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山東國量儀器設備有限公司

GLCD預埋槽道螺栓疲勞試驗機技術方案

一、簡介：

預埋槽道螺栓疲勞試驗機采用“單元化、模塊化、標準化”開發理念，吸取國際先進電液伺服動態試驗機技術，結合國內用戶的實際使用狀況設計而成。電液伺服動態試驗機的關鍵配套元件選用國際、國內同類產品的著名品牌產品。大大提高了系統的穩定性和可靠性，系統的關鍵單元和元件均采用當今國際先進技術制造，整個試驗系統的整體性能與國際著名動態試驗機公司產品技術水平相當。該系列產品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特點。

預埋槽道疲勞試驗機是我公司研制的系列動靜萬能試驗機產品之一。試驗機主機、恒壓伺服泵站、液壓夾頭等關鍵部件為我公司設計制造，伺服閥、密封件等關鍵外購件均選用國際、國內同類產品的著名品牌產品，大大提高了系統的穩定性和可靠性，試驗機的整體性能與國際先進產品技術水平相當。符合TBT/T3329-2013、GB/T3075、JJG556-2011、TB/T2074-2010、GB/T37613-2019、TBT/T2074-2010、JG/T160-2017等相關標準要求。

二、方案描述：

250 kN電液伺服動靜萬能試驗機主要由一臺主機(上置250kN伺服直線作動器)、液壓夾頭及其液壓驅動模塊、一套恒壓伺服泵站（流量70L/min、系統壓力21MPa）、全數字單通道伺服控制器以及計算機打印機、相關試驗軟件、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系統工作原理圖

圖2 系統控制框圖

附圖3：主機照片（以實物為準）

1、主機：主機為雙立柱框架式結構， 250kN伺服直線作動器上置于主機框架內部。強迫液壓夾頭分別安裝在橫梁和作動器活塞桿頂端。主機橫梁調整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結構，保證試驗過程中橫梁穩固可靠，同時保證在非試驗狀態時橫梁保持鎖止不動。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，同時增加主機外形的美觀程度。

試驗機主機具有結構緊湊、橫梁升降自如、機架剛度高、試件夾持可靠、對中性好、裝夾方便等特點，并可配備各種夾具和環境試驗裝置以擴展試驗功能。

1．1、主機為雙立柱框架式結構，雙立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，進一步提高外形的美觀程度，同時提高防腐蝕能力；

1．2、橫梁可升降用于調整試驗空間，橫梁調整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結構，保證試驗的穩固可靠，同時保證在非試驗狀態時橫梁保持鎖止不動；

1．3、橫梁運動（升降、鎖緊）由橫梁驅動模塊控制兩只夾緊油缸和兩只升降油缸協調工作完成，驅動模塊采用專用手動轉閥控制，零泄露，可保證試驗的可靠性；

1．4、動態負荷傳感器安裝在橫梁下端面，用于測量試驗負荷。

1．5、主機工作臺前方設計試樣裝夾、橫梁運動和急停操作按鈕，便于試驗員方便操作。

1．6、夾具：根據需方提供的具體標準要求或圖紙設計專用夾具。

主機結構介紹

2.1、伺服直線動器（德國技術）：

伺服直線作動器是試驗系統的核心部件，試驗系統通過作動器輸出試驗力。由作動器主體、液壓控制模塊和傳感器組成。

作動器使用德國技術，靜壓支撐作動器

液體靜壓技術主要包括液體靜壓軸承和液體靜壓導軌，它具有一系列的優點，純液體摩擦，摩擦系數小；無金屬間直接接觸，磨損小，能長期保持高精度；速度范圍大，即可用于高速，也可用于低速，在0.005MM/min的低速下；控制精度高等特點。在液壓伺服控制中，由于對位置、速度或力的控制精度要求很高，在采用傳統密封方式的液壓伺服缸不能滿足高精度，高頻率，高速度的要求時，推薦使用靜壓支撐油缸。

★工作油壓：21MPa。

★頻響一般為100Hz。

★最大速度：4m/s

★輸出力：±50kN

★行程：±75mm

★結構形式：雙出桿靜壓支撐結構，沒有摩擦和磨損。

★導向及活塞部分使用特殊非金屬涂層，具有自潤滑性及可修復性。

伺服作動器的關鍵技術：活塞的運動導向是靠高壓力的液壓油，無金屬間的直接接觸，運動部位沒有磨損；且沒有普通橡膠密封發熱、磨損、阻尼、漏油等問題，所以具有很高的頻響，在動態試驗時才能有很好的反饋能力，提高控制了精度。因為沒有磨損，所以作動器的壽命無限長。

原理結構示意圖如下：

活塞桿不受偏載時                     活塞桿受到偏載力時

靜壓軸承技術就是讓作動器的活塞桿置于作動器的缸體中心，并時刻“懸浮”在高壓油膜上，油膜充盈在活塞桿和缸壁之間，使活塞桿和缸壁彼此分開而不直接接觸。

高壓油通過間隙節流口產生高壓油膜，同時促使高壓油膜把活塞桿時刻“懸浮在”缸體的中心。當活塞受到偏載時，活塞位置的變化導致各方向的節流間隙改變，節流間隙減小的一側靜壓腔壓力升高，產生更大的支撐力維持活塞的平衡。

位移傳感器和活塞桿同軸安裝，保證測量的準確性，本產品標準配置為阜新公司產品。

負荷傳感器采用ZEMIC輪輻式高剛度傳感器，抗側向力能力高，頻響高，可以承受300%過載。負荷傳感器用于性能測量，動態精度保證在±1%，負荷過載時會發生變化，試驗臺會自動停機，避免力過大損壞設備。

伺服閥：采用MOOG公司的伺服閥。

3、靜音式恒壓伺服泵站：

泵站主要由底板、油箱、油泵，電機組、閥塊、管路、冷卻系統等部分組成。用于提供試驗機工作的動力。

3．1、泵站油箱采用全封閉設計，可有效防止外界雜質進入液壓系統對液壓油的污染。油箱材料采用不銹鋼板，可有效防止金屬腐蝕對液壓油產生的污染。

3．2、采用油浸式電機串聯雙彈性支撐方式，進一步減少泵站噪音。

3．3、油泵采用低噪音直線共軛內嚙合齒輪泵。直線共額內嚙合齒輪泵特點：在液壓行業被喻為“永不磨損的油泵”，用于高、精、尖液壓系統。國際上幾大著名公司把它作為品牌產品來開發和推廣，以確保在液壓行業的領先地位。與葉片泵、柱塞泵相比，直線共額內嚙合齒輪泵低噪音、無脈動、長壽命等卓越性能。低噪音：直線共額內嚙合齒輪泵其卓越特性為特殊齒輪設計，齒輪齒廊為直線，齒圈齒廓為直線共額線，工作時幾乎沒有困油區，即使在高速運轉，音頻仍平穩平和。長壽命：直線共額內嚙合齒輪泵其長壽命特性取決于耐磨性，內部機械表面及各功能零件之間有一層油膜保護層，幾乎沒有磨損，即使使用一般液壓油，也不易磨損機件。另外，采用雙級加壓承擔壓力差的原理，在增加工作壓力的同時，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、高壓切換的工作模式，可有效減輕液壓系統的沖擊；

3．6、泵站配置冷卻器一套，用于液壓系統冷卻；

3．7、泵站配置雙電接點溫控表，液位控制計；具有油溫（低于10ºC、高于55ºC）、液位、濾油器堵塞報警和停車保護功能

3．8、泵站配置液壓管件和高壓膠管，保證系統無泄漏；

4、伺服閥

采用全球知名品牌MOOG公司的高性能G761系列伺服閥，具有高頻、高響應等特點，性能穩定、壽命長，產品一致好。在高端動態疲勞試驗機上廣泛應用。

5.載荷傳感器

²  高精度、疲勞級載荷傳感器,具有300%的抗過載能力；

²  具有溫度補償功能，高信噪比；

²  線性精度達到0.03%;

²  具有偏載補償功能；

²  0.0015%/°C 的溫度影響;

²  具有環境的氣壓補充功能；

²  可采用分流標定法進行標定；

²  E74 NIST可溯源拉壓雙向標定。

6.位移傳感器

使用阜新電測的LVDT式位移傳感器，頻率響應高，動態特性好，傳感器線性度0.2%

7.控制器及軟件

采用我公司自主開發的RX100型控制器

RX100控制器為基于經典PID 偏差控制的全數字控制器，為獨立控制器，通過以太網與上位機通訊。采用雙CPU分別用于控制和數據管理，保證了高頻高速時的控制速率及控制精度。單通道系統可配置三路數字萬能調理器和一路閥驅動器用于完成信號的測量和控制。多通道系統可擴展為2通道，按實際需要選配調理器和閥驅動器。控制方式可為任意控制通道調理器信號如負荷、位移及變形等。可在液壓站開啟狀態下平滑切換控制方式；函數發生器及實際控制頻率為0.001—100Hz；控制波形有：正弦、方波、三角波、單調波（斜波）、組合波等；并帶有多路數字表頭可實時顯示測量信號；全部操作和設置通過上位計算機系統軟件虛擬面板實現；面向用戶開放的DLL，方便用戶按不同要求自行擴展或獨立編程完成上位機軟件。系統缺省配置基本試驗軟件用于完成常規疲勞試驗及數據存儲。可選配多任務軟件，為用戶提供一個創造性的試驗環境，豐富的試驗及數據存儲方法；可實現疲勞次數預置、斷裂停機、限位保護鎖停指示等功能。具有峰谷控制補償功能，來保證控制精度。具有數據自動存儲功能；控制系統提供多路數字IO接口能夠完成軟件啟動液壓站及引入液壓相關報警數據，便于在試驗過程中實現互鎖功能。

（RX100型控制器外形示意圖）

RX100試驗軟件

此款試驗軟件可以完成常規疲勞試驗及數據存儲，

軟件技術指標：

*軟件運行于WIN7/WIN10平臺。

*閉環控制速率：10kHz.

*采樣:200KHz

*函數發生器頻率：0.01～100Hz。

*試驗頻率：0.01～100Hz。

*控制方式：多種控制方式（如位移、負荷、變形等），可平滑切換。

*函數發生器波形：正弦波、方波、斜波、三角波、自定義波形等。

*控制補償：完善的自適應峰谷補償功能。操作者幾乎不用調節整定參數。

主要技術性能指標：

1、最大靜態試驗力：±250kN

   最大動態試驗力；±250kN

2、動態精度：±1%

3、靜態精度：±0.5%

4、液壓升降，液壓鎖緊

5、力示值精度：±0.5%（靜態）

6、位移分辨力：0.001mm

7、變型精度：±0.5%

8、試驗頻率：0.01～50Hz（滿量程3Hz時幅值為±5mm）

9、作動器行程范圍： 0-150mm ±75mm

10、試驗力測量范圍： 1～100%（全程不分檔）；測量精度：±1% F.S

11、試驗力平均負荷波動度：±1%;

12、試驗力動態負荷波動度：±1%；

13、試驗波形：矩形波、三角波、方波、正弦波、鋸齒波、及用戶自定義波形。

14、疲勞次數：1×10⁹（任意可設）

15、控制方式:力、位移、變形PID 閉環控制，并可實現任意控制模式的平滑無擾切換。

16、計數誤差：≤±1%

17、圓形試樣夾持范圍：Φ5-Φ30mm

18、板型試樣夾持范圍：0-30mm

19、試驗工作臺尺寸1000mm*1000mm

20、負荷傳感器：高精度疲勞級傳感器3倍過載能力

21、試驗空間：≥1300mm

16、配置液壓泵站（靜音式）：含冷卻系統一套，油侵式電機，流量36L/min，壓力21Mpa，噪音低于70分貝

11、配置操作計算機及打印輸出設備一套。

12、試驗軟件：適用于 Windows試驗平臺下操作。與控制系統配合，可控制試驗系統完成各類動靜態力學性能試驗，裝夾不同的試驗工裝可實現預埋槽道的錨栓、T型螺栓、預埋混凝土中等各項試驗要求。軟件在控制試驗系統工作的同時，具有繪制符合靜態試驗要求的各類試驗曲線，各類試驗管理、數據存儲、試驗報告打印等功能。

保證設備全部嚴格按照有關國家規定、標準生產制造和檢驗，確保設備無缺陷出廠，保證開箱、安裝、驗收合格，我公司對設備的任何缺陷及其造成的損失負責。

配置清單

用戶需提供：

1、試驗室總電源到油源電控柜電纜。

2、電源：三相380V  50Hz  45kW（70L/min油源強電）

單相220V  50Hz  2kW （計算機）

3、電腦桌

注：簽訂技術協議前由需方提供所做試驗的試驗方法，并附在技術協議中。

附：設備布置圖，如無特殊要求，我方將按雙方共同確認的布置圖配置油管及各種線纜長度。如實驗室有特別要求，請于簽訂技術協議前提供實驗室平面圖。

設備保證符合標準：

GB／T 3075 金屬軸向疲勞試驗方法

JJG 556-2011 軸向加力疲勞試驗機

設備保證下列各項測試功能：

九、驗收方法及步驟：

9.1我公司負責設備運輸到用戶現場，用戶根據雙方溝通確定的布置圖，擺放設備就位，我公司安排人員現場協助。用戶準備好電源到設備電控柜之間的電纜，冷卻水等，通知我公司到現場進行調試、培訓、驗收等工作，貨物到達現場后，我公司在用戶在場情況下當面開包，共同清點、檢查外觀，作出驗貨記錄，雙方簽字確認后開始安裝調試。

9.2我公司保證貨物到達用戶所在地完好無損，如有缺漏、損壞，由我公司負責調換、補齊或賠償。

9.3我公司提供完備的技術資料、裝箱單、授權文件和生產廠商提供的原廠正品出貨證明材料（非裝箱清單組成材料）等，并派遣專業技術人員進行現場部署調試。驗收合格條件如下：

9.3.1產品技術參數與采購合同一致，性能指標達到規定的標準；

9.3.2產品技術資料、裝箱單、授權文件等資料齊全；

9.3.3在產品（系統）試運行期間所出現的問題得到解決，并運行正常；

9.3.4設備安裝就位，電源、冷卻水運行正常；

9.3.5做疲勞試驗，運行3小時。

9.3.6進行2天的操作和維護培訓；

9.4產品在部署調試并試運行符合要求后，才作為最終驗收。

9.5用戶對我公司交付的產品（包括質量、技術參數等）進行確認，并出具書面驗收意見。定調試服務單及驗收單，如果在一切技術指標滿足技術協議情況下，因為用戶原因不進行驗收，我公司視為該設備已經驗收，質保期從我公司完成工作之日起生效。

售后服務

服務內容

我公司保證并負責對貴校訂購的我公司生產的設備其技術的先進性。

保證設備全部嚴格按照有關國家規定、標準生產制造和檢驗，確保設備無缺陷出廠，保證開箱、安裝、驗收合格，我公司對設備的任何缺陷及其造成的損失負責。

培訓方案：

我公司將在設備運抵用戶現場并接到用戶通知后派遣技術熟練、稱職的技術人員到達用戶現場開展安裝調試工作，保障提供的技術服務符合合同、技術協議或雙方簽訂的其他承諾的相關約定。

在設備安裝調試后免費對用戶進行培訓，培訓內容包括設備的基本構造、設計原理、設備操作、軟件使用、重要單元的內部結構、部件作用、一般性點檢維護與維修等。

我公司技術工程師2人，邀請客戶2-3人，時間2天，綜合培訓：

技術支持：提供轉讓技術文件及傳授技術知識（如主機的各部分結構功能的講解和介紹，電液伺服原理，電控原理等）；

運行方式（檢測設備及其外圍設備）；

故障診斷或異常情況的分析方法及進行相應的處理辦法；

檢測設備維護及其調整方法；

掌握檢測設備的啟動和停止程序，同時也包括外圍設備；

檢測設備的精度驗收方法；

現場培訓：

檢測設備的實際操作；

檢測設備及外圍設備的開、停和操作方法；

控制器的操作；

試驗參數的設定；

預維護和設備保養事項；

常見問題的處理與維護；

故障診斷與維修；

出故障或破壞時要采取的措施等。

我公司技術人員在用戶現場開展各項工作期間，保證遵守用戶現場的各項規章制度和安全操作規程，并服從其現場管理規范。

11.2、服務期限

設備質保期為2年。質保期自儀器驗收簽字之日起計算。質保期內維修及零件更換費用由我公司負擔。

11.3、服務效率

在保修期內，若儀器設備出現故障，可保證在接到通知后即刻予以響應，需到現場處理時可在24-48小時內到達現場維修，維修的一切費用由我公司承擔，并在5個工作日內解決合同設備的故障。非我公司責任造成的設備損壞，我公司也保證優先提供配件和維修。保修期外維修只收取維修的成本費用，不再收取其他費用，設備的配套軟件終身免費升級。

供貨期：見商務合同。

技術情報和資料的保密：

1本技術方案屬于我公司技術資料，用戶應對我方提供的技術情報和資料承擔保密義務，不論本方案是否采用，本條款長期有效。

2我方對用戶提供的技術情報和資料亦應承擔保密義務。

其它：

本技術方案未描述之處雙方協商確定