液壓萬(wàn)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(wàn)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(guó)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(lái)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(wú)法長(zhǎng)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(wàn)能試驗(yàn)機(jī)廣泛投入市場(chǎng)。
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(zhǎng)期無(wú)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(guó)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。
一. 當(dāng)前國(guó)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(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)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(guó)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(zhǎng)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(wú)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(wú)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(guó)產(chǎn)測(cè)量系統(tǒng)（進(jìn)口元件制造）和德國(guó)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(lái)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(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，尤其在大負(fù)荷上液壓萬(wàn)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(guó)STEX公司的HVL型液壓萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(wú)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(wú)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(wàn)能試驗(yàn)機(jī)來(lái)說，由于是機(jī)械無(wú)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(lái)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(lái)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(wú)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(wú)法談了。 |
