电液伺服钢绞线拉力试验机

近日，长春机械院为贵州钢绳股份有限公司研发制造的国内最大的微机控制电液伺服卧式钢丝绳拉力试验机YNS30000（3000吨）顺利完成试验测试通过专家组验收。 该设备是目前国内通过客户验收的最大的钢丝绳试验设备，用于钢丝绳索具、吊具、锚链等产品等试件的力学性能测试，是船舶工程、石油化工、电力工程、桥梁工程、海洋工程、水利建设、矿山开采及运输行业等安全防护产品测量的重要试验设备。 该设备是我院在五十多年研发制造经验的基础上不断创新，引进国际先进设计理念结合客户实际需求研发制造的，在主机形式、夹持方式、标距调整、变形测量、空间调节、整机标定等多个方面进行了创新，多项指标达到国际领先水平。设备满足以下标准：1、GB/T8358－2006《钢丝绳破断拉伸试验方法》；2、GB/T24191-2009《钢丝绳弹性模量实际测定方法》3、GB/T228－2002《金属材料室温拉伸方法》 3000吨卧式拉力试验机是长春机械院在大吨位专用设备领域的又一突破性力作，该设备的顺利验收打破了我国超大吨级试验设备长期被国外垄断的局面，填补了国内大力值（3000吨以上）卧式拉伸强度试验设备的空白，目前全球能研制YNS30000同级卧式拉力试验机只有少数几家公司。 该设备的自主研发制造增强了我国超强度钢丝绳及相关产品性能的检测能力，保证产品质量及技术要求，对钢丝绳应用于国家重点项目工程提供了测试保障，加速了重大项目关键环节的实际应用进程，对重大工程顺利完成起到了推动作用。 近年来，长春机械院在大吨位试验设备领域连续发力，先后为完成 中石油天然气管道局20000KN卧式宽板拉伸试验机、 中石油管道局2000kN石油管道疲劳试验机 株洲时代材料10000KN二维卧式压剪试验机 株洲时代材料3000kN卧式疲劳试验机、 华舟应急装备有限公司4000KN电液伺服动静疲劳试验机 天铁轧二制钢有限公司8000kN卧式拉力试验机 中国核物理研究所2000kN高低温疲劳试验机 中船重工719研究所大吨位结构力学拟动力动态加载装置 长春机械院在未来的发展中，将不断以客户需求为导向，不断专注于高端工程试验设备的研发制造，坚持自主创新，打造有核心竞争力的一流产品，用优质的产品、优质的服务，助力中国经济。 贵州钢绳（集团）有限责任公司，简称贵绳集团。 贵绳集团位于遵义市，全国冶金重点企业，目前国内最大的金属线材制品专业生产基地之一，行业龙头企业。致力于钢丝、钢绳、钢绞线生产和相关技术、设备、材料的研究与加工，形成了“巨龙”牌钢丝、钢丝绳和PC钢绞线三个产品系列，年生产能力40万吨，其中钢丝绳产量居世界第一，产品广泛应用于矿山开采、交通运输、桥梁建设、海洋工程、港口机械以及船舶、轻工、汽车、军工、航天、水利等行业，出口到美洲、大洋洲、欧洲、亚洲和非洲地区， 产品用于国家重点建设项目水利方面：葛洲坝、三峡水利枢纽桥梁方面： 云南龙江特大桥、。马鞍山长江公路大桥、湖南澧水河特大桥、泰州长江公路大桥、矮寨特大悬索桥、南京长江四桥、明州大桥、、汕头海湾大桥、广州虎门大桥、贵州坝陵河大桥、舟山西堠门大桥等船舶方面：亚洲最大起重船---华天龙号大型打捞起重船

导读试验机行业是一个传统而又新型的行业。随着新材料的应用和新技术的发展，更高的质量要求带动市场对试验机提出更精确和更高性能的要求，从而获得更加真实、科学的试验数据，为技术发展夯实基础。力试科仪（LSI）专注力学试验仪器设备的研发、制造、销售和服务。其中，研发是试验机的核心和源头，高端试验机的研发，离不开与时俱进的核心技术。公司自创办以来，自主创新研发了多个主打高端产品，电子万能材料试验机、电液伺服疲劳试验机、多轴协调加载系统和各类专用试验机。这次，我们先来聊一聊电液伺服疲劳试验机的核心技术。力试电液伺服疲劳试验机可用于各类材料的力学性能测试，例如低周疲劳、高周疲劳、裂纹扩展、断裂韧性等常规力学测试，同时也可以集成高低温、湿度、腐蚀环境箱进行复杂环境的耦合试验。这么一个可广泛用于航空航天、汽车、船舰、军工、冶金、建材、科研院校、质量检测等领域的“全能”产品，它的核心技术可分为三点进行阐述（试验机机械结构设计、测量控制系统、软件）。一、试验机机械结构设计1) 加载系统的同轴度在试验中，不同轴的情况会导致试样在拉伸试验中产生弯曲，会对试样造成“提前破坏”，弹性模量也会产生较大的偏差。我们通过不断地迭代创新，设计了对中系统调节环，它用于高精度夹具，圆试样和扁平试样的高同轴度夹持，配套系统对中套件，可以非常直观地对试样夹持前后左右以及角度方向实现六自由度的精确调整。配合标准同轴度测量试样，应变采集系统和分析软件，可以极大地改善试验加载的同轴度。2) 伺服液压缸伺服液压缸是疲劳试验机的核心部件，可直接影响到试验的准确性、可重复性和效率。力试应用独创的先进密封技术，专业的高端加工工艺，经过大量的对比试验来选择制造材料，对精度的要求极高。每个伺服液压缸的零件无一不经过严格的质检，确保装配到每台试验机上的伺服液压缸达到力试的质量要求。先进的密封技术赋予伺服液压缸极低的摩擦力和超长的寿命，在100Hz的高频下保证具有满足高端试验的精度和可靠性，并且能够实现拉压过零试验的完美控制。3) 油源液压秉承安全、高效运行的原则，融入节能、环保的现代设计理念。HPS-HE系列油源为全新一代静音液压动力系统，为实验室内液压驱动设备高效提供动能的同时，让用户尽享安静、清洁的空间。大流量液压站采用多泵组并联设计，根据需要启用一组或者几组油泵，极大的节约了能源，并有效减少了占地空间。主要特点有：a. 具有“零压”启动、高\低压切换功能；b. 恒压变量系统，保证系统压力的同时，最大化节能；c. 全密闭式结构，良好的隔音、绝热、环保效果；d. 外部无任何泄漏，避免灰尘、油液混合成垢；e. 内部优化布局，介质温度保持均匀；f. 有效的通风设置，保证良好通风、通气效果；g. 液晶操控面板，易于参数设置、监控；h. 可进行远程、本机操控；i. 可供多台设备运行，且具有先开后关功能。二、测量控制系统1) 控制器控制器是试验机设备的核心部件，一方面它在上位机软件的指挥下实现对试验设备的动作控制；另一方面它实时采集试验过程中试样上产生的力、形变，以及其它可能发生的物理量变化，在系统内都能根据控制算法将采集到的物理量变化又反馈到控制上。控制器关键性能：a. 系统频率：控制器的系统频率作为控制系统的关键指标，它决定控制器的闭环控制能力，系统频率越高意味着可以执行反馈控制的能力越强，可以支持试验机设备的动作越快，控制精度也越高。b. 采样频率：指控制器在每个时间片有效的采样数，对于大多数控制器而言，采样频率与系统频率一致，运行速度越高的试验需要控制器的采样频率越高，才可保障在短时间试验过程中有足够的力、变形、位移等的采样数据。c. 试验频率：试验频率是指设备用于疲劳试验时，每秒可支持的循环次数，它由多方面的因素决定（包括设备可支持的最大移动速度、加速度以及过零点时的平稳切换能力等因素有关），控制器可支持的试验频率则是最重要环节。d. A/D分辨率：是指控制采集系统模数转换能力，常见的A/D芯片有24位、20位、16位等，不同的A/D芯片能力不同，可提供的分辨率存在差异。e. 曲线吻合度：控制能够按预定的轨迹函数执行，控制器的控制算法起到关键作用。f. 稳定性：对于疲劳试验或长时间蠕变、松弛等试验，很多试验时间以月为单位，系统的稳定性十分关键。2) 力值测量系统力值测量系统是试验机不可或缺的测量部分，几乎所有类型的静态和动态材料物理性能测试设备，都离不开对力值的测量。无论是拉伸、压缩、冲击、剪切、剥离、疲劳还是断裂力学试验，力值都是最重要的测量指标。常见的力传感器有应变式、压力式、压电式以及加速度计等类型。力值测量系统关键指标：a. 零点漂移：是指在传感器静置状态下，发生的力值变化，一般而言，变化范围越小，说明传感器越稳定或环境干扰越小，但静止不变时，也有可能是传感器系统的灵敏度不够或A/D分辨率高导致。b. 温度漂移：是指传感器在环境温度变化情况发生的力值偏移。c. 非线性度：在传感器的量程范围内，线性好坏常用非线性度指标，非线性度值越低，说明线性越好。d. 特殊的，疲劳试验机的测力传感器一直处于高频交变的工作状态，弹性体相关的迟滞性、蠕变特性等和普通的静态测力传感器有很大的区别，一般疲劳机的力传感器在这些方面的指标远优于常规的载荷传感器。3) 变形测量系统变形测量系统是试验机常用的测量部件，它一般用于测量试样标距内的变形、弯曲扰度、裂纹开口宽度变化、压缩高度变化以及冲击产生的变形等。a. 变形测量系统按照是否接触试样，可分为接触式引伸计和非接触引伸计。常用的接触式变形测量装置包括：电子引伸计、全自动引伸计、千分表、扰度计、电容感应式引伸计、电磁感应式引伸计等.常用的非接触式变形测量装置包括：视频引伸计、激光位移计、红外位移计等。非接触式引伸计具有对试样无损伤测量的特点，对于软材料、复杂环境、大变形测量方面有不可替代的优势。b. 变形测量系统按照温度适用范围又可分为；常温引伸计、低温引伸计和高温引伸计等。变形测量系统关键指标与力传感器的关键指标基本相似。c. 应变疲劳对引伸计有更高的要求，需要更高的分辨率和响应频率。特别是高温应变疲劳引伸计，具有很高的技术难度。4) 位移测量系统与力传感器测量系统和变形测量系统稍有不同，位移测量系统一般是伴随机器提供，它主要用以捕获设备横梁或作动器的移动变化，是设备实现精准移动控制的重要测量部件。位移计常见有用于间接测量的固定在电机轴上的旋转编码器和直接用于测量横梁或作动器运动的LVDT、光栅尺、拉线编码器、磁滞伸缩计等。电子万能试验机一般采用旋转编码器，实现横梁位移的间接测量，位移的分辨率是通过编码器的线数、丝杆螺距、减速比等参数间接计算获得；而液压机和大多数的疲劳试验机则多以直接测量为主，位移的分辨率直接体现在位移传感器上。无论是间接测量还是直接间接，由于受到试验机机架、力传感器连接部件和试样夹具等部分的柔度影响，往往作用到试样上的变形，不能简单等同于位移测量值，两者之间实质上存在较大偏差。三、DynamicExpert试验软件力试自主知识产权多用途动态测试软件DynamicExpert ，是款易上手却不失专业性的试验软件。它具有简单直观的方案编辑界面、灵活方便的曲线调整功能、可配置的实时循环数据运算功能、强大的数据存储功能、丰富的试验波形支持以及快捷的试样保护功能。a. 试验机试验应用技术：先进复合材料试验软件包，低周疲劳试验软件包、裂纹扩展试验包（恒载增K、降K、恒K ）、断裂韧性试验包（KIC、CTOD、J1C试验、阻力曲线）、谱载试验软件包、弹性体试验软件包等；特别是裂纹扩展实时自动降K 、 弹性体动刚度、弹性刚度、阻尼刚度、损耗角、能量、阻尼系数的核心算法跟多个权威客户家进行了多次数据对比验证。b. 软件的高密度据数据存储技术：力试的疲劳试验软件实现了高达10^8寿命试验数据全部通道数据高密度数据存储、数据检索查询功能，并且正在申请自主知识产权。c. 实时数据处理技术：循环载荷峰谷值、动态模量、塑性应变、弹性应变、刚度、损耗角等实时数据高性能运算处理。d. 在软件的稳定性、可靠性、扩展性定制、软件的开放性、可升级性等方便；力试的软件经过了多家客户的耐久测试，在多个客户现场经历过3000小时以上，系统不重启、软件不卡、不出异常的考验。e. 软件控制方面：已经实现了相位自动调整、加载起点终点同步协调控制功能；试样保护模块有效了解决了夹持载荷过大的问题。 结语力试深知，试验机的核心技术便是企业的核心技术。我国试验机产业要想取得良性发展，必须注重技术创新，牢牢掌握核心关键技术。正如文章导读所说，新材料技术的应用和技术在不断发展，这也表明试验机行业绝不能停滞不前。力试重视技术人才的引进和培养，提高企业专利意识，加强与高校、企业的交流合作。近两年的基础研发投入（R&D）为7.87%、10.95%，比肩发达国家的企业基础研发投入，取得多项成就，在国产试验机行业中大放光彩。我们会继续秉承自主创新精神，加强交流合作、开拓视野，在关键领域、卡脖子的地方下大功夫，集合精锐力量取得更大的突破。本文作者：力试科仪

在材料力学性能测试领域，电液伺服万能试验机凭借其卓越的性能和广泛的应用范围，成为了科研和生产领域中不可或缺的重要设备。今日深圳三思纵横试验机将跟大家一起来讨论电液伺服万能试验机的工作原理、应用领域以及未来发展趋势等方面的内容。一、电液伺服万能试验机的工作原理电液伺服万能试验机采用电液伺服控制技术，通过高精度传感器和伺服阀等元件，实现对试验过程的精确控制。在工作过程中，试验机通过加载系统对试样施加力或位移，同时传感器实时检测试样的力学响应，并将数据传输至控制系统。控制系统根据预设的试验参数和实时检测数据，通过伺服阀调节液压系统的压力和流量，从而实现对试验过程的精确控制。二、电液伺服万能试验机的应用领域电液伺服万能试验机广泛应用于金属材料、非金属材料、复合材料以及构件的力学性能测试。1、金属材料领域：试验机可用于测定材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能；2、非金属材料领域：可用于测定塑料、橡胶、陶瓷等材料的力学性能；3、复合材料领域：可用于测定复合材料的层间剪切强度、界面性能等；4、构件测试领域：可用于评估构件的承载能力、疲劳寿命等。三、电液伺服万能试验机的未来发展趋势随着科技的不断发展，电液伺服万能试验机也在不断进行技术更新和升级。未来，试验机将朝着以下几个方向发展：1、智能化：随着人工智能和大数据技术的应用，试验机将实现更高级别的智能化控制。通过引入智能算法和机器学习技术，试验机能够自动优化试验过程，提高测试效率和精度；2、多元化：针对不同行业和领域的测试需求，试验机将不断推出更加多元化的功能和测试模式。例如，针对新材料和特殊构件的测试需求，试验机将开发更加专业的测试模块和夹具；3、高精度化：随着制造业对产品质量要求的不断提高，试验机将追求更高的测试精度。通过优化传感器和伺服阀等关键部件的性能，以及引入先进的校准和补偿技术，试验机将能够实现更加精确和可靠的测试结果；4、绿色环保：在环保意识日益增强的今天，试验机也将注重绿色环保。通过优化液压系统和电气系统的设计，降低能耗和噪音排放；同时，采用环保材料和工艺，减少对环境的污染。三思纵横电液伺服万能试验机作为材料力学性能测试的重要设备，其性能和功能的不断提升将有力推动相关领域的发展。未来，随着智能化、多元化、高精度化和绿色环保等趋势的不断发展，三思纵横电液伺服万能试验机将在科研和生产领域发挥更加重要的作用。同时，相关从业人员也应不断学习和掌握新技术，以适应不断变化的测试需求和技术挑战。