一、簡介：
電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)廣泛應(yīng)用于材料和零部件的動(dòng)、靜態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)，包括材料和零部件的拉伸、壓縮、低周疲勞等試驗(yàn)。
電液伺服動(dòng)靜系列試驗(yàn)機(jī)的研制、開發(fā)過程中博采國際電液伺服動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)公司的開發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)，采用“單元化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化”開發(fā)理念，吸取電液伺服動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)用戶的實(shí)際使用狀況設(shè)計(jì)而成。電液伺服動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)的關(guān)鍵配套元件選用國際、國內(nèi)同類產(chǎn)品的產(chǎn)品。大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)的關(guān)鍵單元和元件均采用當(dāng)今技術(shù)制造，整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)的整體性能與國際動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)公司產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)。該系列產(chǎn)品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特點(diǎn)。
500kN電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)是我公司研制的系列動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)品之一。試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、恒壓伺服泵站、等關(guān)鍵部件為我公司設(shè)計(jì)制造，伺服閥、密封件等關(guān)鍵外購件均選用國際、國內(nèi)同類產(chǎn)品的產(chǎn)品，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，試驗(yàn)機(jī)的整體性能與產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)。
二、方案描述：
500kN電液伺服動(dòng)靜試驗(yàn)機(jī)主要由一臺主機(jī)(上置500kN伺服直線作動(dòng)器)、一套恒壓伺服泵站（流量200L/min、系統(tǒng)壓力21MPa）、全數(shù)字單通道伺服控制器以及計(jì)算機(jī)打印機(jī)、相關(guān)試驗(yàn)軟件、其它必要的附件等組成。
工作原理圖和控制框圖參看附圖1、2。

圖1系統(tǒng)工作原理圖

圖2 系統(tǒng)控制框圖
1、主機(jī)：
主機(jī)為雙立柱框架式結(jié)構(gòu)，500kN伺服直線作動(dòng)器上置于主機(jī)橫梁。試驗(yàn)附具分別安裝在作動(dòng)器活塞桿頂端和工作臺面，通過作動(dòng)器活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成對鋼筋的拉伸疲勞試驗(yàn)。主機(jī)橫梁調(diào)整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結(jié)構(gòu)，保證試驗(yàn)過程中橫梁穩(wěn)固可靠，同時(shí)保證在非試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)橫梁保持鎖止不動(dòng)。立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，可有效增加立柱抗磨損能力，提高防腐蝕能力，同時(shí)增加主機(jī)外形的美觀程度。
試驗(yàn)機(jī)主機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、橫梁升降自如、機(jī)架剛度高、試件夾持可靠、對中性好、裝夾方便等特點(diǎn)，并可配備各種夾具和環(huán)境試驗(yàn)裝置以擴(kuò)展試驗(yàn)功能。
1.1、主機(jī)為雙立柱框架式結(jié)構(gòu)，雙立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，進(jìn)一步提高外形的美觀程度，同時(shí)提高防腐蝕能力；
1.2、橫梁可升降用于調(diào)整試驗(yàn)空間，橫梁調(diào)整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結(jié)構(gòu)，保證試驗(yàn)的穩(wěn)固可靠，同時(shí)保證在非試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)橫梁保持鎖止不動(dòng)；
1.3、橫梁運(yùn)動(dòng)（升降、鎖緊）由橫梁驅(qū)動(dòng)模塊控制兩只夾緊油缸和兩只升降油缸協(xié)調(diào)工作完成，零泄露，可保證試驗(yàn)的可靠性；
1.4、負(fù)荷傳感器安裝在橫梁下端面，用于測量試驗(yàn)負(fù)荷。
1.5、主機(jī)工作臺前方設(shè)計(jì)試樣裝夾、橫梁運(yùn)動(dòng)和急停操作按鈕，便于試驗(yàn)員方便操作。
2、作動(dòng)器：
伺服直線作動(dòng)器是試驗(yàn)機(jī)的核心部件，試驗(yàn)機(jī)通過作動(dòng)器輸出試驗(yàn)力，由作動(dòng)器主體、液壓控制模塊和傳感器組成。
2．1、作動(dòng)器參照國際動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)公司的伺服直線作動(dòng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用對稱四通伺服閥控對稱作動(dòng)器原理設(shè)計(jì)。作動(dòng)器采用單元化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化開發(fā)理念設(shè)計(jì)制造，采用多級柔支撐組合導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，具有低阻尼、高響應(yīng)、高壽命、大間隙設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)理念與MTS公司Series 244 Linear Actuators *等同。啟動(dòng)壓力小于0.05MPa。無爬行現(xiàn)象。
2．2、作動(dòng)器活塞密封采用格萊圈+導(dǎo)向帶密封方式，活塞桿密封采用斯特封+導(dǎo)向帶+防塵圈密封方式，所有密封元件全部采用進(jìn)口德國Busak+Shamban伺服作動(dòng)器專用高速密封元件。伺服直線作動(dòng)器活塞桿的支撐打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用非金屬支撐、大間隙設(shè)計(jì)、高抗側(cè)向力，具有高速不燒結(jié)自潤滑的特點(diǎn)。組合密封，高壓密封，低壓密封及間隙漏管，作動(dòng)器總成作到無滲漏油。組合密封結(jié)構(gòu)具有良好的互換性，方便維修。具有高速不燒結(jié)、自潤滑的特點(diǎn)。以上密封方式可有效降低作動(dòng)器的內(nèi)摩擦阻力，提高試驗(yàn)機(jī)測試精度和作動(dòng)器的使用壽命。伺服直線作動(dòng)器頻率響應(yīng)不小于75Hz。
2．3、伺服直線作動(dòng)器振幅極限位置設(shè)計(jì)液壓緩沖區(qū)，避免運(yùn)行失控產(chǎn)生損傷。
2．4、伺服直線作動(dòng)器位移傳感器內(nèi)置于活塞桿內(nèi)采用美國Schaevitz公司LVDT位移傳感器，運(yùn)動(dòng)靈活不受外來干擾，活塞桿采用超精加工，表面鍍絡(luò)拋光達(dá)Rα0.4u。
2．5、作動(dòng)器外置安裝有由過濾精度為0.003mm精密濾油器以及具有消脈、蓄能功能的進(jìn)回油路蓄能器、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)專用兩級電液伺服閥組成的液壓模塊。精密濾油器安裝在電液伺服閥前，可有效防止電液伺服閥因液壓油污染造成堵塞。
2．6、負(fù)荷傳感器與夾頭接螺桿處、活塞桿與夾頭處設(shè)計(jì)有專用消除間隙裝置，進(jìn)一步提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。
3、恒壓伺服泵站：
泵站主要由底板、油箱、油泵電機(jī)組、閥塊、管路、冷卻系統(tǒng)等部分組成。用于提供試驗(yàn)機(jī)工作的動(dòng)力。
3．1、泵站油箱采用全封閉設(shè)計(jì)，可有效防止外界雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)對液壓油的污染。油箱材料采用特殊處理，可有效防止金屬腐蝕對液壓油產(chǎn)生的污染。
3．2、油泵、電機(jī)組配置采用串聯(lián)雙彈性支撐方式，進(jìn)一步減少泵站噪音。
3．3、油泵采用低噪音直線共軛內(nèi)嚙合齒輪泵。直線共額內(nèi)嚙合齒輪泵特點(diǎn)：在液壓行業(yè)被喻為“磨損的油泵”，用于高、精、尖液壓系統(tǒng)。國際上幾大公司把它作為品牌產(chǎn)品來開發(fā)和推廣，以確保在液壓行業(yè)的地位。與葉片泵、柱塞泵相比，直線共額內(nèi)嚙合齒輪泵低噪音、無脈動(dòng)、長壽命等性能。低噪音：直線共額內(nèi)嚙合齒輪泵其特性為特殊齒輪設(shè)計(jì)，齒輪齒廊為直線，齒圈齒廓為直線共額線，工作時(shí)幾乎沒有困油區(qū)，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)，音頻仍平穩(wěn)平和。長壽命：直線共額內(nèi)嚙合齒輪泵其長壽命特性取決于耐磨性，內(nèi)部機(jī)械表面及各功能零件之間有一層油膜保護(hù)層，幾乎沒有磨損，即使使用一般液壓油，也不易磨損機(jī)件。另外，采用雙級加壓承擔(dān)壓力差的原理，在增加工作壓力的同時(shí)，也改善了泵工作條件，延長泵的使用壽命；
3．4、由主溢流閥、蓄能器、副主溢流閥、副溢流閥和換向閥、精密濾油器組成的高低壓軟切換液壓模塊用于控制泵站輸出壓力；
3．5、泵站具有低壓啟動(dòng)、高壓切換的工作模式，可有效減輕液壓系統(tǒng)的沖擊；
3．6、泵站配置直列式水冷卻器（冷卻水用戶自備），用于液壓系統(tǒng)冷卻；
3．7、泵站配置雙電接點(diǎn)溫控表，液位控制計(jì)；具有油溫（低于10ºC、高于55ºC）、液位、濾油器堵塞報(bào)警和停車保護(hù)功能
4、全數(shù)字單通道伺服控制器：
4．1、控制通道數(shù)量：1個(gè)，包括試驗(yàn)力和試驗(yàn)位移、試驗(yàn)變形三個(gè)閉環(huán)控制回路，具有控制模式無擾平滑切換功能。閉環(huán)控制數(shù)據(jù)刷新頻率為5kHz；控制器A/D、D/A分辨率為16位；信號發(fā)生頻率范圍：0.001Hz～50Hz；信號發(fā)生器波形：正弦波、三角波、方波、鋸齒波等；兩級伺服閥驅(qū)動(dòng)單元用于驅(qū)動(dòng)伺服閥；遠(yuǎn)程液壓泵站控制功能用于遠(yuǎn)程控制液壓泵站；控制器具有極限參數(shù)設(shè)置功能，具有完備的保護(hù)功能。除具有過載（110﹪）保護(hù)、二級過流保護(hù)外，還具有任意設(shè)置的動(dòng)負(fù)荷上下限保護(hù)、靜負(fù)荷上下限保護(hù)、頻率保護(hù)等。
5、高低溫試驗(yàn)裝置

5.1、技術(shù)指標(biāo)
溫度范圍：-40℃~140℃
箱體內(nèi)腔尺寸（寬×高×長）：500×900×2200mm
試樣尺寸（寬×高×長）：200×300×1800mm
溫控儀靈敏度：0.2℃
升溫速度：2小時(shí)之內(nèi)達(dá)到試驗(yàn)溫度
降溫速度：4小時(shí)之內(nèi)達(dá)到試驗(yàn)溫度
5.2、結(jié)構(gòu)要求
5.2.1 鹽水槽、高低溫箱及鹽霧裝置用不銹鋼制成，能夠防止鹽水銹蝕。
5.2.2 鹽水槽、高低溫箱試驗(yàn)裝卸方便。
5.2.3 制冷采用國際品牌雙級壓縮機(jī)組。
6 彎曲試驗(yàn)裝置要求
6.1 壓輥、支承輥徑： φ45mm
6.2 支承跨度調(diào)節(jié)范圍： 400-1600mm
6.3 兩壓輥跨度調(diào)節(jié)范圍：100-400mm
三、主要技術(shù)性能指標(biāo)：
1、靜態(tài)試驗(yàn)力：±500kN，靜態(tài)示值精度：按1、10衰減倍數(shù)進(jìn)行分檔標(biāo)定，示值精度每檔20%起±1%；
2、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)力：±500kN；動(dòng)態(tài)波動(dòng)度：不大于±1%FS。
3、作動(dòng)器振幅：±20mm，示值精度±0.5%FS。
4、頻率范圍：0.01—10Hz 。
5、控制方式：負(fù)荷、位移、變形控制方式，主要試驗(yàn)波形：由控制器支持（包括正弦波、方波、三角波、斜波以及外部輸入波形）；
6、恒壓伺服泵站規(guī)格：流量200L/min，21Mpa，電機(jī)功率30kW；
7、幅頻特性：滿足10Hz，±2mm。