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汽车空调零部件交变压力试验机技术介绍关键词：汽车空调零部件，交变压力，正弦波、三角波、方波，高频响应，试件中介质流动，精确介质温度控制，高低温液压控制系统，液压伺服控制系统，隔离油缸，试件微小破损检测，破裂保护 1 概述交变压力试验是耐压零部件寿命试验的普遍使用方法，对汽车零部件特别重要。汽车零部件的交变压力试验由来已久，碍于试验设备的条件，国内汽车零部件生产厂家以往的交变压力试验比较简单，没有严格的波形和温度控制。随着汽车行业与国际接轨，国内汽车零部件厂商进入全球采购供应商行列，用国际上通用的试验标准进行汽车零部件交变压力试验势在必行，严格的试验波形和温度控制对交变压力试验设备提出了苛刻的要求。交变压力试验机主要用于汽车零部件交变压力脉动疲劳试验。为伺服控制型和介质流动型的结合产品。试验机具有良好的频响特性，能产生各种高精度交变压力波形；能控制试验介质流动，实现环境温度与介质温度独立控制。该交变压力试验机适用于汽车空调系统用液气分离器，储液干燥器，制冷管，蒸发器，冷凝器及类似产品。2 新型汽车空调零部件交变压力试验机的技术难点：2.1 试验标准提出了更高波形要求国际上通用的试验标准对汽车空调零部件交变压力试验的波形要求更加严格，（1）试验机应同时具备多种可供选择的试验波形（正弦波、三角波、方波等），（2）具有更宽的交变 频率范围，（3）波形质量受严格的误差带限制，特别是三角波和方波工况，系统必须具有很高的频率响应。通常采用液压伺服控制系统才能达到要求的波形精度。2.2 试验标准对试验介质温度控制更加严格在过去的交变压力试验中，被试件内的介质是封闭的，这势必导致被试件内介质温度随着时间增加与环境温度趋于一致。而国际上通用的试验标准要求被试件内外温度独立控制，最有效的方法是使被试件内的介质流动起来。传统的油缸泵压方法能快速建立压力，但无法实现介质的流动，需要设计一套液压控制系统，并与油缸泵压方法有机的组合起来，才能实现介质流动工况下，交变压力波形的精确控制。2.3 高低温液压控制系统 汽车空调零部件交变压力试验介质温度范围很广，通常可达-40—150℃，交变压力试验机采用的液压控制系统一定是特殊的高低温液压系统，需要通过研制一系列特殊的液压元件和系统才能实现。2.4 需要极高的可靠性汽车空调零部件交变压力试验机本身是用于考核汽车零部件寿命的，每一项试验需要经历几拾小时至上百小时的连续运转，所以试验机需要很高的可靠性和自动化程度，才能保持设备的完好率，才能满足交变压力试验无人值班的要求。交变压力试验机研制必须进行可靠性分析和设计，长期可靠运行的结果证明，本公司研制的汽车空调零部件交变压力试验机的可靠性设计是成功的。3 设计准则：本公司研制的汽车空调零部件交变压力试验机的设计遵循了下列准则：a. 试验台设计实施相关的国家标准和行业标准，按标准进行规范化设计；b. 试验台设计综合运用简化、统一、协调、优选等标准化基本原理，贯彻通用化、系列化、组合化要求，积极采用成熟技术，努力提高设计的标准化程度；c. 追求高自动化程度和高可靠性，尽可能实现试验全过程计算机控制和监控，减少人工调节环节，设计全面提升可靠性要求，考虑各类事故保护停机和报警，做到无人值班，少人值守；d. 追求高品质静、动态特性，保持设备长期技术领先，提高用户企业的产品参与国际竞争的能力；e. 追求高的性能价格比，优化设计降低成本，在满足系统性能和可靠性前提下，尽可能选用国内优质产品，对进口件选用遵循合理、必要、经济原则；f. 设计充分考虑试验室管理要求，合理配置；注意环保、节能；考虑仪器仪表计量标定方便；尽可能选用国内外知名公司产品，减少元器件品种规格，保证元器件良好售后服务和备件货源充足；g. 充分考虑操作、维护方便，提高试验效率。设备应美观大方，具有时代气息。4 本公司研制的汽车空调零部件交变压力试验机方案简介4.1 主要功能：a. 交变波形多样化：正弦波，三角波，矩形波和任意波；b. 试件介质循环流动设计； c. 试件环境温度和介质温度独立控制；d. 交变频率可低至直流输出；e. 实现计算机控制、采样、数据处理、记录和打印，具有试验报告自动生成功能；f. 实现计算机监控、报警保护功能（包括特别设计的试件微小破损检测和破裂保护）；g. 智能化PID调节；具备温度、压力传感器计量校验程序；h. 简便、直观的操作界面；操作维护方便，元件采用国际标准，备件货源充足。4.2 主要技术参数和性能指标a. 试验介质工作压力范围：0—4.5MPa，可设置，误差±1.5%；b. 交变频率：0—200CPM，可设置，误差±1次；（扩展设计可达更宽的频率范围）c. 试件介质温度：室温—120℃，可设置，误差±1℃；（扩展设计可达更宽的介质温度范围，包括低温）d. 试件环境温度：室温—150℃，可设置，误差±3℃；（扩展设计可达更宽的介质温度范围，包括低温）e. 恒温环境箱腔体容积：1000×1800×1100；f. 同时试验件数：6件；g. 试验波形：正弦波、三角波、矩形波和任意波，矩形波的上升沿时间不大于0.05秒。h. 试验介质：合成液压油。（扩展设计可使用制动器油，乙二醇等为试验介质）4.3 交变压力试验机原理简介试验机由供压系统、恒温环境箱和计算机控制系统组成。被试零部件安装在恒温环境箱内，供压系统在环境箱外通过管路向被试件加压，供压系统的介质温度受控，根据试验要求调节，系统有加温和冷却装置。供压系统由一套高温动力油源供油，动力油源采用高温齿轮泵，由调压阀稳定供油压力，动力油源的输出流量既用于提供通过被试件的试验流量，又能辅助被试件压力快速上升。供压系统通过隔离油缸向被试件提供规定温度和交变压力的介质，利用隔离油缸容腔快速泵出的介质，能产生瞬间大流量。隔离油缸为特殊设计的液压油缸，油缸活塞杆设计成配压阀结构，通过配压阀输出的压力与隔离油缸活塞杆的位置成比例关系，隔离油缸工作时，既有泵压作用，又有压力输出阀功能。当隔离油缸快速运动时，瞬间大流量能控制被试件压力快速上升或下降，当隔离油缸停在某个位置时，能控制被试件压力恒定在设定值（所以试验机交变频率可以低至直流输出）。驱动隔离油缸运动的是一套液压伺服控制系统，系统的输入是试验要求的压力波形信号，系统的输出是驱动隔离油缸的推力，系统的反馈是被试件的试验压力，所以最终控制的就是被试件的试验压力。液压伺服控制系统由常温油源供油，常温油源为高压油源系统，工作压力为21Mpa，常温油源同时提供高温动力油源和事故处理操作的控制用油。
Ⅰ 前言 岩石三轴试验是研究岩石力学的重要手段，岩石三轴试验数据是岩石力学的一个重要参数，它能比较完整的模拟岩土在原始地应力状态下的力学性能，是工程设计的重要依据。由于深部岩石处于复杂的应力状态，本身又是一种十分复杂的天然材料，在很多情况下，简单应力状态下的岩石应力试验不能完全反映工程实际中的岩体应力状态，必须充分认识复杂应力状态下岩石的力学性质。因此，开展三轴状态下的岩石试验研究显得十分重要。 岩石的力学性能指标与其试验方法密切相关，同时也与试验用仪器密切相关。为了能够获取准确的岩石力学性能指标，必须有一套精密的试验仪器和一套试验用的控制系统，这是取得可靠的岩石三轴试验数据的基础。目前市场上岩石三轴试验机价格不菲，利用本单位现有的试验机改制成岩石三轴试验机，这对节约经费和充分利用试验场地都具有实际意义。Ⅱ 岩石三轴试验机的改造2.1原压力试验机现状与研制思路 原压力试验机为广州生产的微机控制电液伺服万能试验机，试验机最大负荷600KN。根据目前工程建设和岩石三轴试验的方法，改装以后的岩石三轴试验机应符合以下特点：智能化程度高，实现岩石试验过程的自动控制，避免过多的人为干扰因素，提高试验的真实性、科学性，向智能化试验发展；岩石三轴试验机的围压、轴压必须能适应目前工程建设的需要；同时，仪器还必须一机多用，为复杂应力条件下的试验提供方便；构造简单，操作方便、还必须经济。 根据现有试验机的现状，决定利用原压力试验机的轴向加压系统，增加三轴压力室及围压加压系统、编制新的控制软件，但仍需保留压力试验机的完整性、独立性和原万能试验机的控制系统。2.2岩石三轴试验机的改装2.2.1侧向加载装置及测量控制系统 侧向加载装置及测量系统，主要由琴式液压源泵、侧向加载装置、压力室提升及固定装置、电气测量与控制系统等部分组成。液压源与琴台式机柜有机地组合在一起，同时，全自动采集控制器和电气拖动系统安装再机柜内部，整体布局简洁，操作舒适，占地面积小。液压源系统中，电磁换向阀选用日本YUKEN液压元件，溢流阀、减压阀、压力随动阀均采用美国SUNHYDRAULICS的浮动式插入阀。采用SUN的浮动式插入阀，在于阀尾端的自由浮动，藉此精密配合工作组件，减少对阀的安装扭矩的敏感度要求，避免阀芯卡住的可能，并提高了阀的使用寿命。作为电液伺服控制的核心元件，所采用的伺服阀均为进口意大利原装ATOS伺服阀。油泵采用德国进口ECKERLE内合齿轮泵，其具有超高压力，噪音低的特点。侧向加载装置选用高精度伺服阀对作动器进行控制，确保系统平稳、高效率传动围压，实现系统平稳加载。2.2.2压力室及试样装卸固定装置 改装后的岩石三轴压力室体积较小，灵活轻巧，一是适于装卸，二是可以减少侧向加压介质，减少试验准备时间，另外还可实现一机多用，不使用岩石三轴试验时可将压力室部分放置到固定支架上。 新型压力试验机结构采用目前比较先进的小型压力室设计思路，通过液压工程缸活塞的移动完成试样的装夹和卸样，且整个过程都是全自动控制；围压通过液压油充满内腔实现平稳逐级加载；试样与液压油之间采用特殊材料制成的内膜隔离，整个试验过程只需在支架上装夹试样，试验时讲该装置移动到主机框架内固定即可。设备改装完成验收时围压已达35MPa，在系统实际工作时控制最高围压为30MPa。2.2.3试验机的数据采集、测量系统 SY全自动通道闭环测控系统主要有载荷闭环、位移闭环和变形闭环3套独立的采集及控制模块组成。 试验载荷测量：采用高精度负荷传感器，配备高精度、高分辨率采样、放大系统及数字滤波系统、A/D转换器件，确保测力精度。 位移测量：通过测量作动器活塞的位移，反映出上下夹头间的却对位移，进而实现系统的位移控制，也可用于大变形材料的拉伸伸长测量。同时，通过使用高精度差动变压器式位移传感器，可提高试样变形的测量精度，并以该通道采集数据作为反馈量，实现真正意义上的变形控制。2.2.4试验机的控制系统 计算机全数字实时显示负荷、位移、变形、围压等工程量，可以显示载荷与时间、主应力差与主应力、主应力差与时间、轴位移与时间等各种试验曲线，并根据需要可以选择曲线，直观明了。压力试验机控制系统能自动标定试验机准确度，能够自动清零，能完成试验条件的试样参数及试验数据的采集和存储，试验过程具有过载等设定条件的保护功能，在整个试验过程中，自动实时存储试验数据，以防止突然停电时造成数据的丢失，试验完毕可对数据进行分析处理，打印图标及试验报告。 研制的岩石三轴试验机具有应力控制和应变控制界面，装有三轴蠕变试验的控制程序，可以进行软岩及深部固结土的三轴蠕变试验。可以看出，该岩石三轴试验机具有较强的试验功能，完全能满足目前工程建设的需要和符合有关标准。 2.2.5经济实用 岩石三轴试验机改装以后，在经费方面要比购置新设备节约40%左右，并且在软件控制方面根据试验的要求，本着方便、实用为原则，界面友好。Ⅲ 结 论 岩石三轴试验机改装完成以来，经过了有关专家的鉴定验收，已用于本科生的毕业设计和硕士生的学位论文等有关试验。使用证明：改装的岩石三轴试验机抗干扰能力强，精度高，机械运行平稳可靠，计算机控制程序功能强，能实现岩石三轴压缩强度试验的有关要求，围压控制平稳，并且节省费用，经济使用，达到了预期的改装研制目的。
如题。万能试验机都有这些功能，为何还单独搞拉力、压力、塑料、橡胶试验机呢？
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