萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主要分為機(jī)械式、液壓式和電子式三大類。
機(jī)械式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)目前幾乎已沒有市場(chǎng)需求,處于被淘汰的邊沿;對(duì)于液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)由于油路系統(tǒng)復(fù)雜,功耗較大,精度及測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高等諸多因素影響了它的進(jìn)一步發(fā)展;近年來(lái)發(fā)展形式較好的是電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),隨著電子技術(shù)的發(fā)展,也先后經(jīng)歷了電子管及晶體管時(shí)代、大規(guī)模集成電路時(shí)代、數(shù)字及智能化的計(jì)算機(jī)時(shí)代。最初主要是采用電子測(cè)力裝置系統(tǒng)來(lái)控制橫梁做等速運(yùn)動(dòng),用以施加載荷,但其不具備對(duì)加荷率和應(yīng)變率的測(cè)試功能。而現(xiàn)在所生產(chǎn)的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)大多可以控制橫梁的速度、加荷率和應(yīng)變率。對(duì)試驗(yàn)機(jī)的加荷率、應(yīng)變率及橫梁速度在試驗(yàn)過程中進(jìn)行高精度地轉(zhuǎn)換控制,以便實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量、詳細(xì)的記錄、清晰的顯示和快速生成電子和紙質(zhì)結(jié)果分析文檔,是現(xiàn)代電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
隨著新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,試驗(yàn)機(jī)測(cè)試主體結(jié)構(gòu)和用于測(cè)量控制的操控系統(tǒng)正逐與主機(jī)分離,形成以試驗(yàn)機(jī)為主體測(cè)控系統(tǒng)為輔助的單體空間模式。廣泛采用氣動(dòng)式和液壓試樣夾緊裝置使試驗(yàn)的操控變得更加靈活可靠;其上所帶有的各種微型組件構(gòu)成自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)控制裝置,可方便用戶根據(jù)需求增加和擴(kuò)展試驗(yàn)機(jī)的使用范圍和功用;同時(shí)在試驗(yàn)機(jī)的穩(wěn)定性能、靈敏度及高精度的應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)量方面也有角度提高;另外,國(guó)外的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)部分安有一些環(huán)境裝置,例:配有高、低溫爐,爐溫可達(dá)210℃~-260℃,可用于測(cè)試非常規(guī)溫度下材料的能參數(shù)指標(biāo);伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,促使計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)業(yè)已開始在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)中應(yīng)用,此類試驗(yàn)機(jī)通過計(jì)算機(jī)編程具有多種試驗(yàn)機(jī)程序,可以進(jìn)行較為復(fù)雜試驗(yàn)的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,能對(duì)部分軟硬故障進(jìn)行自診斷排查。
液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)因其采用液壓原理能產(chǎn)生較大的力矩,在大負(fù)荷試驗(yàn)上液壓式試驗(yàn)機(jī)占有較大優(yōu)勢(shì)。針對(duì)液壓試驗(yàn)機(jī)液壓流量控制方面,已不再是過去那種純的機(jī)械化手工操作。
目前隨著試驗(yàn)機(jī)發(fā)展產(chǎn)生了多種不同形式的控制方式:
一、 是基于電液伺服閥形式的控制。
二、 是采用具有速度控制器PID調(diào)節(jié)的壓力閥控制。
三、 是采用比例閥形式進(jìn)行的寬流量范圍的調(diào)節(jié)控制。
這幾種控制方式均較好地實(shí)現(xiàn)了輸出液壓流量控制和壓力控制。同時(shí)也運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理技術(shù),在功能上達(dá)到甚至超過電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。
輸入信息為電信號(hào)的伺服閥為電液伺服閥。電信號(hào)輸入力矩馬達(dá)按比例轉(zhuǎn)化成機(jī)械量,并用以控制伺服閥的液壓部分,電液伺服閥可做位置控制也可做速度或力控制。電液伺服技術(shù)的出現(xiàn)較好地解決了一些材料需進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的需求。電液伺服系統(tǒng)有眾多的優(yōu)點(diǎn),最為突出的就是響應(yīng)速度快、輸出功率大、控制精確性高,像材料的程控疲勞、低周疲勞、高周疲勞等測(cè)試,由于電液伺服技術(shù)的存在使其有了最佳的測(cè)試技術(shù)手段。
電液伺服閥靜動(dòng)態(tài)性能較好,具有較高的分辨率、運(yùn)行產(chǎn)生的滯環(huán)小、工作線性度高且范圍較廣,比較適合于動(dòng)態(tài)的電液伺服試驗(yàn)機(jī)。但如果將其用靜態(tài)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上卻不能很好發(fā)揮其特點(diǎn),將會(huì)導(dǎo)致造價(jià)偏高、抗污染能力變差、工作噪聲增大而且油溫升高較快,有可能還需進(jìn)行水冷卻工作。盡管如此,采用電液伺服閥形式控制雙向油缸已被美國(guó)STEX公司的HVL型及日本島津UEH型的試驗(yàn)機(jī)采用,在載荷、位移、形變、控制方面由電液伺服閉環(huán)控制,數(shù)據(jù)處理。 |