山東國量儀器設備有限公司
5000kN 微機控制電液伺服臥式
拉力試驗機
技術方案
該試驗機采用機架整體鋼板焊接框架結構，5000kN單出桿中心型雙作用伺服油缸安裝與油缸座內，通過負荷傳感器連接于移動橫梁上，由移動橫梁、油缸、兩拉桿及前拉頭座組成施加試驗力反向架，在加力框架內安裝有可移動后拉頭座，前后拉頭座分別連接試樣，并通過油缸帶動力給試樣施加試驗力，根據試樣規(guī)格長度可有級調整移動拉頭座位置，用于調整拉伸空間，采用液壓夾緊聯(lián)接試樣，油路采用手動閥加載控制試驗過程，高精度負荷傳感器測力，計算機屏幕顯示試驗力及試驗曲線，按試驗方法的要求自動處理試驗數據，本機專用于螺栓進行拉伸及破斷試驗力。
第一部分 技術方案整體簡述
一、整機組合
主機系統(tǒng)；
油源系統(tǒng)；
微機采集系統(tǒng)
電氣控制柜
位移測量系統(tǒng)
拉頭附具
防護裝置
二、主機系統(tǒng)（見圖片1）：
主機部分主要由油缸座、1000Kn雙作用單出桿油缸、移動橫梁、拉桿、油缸座、兩側框架及前后拉頭座及高精度負荷傳感器等部件組成。
油缸座、框架采用鋼板焊接結構，移動橫梁和前后拉頭座采用整體鑄鋼結構、油缸座、框架及后拉頭座形成受力框架。
前后拉頭座、調節(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移動橫梁運動，從而將試驗力施加到試樣上。后拉頭座與受力框架之間采用上下手動插銷聯(lián)接，用于有級調整試驗空間，通過控制閥來實現(xiàn)試驗的試樣拉伸試驗。
機外形示意圖片
三、油源（泵站）系統(tǒng)：（見圖2
如圖2，油源系統(tǒng)由主副油泵電機組、油箱（含閥組及配套設施）、管路系統(tǒng)、強電系統(tǒng)四大部分組成。
圖2 油源布局示意圖
1、油泵電機組采用立式平面布局，整套系統(tǒng)按照節(jié)能、布局簡潔的原則進行設計。詳見第二部分油源系統(tǒng)技術說明。
2、主油箱：容積150升。配電子式油溫、油位計，壓力過濾器等并帶有油溫、液位、油阻保護與指示裝置，根據油路的使用要求配相應高精度的濾油裝置。
3、管路系統(tǒng)：油箱至主機系統(tǒng)的管路以及主機上固定部分的管路采用無縫鋼管連接，主機上移動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、強電系統(tǒng)：操作控制臺采用一體化臺式結構，布置于試驗操作區(qū)，并有專門設計的操作面板使各類試驗操作一目了然。
四、控制系統(tǒng)：
1、采用以計算機為核心的試驗數據采集系統(tǒng)，手動加載完成試驗過程；
2、采用PC機，windows2000/XP操作系統(tǒng)，并以良好的用戶界面實現(xiàn)試驗需要的各類數據顯示、曲線繪制、數據處理及存儲功能。
3、采用計算機手動控制閥控制試驗力的加載，操作方便；
4、采用（高精度負荷傳感器、位移傳感器）
5、高精度負荷傳感器測量應力（試驗力）；
6、打印機打印試驗報告；
7、軟件及用戶界面：中文WindowsXP平臺下開放式、圖示化、易操作的試驗軟件。用微機完成整機試驗參數的設定、工作狀態(tài)、數據采集、處理分析、顯示打印試驗結果等功能。可根據國家標準國際標準或用戶提供的標準測量各種鋼絲繩的物理性能，并對試驗數據進行統(tǒng)計處理和判斷，然后輸出各種要求格式的試驗報告和特性曲線圖樣
試驗機專用DocerPCI卡板式伺服放大器：
a、 為可插拔式PC卡板，應用先進的計算機總線控制技術專為試驗機設計，有程控模擬放大器，A/D轉換，數字量采集通道，數字量I/O等；
b、該專用測控卡與PC機組成單卡測控系統(tǒng)，可直接與傳感器相連接，進行測控和數據采集，使復雜的測控和數據采集系統(tǒng)變的簡潔可靠；
c、采用計算機總線技術，直接插入計算機擴展槽內，全數字電路，調零、增益調整等均通過軟件實現(xiàn)，是試驗機測控技術發(fā)展的最新產品單元；
d、增益可編程串級放大器，可得到不同增益的放大倍數；
e、傳感器供橋電源與A/D芯片的基準電壓共用同一電壓，整個測量系統(tǒng)同比衰減，實現(xiàn)了供橋電源的硬件補償技術；
f、通過多位A/D轉換滿足系統(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測控軟件系統(tǒng)：
軟件主要功能特點：
1）操作系統(tǒng)WindowsXP/2000平臺下，全中文操作界面。系統(tǒng)集數據處理、數據分析于一體；
2）具有試驗力、位移、應力、應變等多種全數字閉環(huán)/開環(huán)控制功能，各控制模式可自由平滑切換；
3）計算機屏幕顯示試驗力、油缸位移、加載速率、變形試驗數據，繪制時間-試驗力/變形、變形-試驗力等多種試驗曲線；
4）自動進行數據處理，數據處理方法滿足GB228-2002、標準要求，如上下屈服點、最大力點、各類規(guī)定非比例應力點、各類規(guī)定全伸長應力點等；同時滿足多種國際國內標準，如ISO6892-1998、EN10002-1:2001以及ASTM等相關標準；
5）軟件集成了多種專項材料試驗方法標準，可按照這些標準的特殊需要進行相關的試驗操作與數據
6）處理。如GB/T5224-2003/
ISO6934-4:1991/ ASTM A 416/A416M/預應力混凝土用鋼絞線、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過程“編程”功能，可編程步數達100 步，并可根據需要任意擴展，完成任意復雜、任意控制模式切換的試驗過程編輯。同時提供數據分析功能，滿足試驗人員進行試驗分析及進行特殊試驗的數據處理；
8）可選擇多種國際通用單位，如國際單位（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），以適應各種國際標準的數據處理要求；
9）系統(tǒng)具有完整的文件操作功能用于試驗曲線、試驗數據、試驗參數、系統(tǒng)參數的儲存；同時，試驗數據亦可以文本方式進行存儲，以便于用戶利用通用商業(yè)處理軟件進行二次數據處理；
10） 軟件設計針對試驗操作的快速性與方便性，采取特別設計方法滿足大批量工藝試驗需要，并具有單件試驗報表輸出和批量試驗報表輸出打印功能，同時具備手工數據處理功能，適合于用戶進行各類復雜的數據分析；
11） 軟件支持各類商用打印機打印試驗報告；
12） 系統(tǒng)采用密碼方式分級管理。系統(tǒng)參數對專家級用戶全部開放，既保證了系統(tǒng)的使用靈活性，又可以使試驗系統(tǒng)的使用安全可靠；
9、控制系統(tǒng)具有過載、超設定、斷電、活塞到達極限位置等保護功能；
10、系統(tǒng)主要操作試驗界面：
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 數據實時顯示區(qū)界面
10.4 系統(tǒng)主要設置界
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)標定主要界面
10.8 試驗數據處理選項界面
 
10.9 PID及伺服閥參數調整界面
 
10.10保護選項界面
 
10.11 試驗曲線
10.12 Excel模板
10.13軟件提供曲線疊加功能，便于進行成批試驗結果比較。
10．14專項材料試驗方法標準選用
10.15軟件系統(tǒng)實行分級管理，系統(tǒng)參數對專家級用戶全部開放，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 技術方案分項描述
一、主機說明
a. 前后油缸座、鋼板焊接框架、移動橫梁、拉頭座形成受力框架；
b. 移動橫梁采手動調整試驗空間（有級調整步距為400mmm），手動插銷；
c.1000kN主油缸作動器內置于油缸座內；
d.主機外形在滿足臥式試驗設備技術要求的基礎上進行設計，造型簡潔明快、比例協(xié)調、色彩搭配合理，使試驗設備的穩(wěn)定性、安全性、美觀性達到完美的統(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（內置式）拉頭座中。整個前后拉頭通過傳感器與油缸活塞桿相聯(lián)并移動橫梁連成一受力整體，為了保證前后拉頭座移動的穩(wěn)定性，配有導輪沿主機框架前后移動。
三、移動橫梁座：
移動橫梁采用鑄鋼形式，并配有導輪沿主機框架前后移動，配有手動傳銷裝置有級調整試驗空間。
13） 試驗空間最大調整范圍1050mm。
14） 為了保證后移動夾頭座的穩(wěn)定性，后移動夾頭座配有導輪沿主機框架前后移動，保證穿銷裝置的定位準確。
四、加載器技術說明：
1000kN主油缸加載器（作動器）
1）單出桿雙作用結構方式，采用精密加工技術制作；
2）采用進口格萊圈－斯特封密封元器件，保證油缸活塞間的低阻尼特性；
3）采用高精度負荷傳感器實現(xiàn)軸向5000kN試驗力的測量，采用5000碼/轉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荷傳感器聯(lián)接，保證對試件拉力測力精度。
四、油源系統(tǒng)
加載器部分液壓原理：油泵電機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)壓進入手動加載閥。手動控制開口大小，從而完成整個試驗進程。
液壓夾緊原理：油泵電機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)流閥進入各個油缸附近的電磁換向閥。采用電氣系統(tǒng)根據試驗需要來控制電磁換向閥的方向，從而完成夾緊動作。
1、一套10L/min最大25Mpa自適應高壓泵組：
1）應用于5000kN主加載器加載及空程復位；
2）采用國內知名品牌電機，低噪聲高、高壓齒輪泵；
2、二級過濾（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、電機安裝配置減振裝置（選用減振墊），以減小振動和噪音；
4、油箱：
a、全封閉標準伺服油箱；
b、具有溫度測量、油位顯示功能；
五、控制系統(tǒng)：
1.雙通道控制板全部采用數字化電路，結構一致，提高了各通道的互換性；
2.計算機屏幕完成集成的數據實時顯示與試驗曲線顯示功能，界面友好；
3.數據存儲功能完善，可進行歷史數據再現(xiàn)與圖形顯示，可直接和后續(xù)打印、分析統(tǒng)計與處理試驗數據。
六、位移測量系統(tǒng)
位移測量裝置直接固定于試件上，采用5000線拉線式光電編碼器測量試件變形
第三部分 主要技術指標
一、主要技術參數：
（一）技術規(guī)格:
1. 最大試驗力：5000kN；
2. 試驗力測量范圍：2-100%FS；
3.拉伸試驗最大間距（不含活塞行程）：300mm：
4.拉伸調整范圍：300；;
5.活塞行程：300mm；
6．位移（變形）測量：采用拉線光電編碼器進行傳移測量，位移分辨率最小可達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裝置：防護罩兩大兩小（直線軸承軌道式）
11.控制方式和數據處理：手動加載及計算機數據采集（試驗力、位移、變形）圖形采集處理等。
12.可顯示多種試驗曲線：試驗力(應力)-時間、試驗力(應力)-位移（變形）等，具有試驗力、位移（變形）、時間及試驗曲線動態(tài)顯示等功能。
（二）技術參數及控制精度：
1.試驗力測量：
1).試驗力量程(kn):5000;
2).試驗力測量范圍(kn):2-100% 連續(xù)全量程測量不分檔
3).試驗機示值誤差:≤±1%
4).試驗力值顯示方式:計算機實時采集存儲及屏幕顯示實時讀數
2.位移（變形）測量
1).位移量程(mm):0-300(油缸行程)
2).位移分辨率(mm):0.01
3).位移測量示值誤差：≤±1%4).位移值顯示方式：計算機實時采集存儲及屏幕顯示實時讀數
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第四部分 系統(tǒng)配置清單
一、主機系統(tǒng)：
1.5000Kn單出桿雙作用低摩擦伺服缸
采用進口密封件密封，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.移動橫梁
4.前后拉頭座
5.穿銷裝置及移動裝置
6.主機框架（采用鋼板焊接結構）
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；
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）液位計等。
三、加載 卸載閥 （手動）
自制 1只
四、 計算機軟件系統(tǒng)（包括通用控制軟件和接口系統(tǒng)）
1. 全數字兩通道實驗數據采集卡 一套
2. 各類AD、ID模塊 一套
3. 光電編碼器測量模塊 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. 高精度負荷傳感器 一只；
7. 進口密封件 一套；
8. 位移傳感器（5000線拉線式光電編碼器） 一只；
五、計算機系統(tǒng)（含計算機打印機）： 一套；
聯(lián)想商用機19寸液晶顯示器
HP黑白A4激光打印機
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 安裝調試
設備的運輸由供方負責，費用由供方承擔。設備到達后，設備的卸貨與就位由需方完成，費用由需方自己承擔。安裝、接線、調試由供方負責。供方人員在需方調試時，需方應向供方調試人員提供必要的相應的幫助。
九 人員培訓
設備在需方驗收時，供方負責對需方的人員免費進行技術培訓，使其達到獨立安全操作、調整使用、日常維修維護和快速排除故障的能力；供方要求需方上述人員應具備相應的素質。
十 質保
設備在需方現(xiàn)場正式驗收合格后，才視為正式交貨。在三包期內，供方對設備出現(xiàn)各類故障及時免費維修服務。對非人為造成的各類零件損壞，及時免費更換。所更換的部件三包期從更換之日起重新計算。保修期外設備在使用過程中發(fā)生故障，供方及時為需方服務，二十四小時內響應，積極協(xié)助需方完成維修任務。
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