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（以下簡稱本機），主要用于檢驗公路、鐵路橋梁橡膠支座成品的力學性能，可對板式、盆式橡膠支座成品進行抗壓強度試驗、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，建筑,交通等部門及各大院校實驗室試驗用。

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試驗機通用技術要求》

符合上述標準中對壓剪試驗機的技術要求，能夠對符合上述標準產品的力學項目實現微機控制檢驗。

3、系統試驗能力與主要技術要求

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，由電機帶動蝸輪蝸桿裝置驅動橫梁升降，調節試驗空間至適合的程度；由電機驅動油泵，通過微機控制對試樣施加載荷。可對各式橡膠支座進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、無強烈振動、無腐蝕性介質、無較強電磁場干擾的環境中

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）、四點位移測量范圍：0-10mm(數顯千分表分辨率0.001mm)

（5）、四點位移測量平均值度：≤± 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

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

計算機采集控制系統用來對試驗參數進行控制、采集和處理，由屏幕實時顯示測試過程和試驗結果，試驗過程還可以再現（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，同時也是組合的試驗單元，它可進行橡膠支座的抗壓強度和四點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，密封性能可靠，無外泄。下壓板（小車）可前后移動，便于裝卸試樣；壓縮空間通過動橫梁進行調節；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，并經過失效處理，具有長期穩定性；機座的外形設計是我公司的一大特色，此種形狀經過我公司四十多年的驗證剛度好，穩定、可靠；此種材料剛性好，經過四十多年用戶使用驗證，整機剛度沒有發生任何變化，保證了整機長期使用的穩定性。

2）橫梁：

橫梁上裝有升降用電機，通過蝸輪蝸桿傳動使橫梁沿著絲杠上升或下降來達到調整試驗空間。

橫梁上裝有間隙消除器，以消除傳動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，此種形狀經過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

上壓板通過螺釘連接在橫梁下面，下壓板裝有車輪可在軌道上移動，上下壓板材料為鋼件。下壓板可移動，利用托板上的定位銷使下壓板對準中心，這樣可以方便地裝卸試驗件。在做橡膠支座剪切試驗時，利用小車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可調心的球面支承，這樣在發生偏心作用力時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、油缸支座車體組件、2000kN負荷傳感器、橫向位移傳感器、剪切拉板及隨動裝置等組成。

這部分油缸支座車體組件由于比較重，我們設計采用電機帶動車體組件自動進出。當做橫剪試驗時，先在下壓板小車上放一試樣找好位置，然后將下壓板小車推入試驗空間，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，啟動按鈕，油缸支座車體組件將自動進入試驗空間，到達一定位置自動停車。做完試驗后，啟動按鈕，油缸支座車體組件將自動退到原始位置。

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非常好，它是一對內力，橫向剪切油缸的作用力通過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生側向力，從而對主機任何部位均無損壞。

橫剪裝置升降控制采用我公司研制的新技術，屬國內首創。采用自動升降裝置，使橫剪裝置做到了實時跟蹤，橫剪作用力始終作用在中心位置上。這樣在做橫剪試驗時，橫剪裝置的自重可以完全消除，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性能試驗方法》中A.3.2：進行剪切試驗時，其剪切試驗機構的水平油缸、負荷傳感器的軸線應和中間鋼拉板的對稱軸相重合，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600kN頂出的油缸組件組成。它的原理是：通過四柱式試驗機主機的上下壓板壓住兩塊橡膠支座試件，在兩試件中夾著轉角平板，在指定受力點600kN活塞向平板施加試驗力，試件產生一個轉角位移，其轉角計算由計算機來完成，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個伺服閥、溢流閥等組成。油泵打出的高壓油經過濾油器進入配流座，進入配流座的油經2個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，多余的油經溢流閥溢流后流回油箱。系統的壓力通過壓力表可隨時觀察到。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，過濾精度為10um，用以過濾掉油液中的雜質，長期使用，濾油器會因存有過多的雜質而堵塞。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。同時配置了管式或風冷冷卻器，超過設定溫度報警器報警，開啟冷卻器，限制油溫升高，使液壓系統總處于工作狀態。

（五）微機測控系統

該系統是專門為壓剪試驗機開發的測控系統。該系統為多通道伺服控制系統，可控制兩個伺服作動器。由一臺計算機控制功能強大的測控軟件，由VC++語言編程，在Windows2000/NT/XP中文操作系統下工作。由兩個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)組成閉環控制系統。根據需要對每個獨立的測量控制系統進行參數設置，每個作動器可分別、同時進行測量控制，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，通過改變控制器的電壓信號改變流過伺服比例閥的油量和方向，實現對工作油缸的控制，完全滿足抗壓彈性模量和抗剪彈性模量試驗要求，可以實現等速加荷、試驗力保持、等速卸荷等功能，以上功能是真正的閉環控制，不受外界環境影響，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行，操作直觀便捷，輕松完成試驗參數設置、試驗控制、數據分析與處理；由屏幕實時顯示測試過程和力-時間曲線、力—位移等曲線等。并由打印機打印試驗報告及曲線。

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

6）、 高分辨率試驗卡 

2、主要技術參數

1）試驗力測量系統

采用力傳感器（主作動器和水平作動器）對試驗力無慣性連續測量。

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：計算機屏幕實時顯示直讀數。

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：計算機屏幕實時顯示直讀數。

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：計算機屏幕實時顯示直讀數。

變形測量系統

?采用數字千分表測量試樣四點變形（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：計算機屏幕實時顯示直讀數。

2）位移測量系統

?采用拉線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：計算機屏幕實時顯示直讀數。

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

可實現計算機對試驗過程的自動控制。還可通過計算機進行手動控制。

1）測量控制系統采用美國AD公司電子器件生產，采用計算機總

線插卡式設計。系統具有自動調零、自動標定、連續全程測量、無級調速等功能。計算機軟件采用VC++語言編程，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使用。采用全數字閉環調速系統，可對試驗的全過程進行監控、自動采集處理試驗數據、打印試驗曲線報告。同時具有曲線、數據存儲功能及曲線放大功能。

2）進行試驗力等速率控制，并可進行試驗力保持。

3）進行位移等速率控制，并可進行位移保持。

4）在試驗過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）可通過聯機幫助查看或打印軟件說明、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：本公司）

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

（制造廠：日本歐姆龍技術）

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

（制造廠：美國）

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

（制造廠：成都量具刃具廠）

5）數據轉接器（一拖八）                              一套

（制造廠：成都量具刃具廠）

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

（制造廠：本公司）

7）負荷傳感器（2000kN）                              一只

（制造廠：美國AC）

8）600kN轉角試驗裝置                               一套

（制造廠：本公司）

9）負荷傳感器（600kN）                              一只

（制造廠：美國AC）

10）轉角壓板                                         一件

（制造廠：本公司）

11）摩擦板                                           二件

（制造廠：本公司）

12）伺服液壓源                                       一套

（制造廠：本公司）

13）電液伺服閥組                                     二件

（制造廠：意大利阿托斯）

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

（制造廠：意大利馬祖奇）

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

（制造廠：意大利馬祖奇）

16）電磁換向閥                                       二套

（制造廠：德國力士樂）

17）電磁溢流閥                                       二套

（制造廠：德國力士樂）

18）耐震壓力表                                       二塊

（制造廠：青島華青）

19）冷卻器                                           一套

（制造廠：臺灣朝田液壓）

20）溫度指示控制儀                                   一套

（制造廠：上海醫用儀表廠）

21）液位計                                           一套

（制造廠：德國力士樂）

22）計算機聯想/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：本公司）

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

        （制造廠：本公司）

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

        （制造廠：本公司）

27）轉角測控系統                                     一套

        （制造廠：本公司）

28）八通道變形測量系統                               一套

                                      （制造廠：本公司）

29）VC++語言試驗軟件包                               一套

（制造廠：本公司）

30）測控擴展電箱                                   一套

（制造廠：本公司）

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

（制造廠：本公司）

32）備件、易損件                                     一套

33）技術文件（使用說明書、合格證、裝箱單）           一份

6、售后服務

1）.產品由我公司技術服務部的專業技術人員進行售后服務。

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

3）.產品由工程技術人員現場指導安裝（用戶吊裝到位），免費調試。

4）.免費現場培訓操作人員。

5）.軟件免費升級