山東國(guó)量?jī)x器設(shè)備有限公司
5000kN 微機(jī)控制電液伺服臥式
拉力試驗(yàn)機(jī)
技術(shù)方案
該試驗(yàn)機(jī)采用機(jī)架整體鋼板焊接框架結(jié)構(gòu)，5000kN單出桿中心型雙作用伺服油缸安裝與油缸座內(nèi)，通過負(fù)荷傳感器連接于移動(dòng)橫梁上，由移動(dòng)橫梁、油缸、兩拉桿及前拉頭座組成施加試驗(yàn)力反向架，在加力框架內(nèi)安裝有可移動(dòng)后拉頭座，前后拉頭座分別連接試樣，并通過油缸帶動(dòng)力給試樣施加試驗(yàn)力，根據(jù)試樣規(guī)格長(zhǎng)度可有級(jí)調(diào)整移動(dòng)拉頭座位置，用于調(diào)整拉伸空間，采用液壓夾緊聯(lián)接試樣，油路采用手動(dòng)閥加載控制試驗(yàn)過程，高精度負(fù)荷傳感器測(cè)力，計(jì)算機(jī)屏幕顯示試驗(yàn)力及試驗(yàn)曲線，按試驗(yàn)方法的要求自動(dòng)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本機(jī)專用于螺栓進(jìn)行拉伸及破斷試驗(yàn)力。
第一部分 技術(shù)方案整體簡(jiǎn)述
一、整機(jī)組合
主機(jī)系統(tǒng)；
油源系統(tǒng)；
微機(jī)采集系統(tǒng)
電氣控制柜
位移測(cè)量系統(tǒng)
拉頭附具
防護(hù)裝置
二、主機(jī)系統(tǒng)（見圖片1）：
主機(jī)部分主要由油缸座、1000Kn雙作用單出桿油缸、移動(dòng)橫梁、拉桿、油缸座、兩側(cè)框架及前后拉頭座及高精度負(fù)荷傳感器等部件組成。
油缸座、框架采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，移動(dòng)橫梁和前后拉頭座采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)、油缸座、框架及后拉頭座形成受力框架。
前后拉頭座、調(diào)節(jié)橫梁裝有液壓夾緊附具（連桿夾具），單出桿雙作用低摩擦活塞缸在液壓油的作用下帶動(dòng)移動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)，從而將試驗(yàn)力施加到試樣上。后拉頭座與受力框架之間采用上下手動(dòng)插銷聯(lián)接，用于有級(jí)調(diào)整試驗(yàn)空間，通過控制閥來實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)的試樣拉伸試驗(yàn)。
機(jī)外形示意圖片
三、油源（泵站）系統(tǒng)：（見圖2
如圖2，油源系統(tǒng)由主副油泵電機(jī)組、油箱（含閥組及配套設(shè)施）、管路系統(tǒng)、強(qiáng)電系統(tǒng)四大部分組成。
圖2 油源布局示意圖
1、油泵電機(jī)組采用立式平面布局，整套系統(tǒng)按照節(jié)能、布局簡(jiǎn)潔的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳見第二部分油源系統(tǒng)技術(shù)說明。
2、主油箱：容積150升。配電子式油溫、油位計(jì)，壓力過濾器等并帶有油溫、液位、油阻保護(hù)與指示裝置，根據(jù)油路的使用要求配相應(yīng)高精度的濾油裝置。
3、管路系統(tǒng)：油箱至主機(jī)系統(tǒng)的管路以及主機(jī)上固定部分的管路采用無縫鋼管連接，主機(jī)上移動(dòng)部分各油缸采用高壓軟管聯(lián)接。（液壓夾緊缸、主加載油缸的液壓管路采用高壓軟管聯(lián)接）。
4、強(qiáng)電系統(tǒng)：操作控制臺(tái)采用一體化臺(tái)式結(jié)構(gòu)，布置于試驗(yàn)操作區(qū)，并有專門設(shè)計(jì)的操作面板使各類試驗(yàn)操作一目了然。
四、控制系統(tǒng)：
1、采用以計(jì)算機(jī)為核心的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，手動(dòng)加載完成試驗(yàn)過程；
2、采用PC機(jī)，windows2000/XP操作系統(tǒng)，并以良好的用戶界面實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)需要的各類數(shù)據(jù)顯示、曲線繪制、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)功能。
3、采用計(jì)算機(jī)手動(dòng)控制閥控制試驗(yàn)力的加載，操作方便；
4、采用（高精度負(fù)荷傳感器、位移傳感器）
5、高精度負(fù)荷傳感器測(cè)量應(yīng)力（試驗(yàn)力）；
6、打印機(jī)打印試驗(yàn)報(bào)告；
7、軟件及用戶界面：中文WindowsXP平臺(tái)下開放式、圖示化、易操作的試驗(yàn)軟件。用微機(jī)完成整機(jī)試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定、工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集、處理分析、顯示打印試驗(yàn)結(jié)果等功能。可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或用戶提供的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量各種鋼絲繩的物理性能，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和判斷，然后輸出各種要求格式的試驗(yàn)報(bào)告和特性曲線圖樣
試驗(yàn)機(jī)專用DocerPCI卡板式伺服放大器：
a、 為可插拔式PC卡板，應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)總線控制技術(shù)專為試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)，有程控模擬放大器，A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字量采集通道，數(shù)字量I/O等；
b、該專用測(cè)控卡與PC機(jī)組成單卡測(cè)控系統(tǒng)，可直接與傳感器相連接，進(jìn)行測(cè)控和數(shù)據(jù)采集，使復(fù)雜的測(cè)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)變的簡(jiǎn)潔可靠；
c、采用計(jì)算機(jī)總線技術(shù)，直接插入計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽內(nèi)，全數(shù)字電路，調(diào)零、增益調(diào)整等均通過軟件實(shí)現(xiàn)，是試驗(yàn)機(jī)測(cè)控技術(shù)發(fā)展的最新產(chǎn)品單元；
d、增益可編程串級(jí)放大器，可得到不同增益的放大倍數(shù)；
e、傳感器供橋電源與A/D芯片的基準(zhǔn)電壓共用同一電壓，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)同比衰減，實(shí)現(xiàn)了供橋電源的硬件補(bǔ)償技術(shù)；
f、通過多位A/D轉(zhuǎn)換滿足系統(tǒng)的靈敏度和分辨率要求，避免了軟件倍頻方法降低系統(tǒng)的特性；
8、WinTEST測(cè)控軟件系統(tǒng)：
軟件主要功能特點(diǎn)：
1）操作系統(tǒng)WindowsXP/2000平臺(tái)下，全中文操作界面。系統(tǒng)集數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析于一體；
2）具有試驗(yàn)力、位移、應(yīng)力、應(yīng)變等多種全數(shù)字閉環(huán)/開環(huán)控制功能，各控制模式可自由平滑切換；
3）計(jì)算機(jī)屏幕顯示試驗(yàn)力、油缸位移、加載速率、變形試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制時(shí)間-試驗(yàn)力/變形、變形-試驗(yàn)力等多種試驗(yàn)曲線；
4）自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理方法滿足GB228-2002、標(biāo)準(zhǔn)要求，如上下屈服點(diǎn)、最大力點(diǎn)、各類規(guī)定非比例應(yīng)力點(diǎn)、各類規(guī)定全伸長(zhǎng)應(yīng)力點(diǎn)等；同時(shí)滿足多種國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，如ISO6892-1998、EN10002-1:2001以及ASTM等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；
5）軟件集成了多種專項(xiàng)材料試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，可按照這些標(biāo)準(zhǔn)的特殊需要進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)
6）處理。如GB/T5224-2003/
ISO6934-4:1991/ ASTM A 416/A416M/預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線、GB1499-1998鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋、GB13013-91鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋、GB/T701-1997低碳鋼熱軋圓盤條等。
7）具備功能完整的試驗(yàn)過程“編程”功能，可編程步數(shù)達(dá)100 步，并可根據(jù)需要任意擴(kuò)展，完成任意復(fù)雜、任意控制模式切換的試驗(yàn)過程編輯。同時(shí)提供數(shù)據(jù)分析功能，滿足試驗(yàn)人員進(jìn)行試驗(yàn)分析及進(jìn)行特殊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理；
8）可選擇多種國(guó)際通用單位，如國(guó)際單位（SI 制）、米制單位以及西方傳統(tǒng)單位制等，并具有多種語言轉(zhuǎn)換接口，系統(tǒng)可方便地在各種語言環(huán)境中使用（需定制），以適應(yīng)各種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)處理要求；
9）系統(tǒng)具有完整的文件操作功能用于試驗(yàn)曲線、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)的儲(chǔ)存；同時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)亦可以文本方式進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于用戶利用通用商業(yè)處理軟件進(jìn)行二次數(shù)據(jù)處理；
10） 軟件設(shè)計(jì)針對(duì)試驗(yàn)操作的快速性與方便性，采取特別設(shè)計(jì)方法滿足大批量工藝試驗(yàn)需要，并具有單件試驗(yàn)報(bào)表輸出和批量試驗(yàn)報(bào)表輸出打印功能，同時(shí)具備手工數(shù)據(jù)處理功能，適合于用戶進(jìn)行各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析；
11） 軟件支持各類商用打印機(jī)打印試驗(yàn)報(bào)告；
12） 系統(tǒng)采用密碼方式分級(jí)管理。系統(tǒng)參數(shù)對(duì)專家級(jí)用戶全部開放，既保證了系統(tǒng)的使用靈活性，又可以使試驗(yàn)系統(tǒng)的使用安全可靠；
9、控制系統(tǒng)具有過載、超設(shè)定、斷電、活塞到達(dá)極限位置等保護(hù)功能；
10、系統(tǒng)主要操作試驗(yàn)界面：
10.1 系統(tǒng)主菜單界面
  
 
 
10.2 系統(tǒng)主要管理菜單界面
 
10.3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示區(qū)界面
10.4 系統(tǒng)主要設(shè)置界
10.5 試樣選擇區(qū)主要界面
 
10.6 操作面板主要界面
      
10.7 系統(tǒng)標(biāo)定主要界面
10.8 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理選項(xiàng)界面
 
10.9 PID及伺服閥參數(shù)調(diào)整界面
 
10.10保護(hù)選項(xiàng)界面
 
10.11 試驗(yàn)曲線
10.12 Excel模板
10.13軟件提供曲線疊加功能，便于進(jìn)行成批試驗(yàn)結(jié)果比較。
10．14專項(xiàng)材料試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)選用
10.15軟件系統(tǒng)實(shí)行分級(jí)管理，系統(tǒng)參數(shù)對(duì)專家級(jí)用戶全部開放，既保證了系統(tǒng)的使用靈
活性，又可以使試驗(yàn)系統(tǒng)免受惡意與無意的人為破壞，保證了系統(tǒng)的使用安全可靠。
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第二部分 技術(shù)方案分項(xiàng)描述
一、主機(jī)說明
a. 前后油缸座、鋼板焊接框架、移動(dòng)橫梁、拉頭座形成受力框架；
b. 移動(dòng)橫梁采手動(dòng)調(diào)整試驗(yàn)空間（有級(jí)調(diào)整步距為400mmm），手動(dòng)插銷；
c.1000kN主油缸作動(dòng)器內(nèi)置于油缸座內(nèi)；
d.主機(jī)外形在滿足臥式試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，造型簡(jiǎn)潔明快、比例協(xié)調(diào)、色彩搭配合理，使試驗(yàn)設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性、美觀性達(dá)到完美的統(tǒng)一。
二、前后拉頭座：
前后拉頭座采用鑄鋼形式，液壓夾緊安裝在（內(nèi)置式）拉頭座中。整個(gè)前后拉頭通過傳感器與油缸活塞桿相聯(lián)并移動(dòng)橫梁連成一受力整體，為了保證前后拉頭座移動(dòng)的穩(wěn)定性，配有導(dǎo)輪沿主機(jī)框架前后移動(dòng)。
三、移動(dòng)橫梁座：
移動(dòng)橫梁采用鑄鋼形式，并配有導(dǎo)輪沿主機(jī)框架前后移動(dòng)，配有手動(dòng)傳銷裝置有級(jí)調(diào)整試驗(yàn)空間。
13） 試驗(yàn)空間最大調(diào)整范圍1050mm。
14） 為了保證后移動(dòng)夾頭座的穩(wěn)定性，后移動(dòng)夾頭座配有導(dǎo)輪沿主機(jī)框架前后移動(dòng)，保證穿銷裝置的定位準(zhǔn)確。
四、加載器技術(shù)說明：
1000kN主油缸加載器（作動(dòng)器）
1）單出桿雙作用結(jié)構(gòu)方式，采用精密加工技術(shù)制作；
2）采用進(jìn)口格萊圈－斯特封密封元器件，保證油缸活塞間的低阻尼特性；
3）采用高精度負(fù)荷傳感器實(shí)現(xiàn)軸向5000kN試驗(yàn)力的測(cè)量，采用5000碼/轉(zhuǎn)的高分辨率拉線式光電編碼器，保證位移（變形）精度及控制精度；
4）活塞桿頭部直接安裝與高精度負(fù)荷傳感器聯(lián)接，保證對(duì)試件拉力測(cè)力精度。
四、油源系統(tǒng)
加載器部分液壓原理：油泵電機(jī)組從油箱中吸取液壓油后，液壓油通過單向閥、高壓濾油器、安全閥、電磁溢流閥穩(wěn)壓進(jìn)入手動(dòng)加載閥。手動(dòng)控制開口大小，從而完成整個(gè)試驗(yàn)進(jìn)程。
液壓夾緊原理：油泵電機(jī)組從油箱中吸取液壓油后，液壓油通過單向閥、高壓濾油器、電磁溢流閥、節(jié)流閥進(jìn)入各個(gè)油缸附近的電磁換向閥。采用電氣系統(tǒng)根據(jù)試驗(yàn)需要來控制電磁換向閥的方向，從而完成夾緊動(dòng)作。
1、一套10L/min最大25Mpa自適應(yīng)高壓泵組：
1）應(yīng)用于5000kN主加載器加載及空程復(fù)位；
2）采用國(guó)內(nèi)知名品牌電機(jī)，低噪聲高、高壓齒輪泵；
2、二級(jí)過濾（油泵吸油口，過濾精度100μ;油源出口，過濾精度10μ）裝置，保證比例伺服閥在高清潔度的環(huán)境下工作；
3、電機(jī)安裝配置減振裝置（選用減振墊），以減小振動(dòng)和噪音；
4、油箱：
a、全封閉標(biāo)準(zhǔn)伺服油箱；
b、具有溫度測(cè)量、油位顯示功能；
五、控制系統(tǒng)：
1.雙通道控制板全部采用數(shù)字化電路，結(jié)構(gòu)一致，提高了各通道的互換性；
2.計(jì)算機(jī)屏幕完成集成的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示與試驗(yàn)曲線顯示功能，界面友好；
3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能完善，可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)與圖形顯示，可直接和后續(xù)打印、分析統(tǒng)計(jì)與處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
六、位移測(cè)量系統(tǒng)
位移測(cè)量裝置直接固定于試件上，采用5000線拉線式光電編碼器測(cè)量試件變形
第三部分 主要技術(shù)指標(biāo)
一、主要技術(shù)參數(shù)：
（一）技術(shù)規(guī)格:
1. 最大試驗(yàn)力：5000kN；
2. 試驗(yàn)力測(cè)量范圍：2-100%FS；
3.拉伸試驗(yàn)最大間距（不含活塞行程）：300mm：
4.拉伸調(diào)整范圍：300；;
5.活塞行程：300mm；
6．位移（變形）測(cè)量：采用拉線光電編碼器進(jìn)行傳移測(cè)量，位移分辨率最小可達(dá)0.01mm，
7.油缸加載速度、拉伸速度100mm/min；
10.具有完整的安全保護(hù)裝置：防護(hù)罩兩大兩小（直線軸承軌道式）
11.控制方式和數(shù)據(jù)處理：手動(dòng)加載及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集（試驗(yàn)力、位移、變形）圖形采集處理等。
12.可顯示多種試驗(yàn)曲線：試驗(yàn)力(應(yīng)力)-時(shí)間、試驗(yàn)力(應(yīng)力)-位移（變形）等，具有試驗(yàn)力、位移（變形）、時(shí)間及試驗(yàn)曲線動(dòng)態(tài)顯示等功能。
（二）技術(shù)參數(shù)及控制精度：
1.試驗(yàn)力測(cè)量：
1).試驗(yàn)力量程(kn):5000;
2).試驗(yàn)力測(cè)量范圍(kn):2-100% 連續(xù)全量程測(cè)量不分檔
3).試驗(yàn)機(jī)示值誤差:≤±1%
4).試驗(yàn)力值顯示方式:計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)及屏幕顯示實(shí)時(shí)讀數(shù)
2.位移（變形）測(cè)量
1).位移量程(mm):0-300(油缸行程)
2).位移分辨率(mm):0.01
3).位移測(cè)量示值誤差：≤±1%4).位移值顯示方式：計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)及屏幕顯示實(shí)時(shí)讀數(shù)
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第四部分 系統(tǒng)配置清單
一、主機(jī)系統(tǒng)：
1.5000Kn單出桿雙作用低摩擦伺服缸
采用進(jìn)口密封件密封，密封可靠、使用平穩(wěn)，確保液壓缸的使用壽命。
2.前后鉗口座
3.移動(dòng)橫梁
4.前后拉頭座
5.穿銷裝置及移動(dòng)裝置
6.主機(jī)框架（采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)）
7、電線電纜
8、螺栓工裝 30-70
二、控制用油源
1．主油源基本配置如下：
1) 高壓低噪齒輪泵：10L/min，26Mpa；
2) 15Kw 品牌電機(jī)；
3）150L油箱；
4）高壓濾油器；
5）安全閥；
6）電磁溢流閥；
7）壓力表；
8）液位計(jì)等。
三、加載 卸載閥 （手動(dòng)）
自制 1只
四、 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)（包括通用控制軟件和接口系統(tǒng)）
1. 全數(shù)字兩通道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集卡 一套
2. 各類AD、ID模塊 一套
3. 光電編碼器測(cè)量模塊 一套
4. WindowsXP工控軟件 一套
5. 地腳螺栓、螺母、電線、電纜、油管等 一套；
6. 高精度負(fù)荷傳感器 一只；
7. 進(jìn)口密封件 一套；
8. 位移傳感器（5000線拉線式光電編碼器） 一只；
五、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（含計(jì)算機(jī)打印機(jī)）： 一套；
聯(lián)想商用機(jī)19寸液晶顯示器
HP黑白A4激光打印機(jī)
六、管路系統(tǒng)：一套（包括分油模塊）
七、其他
1.一體化電氣操作柜； 一套
2.電線電纜、輔助裝置等；
3. 螺栓拉伸夾具（30-70） 一套。
八 安裝調(diào)試
設(shè)備的運(yùn)輸由供方負(fù)責(zé)，費(fèi)用由供方承擔(dān)。設(shè)備到達(dá)后，設(shè)備的卸貨與就位由需方完成，費(fèi)用由需方自己承擔(dān)。安裝、接線、調(diào)試由供方負(fù)責(zé)。供方人員在需方調(diào)試時(shí)，需方應(yīng)向供方調(diào)試人員提供必要的相應(yīng)的幫助。
九 人員培訓(xùn)
設(shè)備在需方驗(yàn)收時(shí)，供方負(fù)責(zé)對(duì)需方的人員免費(fèi)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，使其達(dá)到獨(dú)立安全操作、調(diào)整使用、日常維修維護(hù)和快速排除故障的能力；供方要求需方上述人員應(yīng)具備相應(yīng)的素質(zhì)。
十 質(zhì)保
設(shè)備在需方現(xiàn)場(chǎng)正式驗(yàn)收合格后，才視為正式交貨。在三包期內(nèi)，供方對(duì)設(shè)備出現(xiàn)各類故障及時(shí)免費(fèi)維修服務(wù)。對(duì)非人為造成的各類零件損壞，及時(shí)免費(fèi)更換。所更換的部件三包期從更換之日起重新計(jì)算。保修期外設(shè)備在使用過程中發(fā)生故障，供方及時(shí)為需方服務(wù)，二十四小時(shí)內(nèi)響應(yīng)，積極協(xié)助需方完成維修任務(wù)。
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