YAJ—10000型 微機控制電液伺服壓剪試驗機

1、概述

YAJ—10000型微機控制電液伺服壓剪試驗機（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本機），主要用于檢驗公路、鐵路橋梁橡膠支座成品的力學(xué)性能，可對板式、盆式橡膠支座成品進(jìn)行抗壓強度試驗、抗壓彈性模量試驗、抗剪彈性模量試驗、轉角試驗、剪切角試驗等。本機還可對金屬，非金屬材料，建筑材料等大型結構構件抗壓強度，抗彎強度（可選附件）性能試驗。適用于科研,工廠(chǎng)，建筑,交通等部門(mén)及各大院校實(shí)驗室試驗用。

2、設計依據及引用文件

（1）《TB/T1893-2006鐵路橋梁板式橡膠支座》

（2）《TB/T2331-2004鐵路橋梁盆式橡膠支座》

（3）《JT/T4-2004公路橋梁板式橡膠支座》

（4）《JT391-1999公路橋梁盆式橡膠支座》

（5）《GB/T17955-2000球型支座技術(shù)條件》

（6）《GB/T20688.4-2007橡膠支座 第四部分》（附錄A、B部分）

（7）《GB/T2611—92試驗機通用技術(shù)要求》

符合上述標準中對壓剪試驗機的技術(shù)要求，能夠對符合上述標準產(chǎn)品的力學(xué)項目實(shí)現微機控制檢驗。

3、系統試驗能力與主要技術(shù)要求

3.1系統試驗功能

試驗中，模擬試件受力狀況，將試樣放在試驗機試驗空間里，由電機帶動(dòng)蝸輪蝸桿裝置驅動(dòng)橫梁升降，調節試驗空間至適合的程度；由電機驅動(dòng)油泵，通過(guò)微機控制對試樣施加載荷?？蓪Ω魇较鹉z支座進(jìn)行抗壓彈性模量試驗、抗剪彈性模量試驗、抗剪粘結性能試驗、極限抗壓強度試驗、摩擦系數試驗、容許轉角試驗以及對盆式橡膠支座進(jìn)行豎向承載力試驗、徑向變形試驗和盆式摩阻試驗等。

3.2試驗機正常工作條件

1、室溫: 10-35℃   

2、濕度：≤85%

3、電源: 3相  380V±10%  50Hz  15kW/25

4、無(wú)強烈振動(dòng)、無(wú)腐蝕性介質(zhì)、無(wú)較強電磁場(chǎng)干擾的環(huán)境中

5、計算機電源：220V±10%    50Hz   單獨接入

3.3主要規格及參數

（一）10000kN四柱式壓力試驗機主機

（1）、試驗力：10000kN

（2）、試驗力范圍：（0.4%—F.S）40 kN—10000 kN

（3）、試驗力度：≤±1%

（4）、四點(diǎn)位移測量范圍：0-10mm(數顯千分表分辨率0.001mm)

（5）、四點(diǎn)位移測量平均值度：≤± 1%FS

（6）、活塞行程：0－500mm

（7）、上、下壓板距離；0－1500mm

（8）、上、下壓板尺寸：1050×1050×200mm

（9）、四柱凈距（左右/前后）：1200mm/680mm                                                                                                                          

（10）、位移測量范圍：0-200mm

（11）、位移測量度：≤±0.5%FS

（二）2000kN橫向臥式剪力試驗裝置

（1）拉伸(剪切)試驗力:2000kN

（2）試驗力范圍:（1%－F.S）20 kN——2000kN

（3）試驗力度：≤±1%

（4）活塞行程：0－200mm

（5）拉伸速度：0－50mm/min

（6）位移測量范圍：0－200mm

（7）位移測量度：≤±0.5%FS

（8）剪切拉板尺寸：1000×1000×120mm

（三）、轉角試驗裝置

（1）轉角力：600kN

（2）試驗力范圍:（4%－F.S）24kN——600kN

（3）試驗力度：≤±1%

（4）活塞行程：0－150mm

（5）位移測量范圍：0－150mm

（6）位移測量度：≤±0.5%FS

（7）轉角板尺寸：1700×1000×120 mm

4、主要結構及工作原理

主機采用我廠(chǎng)成熟的技術(shù)，主機剛度高，整機剛度達5×109N/m，穩定性好，變形小。油源采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)油泵電機組，美國威格士公司伺服閥，國產(chǎn)品牌冷卻器及其他液壓輔件，適配性好，性能穩定可靠，能充分滿(mǎn)足本機流量及壓力液壓需求。

計算機采集控制系統用來(lái)對試驗參數進(jìn)行控制、采集和處理，由屏幕實(shí)時(shí)顯示測試過(guò)程和試驗結果，試驗過(guò)程還可以再現（抗壓強度，彈性模量，轉角，抗剪彈性模量等），由打印機打印試驗報告。

4.1、主要結構

YAJ－10000型微機控制電液伺服壓剪試驗機主要由以下五部分組成：

（1）、10000kN四柱式壓力試驗機

（2）、2000kN臥式剪力試驗裝置

（3）、600kN轉角試驗裝置

（4）、伺服液壓源

（5）、微機伺服測控系統

（一）10000kN四柱式壓力試驗主機

該主機是獨立的，同時(shí)也是組合的試驗單元，它可進(jìn)行橡膠支座的抗壓強度和四點(diǎn)變形平均值及彈性模量試驗。它與2000kN橫向臥式剪力試驗裝置組合，可實(shí)現橡膠支座的抗剪性能試驗。該主機為四柱式框架結構，油缸置于下底座，上橫梁可調。 

主機采用四柱立式、油缸下置、動(dòng)橫梁結構。主油缸材料采用鍛鋼，活塞材料采用球墨鑄鐵，主油缸與活塞密封采用間隙加密封圈密封，這樣使用壽命長(cháng)，密封性能可靠，無(wú)外泄。下壓板（小車(chē)）可前后移動(dòng)，便于裝卸試樣；壓縮空間通過(guò)動(dòng)橫梁進(jìn)行調節；機座及橫梁為鑄造件，四根絲杠均采用鍛造件；從而，使整機具有良好的剛度。

1）機座：

機座材料為鑄件，一次澆鑄成型，并經(jīng)過(guò)失效處理，具有長(cháng)期穩定性；機座的外形設計是我公司的一大特色，此種形狀經(jīng)過(guò)我公司四十多年的驗證剛度好，穩定、可靠；此種材料剛性好，經(jīng)過(guò)四十多年用戶(hù)使用驗證，整機剛度沒(méi)有發(fā)生任何變化，保證了整機長(cháng)期使用的穩定性。

2）橫梁：

橫梁上裝有升降用電機，通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)使橫梁沿著(zhù)絲杠上升或下降來(lái)達到調整試驗空間。

橫梁上裝有間隙消除器，以消除傳動(dòng)螺母與絲杠之間的間隙。

橫梁的外形設計也是我公司的一大特色，此種形狀經(jīng)過(guò)我公司四十多年的驗證重量輕、剛度好；穩定、可靠；在此剛度下橫梁的外形設計是合理的。

3）壓板

上壓板通過(guò)螺釘連接在橫梁下面，下壓板裝有車(chē)輪可在軌道上移動(dòng)，上下壓板材料為鋼件。下壓板可移動(dòng)，利用托板上的定位銷(xiāo)使下壓板對準中心，這樣可以方便地裝卸試驗件。在做橡膠支座剪切試驗時(shí)，利用小車(chē)將兩塊摩擦板安裝在上下壓板上，這樣就可以做橡膠支座橫剪狀態(tài)下的抗拉、抗剪彈性模量試驗。壓板面上附一層高硬度板（58-62HRC）。

4）油缸

油缸是微機控制電液伺服壓力試驗機的主要部件，油缸采用ZG310-570材料整體鍛造而成，成型后的油缸應消除應力，并要保證鍛件不得有裂紋、起皮等技術(shù)缺陷。它的功能是向試驗件施加試驗力、活塞行程300mm，油缸內徑φ700，壓力30MPa。

油缸的制造要求精度高，是微機控制電液伺服壓力試驗機的重要部件，它要求密封好，變形小，性能穩定。

工作活塞內設計一個(gè)可調心的球面支承，這樣在發(fā)生偏心作用力時(shí)可以減輕工作活塞的側傾力以保證測力，試驗力值穩定可靠。

（二）2000kN橫向臥式剪力試驗裝置   

臥式剪力試驗裝置必須與10000kN主機合作的情況下共同工作。這部分主要用于橡膠支座的抗剪試驗。橫向剪力試驗裝置的組成部分主要有：2000kN工作油缸組件、油缸支座車(chē)體組件、2000kN負荷傳感器、橫向位移傳感器、剪切拉板及隨動(dòng)裝置等組成。

這部分油缸支座車(chē)體組件由于比較重，我們設計采用電機帶動(dòng)車(chē)體組件自動(dòng)進(jìn)出。當做橫剪試驗時(shí)，先在下壓板小車(chē)上放一試樣找好位置，然后將下壓板小車(chē)推入試驗空間，推到一定位置限位停止；再將另一試樣放在剪切拉板上，找好位置，啟動(dòng)按鈕，油缸支座車(chē)體組件將自動(dòng)進(jìn)入試驗空間，到達一定位置自動(dòng)停車(chē)。做完試驗后，啟動(dòng)按鈕，油缸支座車(chē)體組件將自動(dòng)退到原始位置。

根據試驗要求，對力值設定并保壓。橫向剪切試驗的受力狀態(tài)非常好，它是一對內力，橫向剪切油缸的作用力通過(guò)傳感器及球面支撐作用到橫剪拉板上，橫向剪切油缸的反作用力通過(guò)油缸座支撐作用到上下壓板（摩擦板）上，這樣作用力與反作力互相抵消，對于試驗機的主機不產(chǎn)生側向力，從而對主機任何部位均無(wú)損壞。

橫剪裝置升降控制采用我公司研制的新技術(shù)，屬創(chuàng )。采用自動(dòng)升降裝置，使橫剪裝置做到了實(shí)時(shí)跟蹤，橫剪作用力始終作用在中心位置上。這樣在做橫剪試驗時(shí)，橫剪裝置的自重可以消除，保證了試驗結果的準確性。

根據《JT/T4--2004公路橋梁板式橡膠支座力學(xué)性能試驗方法》中A.3.2：進(jìn)行剪切試驗時(shí)，其剪切試驗機構的水平油缸、負荷傳感器的軸線(xiàn)應和中間鋼拉板的對稱(chēng)軸相重合，確保被測試樣水平軸向受力。

橫剪試驗裝置主要由以下部分組成：

（1）剪切摩擦板二塊

（2）2000kN橫向加試驗力油缸一套

（3）負荷傳感器（2000KN）一只

（三）轉角試驗裝置

轉角試驗裝置由一塊平板及一個(gè)600kN頂出的油缸組件組成。它的原理是：通過(guò)四柱式試驗機主機的上下壓板壓住兩塊橡膠支座試件，在兩試件中夾著(zhù)轉角平板，在受力點(diǎn)600kN活塞向平板施加試驗力，試件產(chǎn)生一個(gè)轉角位移，其轉角計算由計算機來(lái)完成，然后打印試驗報告。

轉角試驗裝置主要由以下部分組成：

（1）轉角壓板一塊

（2）600kN轉角加試驗力油缸一套

（3）負荷傳感器（600KN）一只

（四）多功能液壓源 

液壓源由油箱、兩套泵組、濾油器、電磁換向閥、2個(gè)伺服閥、溢流閥等組成。油泵打出的高壓油經(jīng)過(guò)濾油器進(jìn)入配流座，進(jìn)入配流座的油經(jīng)2個(gè)伺服閥分別用于對主油缸、剪切油缸或轉角油缸試驗力的控制，當油液的壓力達到溢流閥調定的壓力時(shí)，多余的油經(jīng)溢流閥溢流后流回油箱。系統的壓力通過(guò)壓力表可隨時(shí)觀(guān)察到。伺服閥要求使用清潔的油液，因此，油箱采用封閉式油箱，避免了二次污染，在系統中使用了濾油器，過(guò)濾精度為10um，用以過(guò)濾掉油液中的雜質(zhì)，長(cháng)期使用，濾油器會(huì )因存有過(guò)多的雜質(zhì)而堵塞。因此，應根據具體情況更換濾油芯，這樣保證油路系統的清潔，提高了各液壓元件的使用壽命。同時(shí)配置了管式或風(fēng)冷冷卻器，超過(guò)設定溫度報警器報警，開(kāi)啟冷卻器，限制油溫升高，使液壓系統總處于工作狀態(tài)。

（五）微機測控系統

該系統是專(zhuān)門(mén)為壓剪試驗機開(kāi)發(fā)的測控系統。該系統為多通道伺服控制系統，可控制兩個(gè)伺服作動(dòng)器。由一臺計算機控制功能強大的測控軟件，由VC++語(yǔ)言編程，在Windows2000/NT/XP中文操作系統下工作。由兩個(gè)伺服閥作為控制元件，與位移傳感器、負荷傳感器(壓力傳感器)組成閉環(huán)控制系統。根據需要對每個(gè)獨立的測量控制系統進(jìn)行參數設置，每個(gè)作動(dòng)器可分別、同時(shí)進(jìn)行測量控制，從而完成給定的程序試驗。

1、微機測控系統由以下部分組成

1）  微機及控制系統

根據新的試驗標準規定抗壓彈性模量及抗剪彈性模量試驗均有試驗力保持要求。為此配置了兩套伺服閥，分別控制軸向壓力試驗主機和橫向剪力試驗裝置或轉角試驗裝置，通過(guò)改變控制器的電壓信號改變流過(guò)伺服比例閥的油量和方向，實(shí)現對工作油缸的控制，滿(mǎn)足抗壓彈性模量和抗剪彈性模量試驗要求，可以實(shí)現等速加荷、試驗力保持、等速卸荷等功能，以上功能是真正的閉環(huán)控制，不受外界環(huán)境影響，保證試驗的準確性，系統穩定性得到很大提高。

2）軟件系統

由于采用VC++語(yǔ)言編程，可在WINDOWS中文多種操作系統下工作，幾乎所有操作均在中文虛擬面板上進(jìn)行，操作直觀(guān)便捷，輕松完成試驗參數設置、試驗控制、數據分析與處理；由屏幕實(shí)時(shí)顯示測試過(guò)程和力-時(shí)間曲線(xiàn)、力—位移等曲線(xiàn)等。并由打印機打印試驗報告及曲線(xiàn)。

3）、  負荷/壓力傳感器與位移傳感器

4）、  品牌打印機

5）、  各種電纜線(xiàn)

6）、 高分辨率試驗卡 

2、主要技術(shù)參數

1）試驗力測量系統

采用力傳感器（主作動(dòng)器和水平作動(dòng)器）對試驗力無(wú)慣性連續測量。

⑴．垂直試驗壓力：10000kN

?試驗力測量精度：≤±1% 。

?試驗力測量范圍：0.4～FS（連續全量程測量）。

?試驗力值顯示：計算機屏幕實(shí)時(shí)顯示直讀數。

⑵．水平剪切力：2000kN

?試驗力測量精度：≤±1% 。

?試驗力測量范圍：1～FS（連續全量程測量）。

?試驗力值顯示：計算機屏幕實(shí)時(shí)顯示直讀數。

⑶．轉角頂出力：600kN

?試驗力測量精度：≤±1% 。

?試驗力測量范圍：4～FS（連續全量程測量）。

?試驗力值顯示：計算機屏幕實(shí)時(shí)顯示直讀數。

變形測量系統

?采用數字千分表測量試樣四點(diǎn)變形（一拖八）。

?變形測量范圍：0-10mm（連續全量程測量）。

?變形測量分辨率：0.001mm。

?變形測量誤差：≤±0.5%FS 。

?變形顯示：計算機屏幕實(shí)時(shí)顯示直讀數。

2）位移測量系統

?采用拉線(xiàn)編碼器測量油缸活塞位移量，位移值由計算機屏幕顯示（垂直方向和水平方向兩只）。

?位移量程：0～300mm；0～300mm。

?位移測量分辨率：0.001mm

?測量誤差：≤±0.5%FS

?變形顯示：計算機屏幕實(shí)時(shí)顯示直讀數。

3）速度控制

①試驗力等速率控制：0.01～10%/S

?等速率控制精度：±1%設定值

②位移等速率控制：0.5～50mm/min

?等速率控制精度：±1%設定值

③恒試驗力、恒變形、恒位移速率控制精度：±1%設定值

4.2、控制系統及主要功能

主要功能特點(diǎn)

可實(shí)現計算機對試驗過(guò)程的自動(dòng)控制。還可通過(guò)計算機進(jìn)行手動(dòng)控制。

1）測量控制系統采用美國AD公司電子器件生產(chǎn)，采用計算機總

線(xiàn)插卡式設計。系統具有自動(dòng)調零、自動(dòng)標定、連續全程測量、無(wú)級調速等功能。計算機軟件采用VC++語(yǔ)言編程，可在Windows2000/XP/NT操作系統下工作。內容包括了試驗力、位移測量控制,試驗曲線(xiàn)顯示、數據處理和打印、判別等功能，

并有完整的數據庫軟件接口供用戶(hù)使用。采用全數字閉環(huán)調速系統，可對試驗的全過(guò)程進(jìn)行監控、自動(dòng)采集處理試驗數據、打印試驗曲線(xiàn)報告。同時(shí)具有曲線(xiàn)、數據存儲功能及曲線(xiàn)放大功能。

2）進(jìn)行試驗力等速率控制，并可進(jìn)行試驗力保持。

3）進(jìn)行位移等速率控制，并可進(jìn)行位移保持。

4）在試驗過(guò)程中各種控制速率及控制功能均可互相切換。

5）具有整機保護功能。

6）可通過(guò)聯(lián)機幫助查看或打印軟件說(shuō)明、操作規程、注意事項等內容。

5、主要配置

1）10000kN四柱立式液壓壓力試驗主機                  一臺

（制造廠(chǎng)：本公司）

2) 軸向位移光電編碼器及轉換裝置                     三套

（制造廠(chǎng)：日本歐姆龍技術(shù)）

3）液壓傳感器（YB15A、35MPa）                       一只

（制造廠(chǎng)：美國）

4）數字式千分表（0-10mm、分辨率0.001mm）           八套

（制造廠(chǎng)：成都量具刃具廠(chǎng)）

5）數據轉接器（一拖八）                              一套

（制造廠(chǎng)：成都量具刃具廠(chǎng)）

6）2000kN臥式剪力試驗裝置                           一套

（制造廠(chǎng)：本公司）

7）負荷傳感器（2000kN）                              一只

（制造廠(chǎng)：美國AC）

8）600kN轉角試驗裝置                               一套

（制造廠(chǎng)：本公司）

9）負荷傳感器（600kN）                              一只

（制造廠(chǎng)：美國AC）

10）轉角壓板                                         一件

（制造廠(chǎng)：本公司）

11）摩擦板                                           二件

（制造廠(chǎng)：本公司）

12）伺服液壓源                                       一套

（制造廠(chǎng)：本公司）

13）電液伺服閥組                                     二件

（制造廠(chǎng)：意大利阿托斯）

14）高壓油泵組（31.5MPa、15kW、流量25升）           一套

（制造廠(chǎng)：意大利馬祖奇）

15）高壓油泵組（31.5MPa、3kW、流量5升）             一套

（制造廠(chǎng)：意大利馬祖奇）

16）電磁換向閥                                       二套

（制造廠(chǎng)：德國力士樂(lè )）

17）電磁溢流閥                                       二套

（制造廠(chǎng)：德國力士樂(lè )）

18）耐震壓力表                                       二塊

（制造廠(chǎng)：青島華青）

19）冷卻器                                           一套

（制造廠(chǎng)：中國臺灣朝田液壓）

20）溫度指示控制儀                                   一套

（制造廠(chǎng)：上?？蒲袃x表廠(chǎng)）

21）液位計                                           一套

（制造廠(chǎng)：德國力士樂(lè )）

22）計算機聯(lián)想/17寸液晶顯示器                       一套

23）激光打印機（A 4惠普）                         一臺

24）伺服電源及功率放大器                           二套

（制造廠(chǎng)：本公司）

25）軸向力和位移測控系統                             一套

        （制造廠(chǎng)：本公司）

26）剪向力和位移測控系統                             一套

        （制造廠(chǎng)：本公司）

27）轉角測控系統                                     一套

        （制造廠(chǎng)：本公司）

28）八通道變形測量系統                               一套

                                      （制造廠(chǎng)：本公司）

29）VC++語(yǔ)言試驗軟件包                               一套

（制造廠(chǎng)：本公司）

30）測控擴展電箱                                   一套

（制造廠(chǎng)：本公司）

31）各種電纜及電器插頭等                           一套

（制造廠(chǎng)：本公司）

32）備件、易損件                                     一套

33）技術(shù)文件（使用說(shuō)明書(shū)、合格證、裝箱單）           一份

6、售后服務(wù)

1）.產(chǎn)品由我公司技術(shù)服務(wù)部的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行售后服務(wù)。

2）.產(chǎn)品保修期一年。在保修期內如因產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生故障將免費維修；如因非產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生故障，只收成本費。產(chǎn)品終身維修并提供配件及易損件。

3）.產(chǎn)品由工程技術(shù)人員現場(chǎng)指導安裝（用戶(hù)吊裝到位），免費調試。

4）.免費現場(chǎng)培訓操作人員。

5）.軟件免費升級