標準電液伺服控制系統(tǒng)為具有PIDF調(diào)節(jié)的全數(shù)字控制系統(tǒng)。每個通道可配置兩至三塊數(shù)字萬能調(diào)理器和一塊閥驅(qū)動器用于完成信號的測量和控制�？刂品绞娇蔀樨摵�、位移，可在液壓站開啟狀態(tài)下平滑切換控制方式，函數(shù)發(fā)生器頻率為0.01Hz-100Hz；控制波形有：正弦波、方波、三角波、單調(diào)波（斜波），外部輸入波等；帶有多路數(shù)字電壓表，可實時顯示測量信號；具有監(jiān)測借口供外部設(shè)備監(jiān)測傳感器信號；自帶顯示面板，用于顯示各種曲線；可預(yù)置疲勞次數(shù)，斷裂停機并返回設(shè)定位置；另具有限位保護鎖停指示等功能；具有控制補償功能，來保證控制精度；具有數(shù)據(jù)自動存儲功能。
彈性體試驗軟件由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成。系統(tǒng)軟件是應(yīng)用軟件的工作環(huán)境，通過在系統(tǒng)軟件環(huán)境中選擇需要的應(yīng)用軟件即可完成需要的試驗項目。應(yīng)用軟件除包括基本電液伺服試驗軟件外，還包括其他試驗軟件，如彈性體試驗軟件、減振器試驗軟件等。在應(yīng)用軟件列表中選擇彈性體試驗軟件即可完成彈性體試驗，獲得靜剛度、動剛度、損失角、損失系數(shù)、阻尼及固有頻率等參數(shù)。
彈性體試驗機的研發(fā)成功，使用戶能夠在一臺試驗機上完成所需的試驗項目。對于現(xiàn)階段國內(nèi)沒有統(tǒng)一試驗標準的現(xiàn)狀，現(xiàn)狀研發(fā)的彈性體試驗機就性價比而言，更加適合國內(nèi)用戶的試驗要求。同國外進口設(shè)備相比，該試驗機在頻響方面還相對落后，這也是下一步改進研發(fā)工作的重點。 |
