液壓萬(wàn)能試驗機是行業(yè)量大面廣的產(chǎn)品之一，就產(chǎn)值說(shuō)占試驗機行業(yè)首位，目前大量生產(chǎn)的液壓萬(wàn)能試驗機及不帶伺服控制的試驗機，就其技術(shù)而言，已滿(mǎn)足不了新的國家試驗法GB/T228-2002《金屬材料 室溫拉伸試驗法》的要求，近10多年來(lái)雖已成功開(kāi)發(fā)了電液伺服閥的閉環(huán)控制系統，但工藝性復雜、價(jià)格高，使用維護要求也高，由于伺服閥抗污染能力極弱，尤其對靜態(tài)電液伺服試驗機間隙密封的柱塞油缸，更易引起油質(zhì)污染，阻塞伺服閥使試驗機無(wú)法長(cháng)期正常運行。為滿(mǎn)足用戶(hù)質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)產(chǎn)品的需求，一種新型的高科技產(chǎn)品，采用電液比例閥為控制元件的微機控制電液伺服萬(wàn)能試驗機廣泛投入市場(chǎng)。
由于采用抗污染能力極強的電液比例閥作控制元件，可使設備實(shí)現長(cháng)期無(wú)故障運行，同時(shí)采用微機數字閉環(huán)控制使設備穩定性有更大提高，使該機可對各種材料進(jìn)行拉、壓、彎、剪、低頻循環(huán)及各種組合波形的電液伺服控制，其主要技術(shù)指標達到現代國際-先進(jìn)水平，是工礦、企業(yè)、質(zhì)檢單位、學(xué)校及科研單位的理想檢測設備。
一. 當前國內外同類(lèi)產(chǎn)品技術(shù)概況
隨著(zhù)試驗機技術(shù)的發(fā)展，國內外生產(chǎn)的微機控制電液伺服萬(wàn)能試驗機，在技術(shù)方面存在著(zhù)很大的差別。
在測量技術(shù)方面：測量系統分交流放大和直流放大，國內大多數廠(chǎng)家均采用的是直流放大器，而零點(diǎn)飄移、溫度飄移及長(cháng)時(shí)飄移是直流放大器難以解決的技術(shù)難題。
目前試驗機的測量系統大致可歸為三種：
1、分檔的測量系統：即分檔測量放大器。事先選擇好檔位，只能在該檔的范圍內進(jìn)行測量試驗。試驗機測量范圍比較小。如果對不了解的材料進(jìn)行試驗時(shí)，選擇檔位的不同會(huì )影響試驗結果的精準度，如果檔位選擇錯誤，還會(huì )造成試驗無(wú)法完成。
2、內部換檔的測量系統：表面上是連續測量不分檔，可達到1/200000分辨率，實(shí)際上是內部分檔，自動(dòng)換檔的產(chǎn)品。一般是從最低檔開(kāi)始，在該檔測量范圍不夠時(shí)自動(dòng)換到上一檔，但在換檔瞬間電壓會(huì )出現階躍變化，產(chǎn)生測量突跳，對伺服連續控制會(huì )產(chǎn)生嚴重影響，嚴重影響控制效果和控制精度。顯示的曲線(xiàn)應為局部震蕩曲線(xiàn)，而在計算機屏幕上顯示出的平滑曲線(xiàn)，是被人為用軟件處理后的不真實(shí)曲線(xiàn)，這樣的曲線(xiàn)無(wú)法真實(shí)反映試樣本身的特性。
3、連續測量不分檔的測量系統：還有一種是以金力公司產(chǎn)品國產(chǎn)測量系統（進(jìn)口元件制造）和德國進(jìn)口的DoLi電箱為代表的，真正實(shí)現連續測量不分檔，達到了1/200000測量分辨率。
只有實(shí)現連續測量不分檔，才能實(shí)現整個(gè)量程的連續勻速控制。才能實(shí)現等應力、等應變、等位移、恒應力、恒應變、恒位移等多種控制方式在試驗過(guò)程中的任意平滑切換。
在控制技術(shù)方面：只有高精度連續測量，才能實(shí)現高精度的連續控制。還有開(kāi)環(huán)控制與閉環(huán)控制的區別。
近年來(lái)發(fā)展了三種不同控制方式；一種是電液伺服閥控制，一種是采用具有速度控制器的壓力閥控制，第三種是寬流量范圍的比例閥控制，除了控制系統外，還采用高精度力與位移測量系統及計算機采集處理等技術(shù)，在功能上達到甚至超過(guò)電子萬(wàn)能試驗機，尤其在大負荷上液壓萬(wàn)能試驗機及各種壓力試驗機具有更大的優(yōu)勢。
日本島津UEH型及美國STEX公司的HVL型液壓萬(wàn)能試驗機均采用電液伺服閥控制雙向油缸；負荷、變形、位移控制由電液伺服閉環(huán)控制，同時(shí)具有電子測量和計算機數據處理功能，電液伺服閥的優(yōu)點(diǎn)是靜動(dòng)態(tài)性能良好，分辨率高、滯環(huán)小、線(xiàn)性度高、工作范圍廣更適合動(dòng)態(tài)電液伺服試驗機。其缺點(diǎn)是用于靜態(tài)液壓萬(wàn)能試驗機上未能發(fā)揮其特點(diǎn)，使其造價(jià)提高、由于對液壓油的清潔度要求較高故其抗污染能力較差、因此故障率較高，另由于須高壓企動(dòng)使其工作噪聲較大，油溫升高快，需配水冷卻裝置。
西德申克公司的UPM液壓萬(wàn)能試驗機其控制原理是由速度控制器控制力矩電機而帶動(dòng)壓力控制閥施加負荷，并具有速度電流反饋，是一種傳統的控制方式。由于其不能實(shí)現全閉環(huán)控制故電液伺服試驗機的一些功能難以實(shí)現。
金力公司生產(chǎn)的是采用電液比例閥座控制元件配備真正全數字式閉環(huán)伺服控制系統，結合高精度寬范圍的測量的系統，配備精確的主機及液壓伺服系統，使得各種控制方式（等應力、等應變、等位移、恒應力、恒應變、恒位移）控制精度遠優(yōu)于±0.5%設定值。無(wú)級調速,各種控制速度及控制方式可在試驗過(guò)程中任意平滑切換?？勺孕性O置控制參數, 實(shí)現程序自動(dòng)運行，可進(jìn)行三角波、正弦波、梯波等低周循環(huán)及用戶(hù)自行設計的各種組合波形試驗。
目前由于真正的全量程連續測量的測量技術(shù)，多數廠(chǎng)家尚無(wú)能力解決，多數采用的內部分檔、自動(dòng)換檔產(chǎn)品。而且有的廠(chǎng)家采用假閉環(huán)即開(kāi)環(huán)控制。對電子萬(wàn)能試驗機來(lái)說(shuō)，由于是機械無(wú)間隙傳動(dòng)，因此等位移、等應變控制影響不大，而對等應力控制，對不均勻的材料來(lái)說(shuō)實(shí)在談不到控制精度這一問(wèn)題了。而對于電液伺服試驗機來(lái)說(shuō)，由于各種閥及缸存在著(zhù)內泄,是非理想的執行元件，因此各廠(chǎng)家就連控制精度都無(wú)法提出，因為開(kāi)環(huán)控制根本做不到。對于剛性材料在變形均勻時(shí)，稍好的控制精度能達到5%，而對于變形不均勻、力突然變化較大的材料，如水泥、混泥土塊等，控制精度就無(wú)法談了。 |
