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成都市伺服液压设备有限公司
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拟静力伺服液压加载系统简介
发布时间:2017-3-10 阅读:1276次   打印本页 || 关闭窗口
一种十分理想的实验设备─高精度拟静力伺服液压加载控制系统
代云富,黄勇,陈正华
(成都市伺服液压设备有限公司)
摘要:
     《高精度拟静力伺服液压加载、控制系统》是一套机-电-液一体化的高技术系统设备,它是以高精度的液压千斤顶为执行
      机构,用高响应电—液阀作核心元件,传感器作信号反馈,在计算机指令下实现结构或构件的载荷谱、工况、控制目标的
      真实模拟……。
关键词:拟静力伺服控制、高精度、超长时间稳压、低成本、节约能源、使用寿命长。
前言
拟静力实验(quasi static test)方法是目前研究结构或构件性能中应用较广泛的实验方法,它是采用一定的载荷控制或变形控
制对试件进行低周反复加载,使试件从弹性阶段直到破坏的一种实验,它包括单调加载和循环加载实验;通常循环加载实验也称
为周期性加载实验,而单调加载实验可以认为是循环加载实验的一个特例,另外它的加载速率很低,但应变速率对实验结果的影
响可以忽略,应用这种方法进行的实验不仅在数量上远远超过其它类型的实验,更重要的是拟静力加载实验可以极大限度地利用
试件提供各种基本信息,例如:承载力、刚度、变形能力、耗能能力和损伤特征等。根据对美国5年中地震工程实验研究的统计,
发表在主要结构工程刊物上的实验研究85%~90%属于拟静力实验范围。拟静力实验的目的是对材料或结构在荷载作用下的基本表
现进行深入的研究,进而建立可靠的理论模型,一种理论分析上的力学或数学模型;许多实际工程结构或构件的检验性实验也采
用这种实验方法,即这种试件的设计和理论分析结果已经存在,实验目的是检验现有方法的准确程度和存在的不足,为应用提供
技术保证,从试件种类来看,钢结构、钢筋混凝土结构、砖石结构以及组合结构是研究较多的;从试件类型来看,梁、板、柱、
节点、墙、框架和整体结构等都是进行拟静力加载实验的主要类型[1]。
过去的拟静力实验,多数单位、主要采用手动控制设备加载,但该设备自动化程度低,往往造成加载不易控制,数据测量不稳定,
不准确,实验结果分析困难。后来为了实验需要,在没有《高精度拟静力伺服液压加载控制系统》的情况下,有不少单位不得不
采用《电液伺服加载控制系统》进行结构或构件的拟静力实验,但《电液伺服加载控制系统》耗能大、娇气、使用维护成本高,
作为力控系统,负载刚度对其影响较大,稳定性较差,控制精度不高……等。我公司也生产《电液伺服加载控制系统》多年,震
动实验、疲劳实验才推荐使用,对拟静力实验,我公司原则不推荐采用《电液伺服加载控制系统》,而推荐《高精度拟静力伺服
液压加载控制系统》。我公司自主开发的《高精度拟静力伺服液压加载控制系统》是一套机-电-液一体化的高技术系统设备。它
是以高精度的推力千斤顶(作垂压),高精度拉压千斤顶(作水平加载)作为加载器,用高响应电—液阀作核心元件,以荷载传
感器和位移传感器作信号反馈,在计算机指令控制下实现结构或构件载荷谱、工况、控制目标的真实模拟,具有力和位移的控制
及控制模式的平滑转换,在使用过程中其加载方式:实验程序可任意设定、输出曲线可任意选定、该设备具有输出功率大但节能、
使用维护成本低、控制精度高,稳定性高等特点。为了让大家充分了解设备的各类特点,下面我们客观的将《电液伺服加载控制
系统》和《高精度拟静力伺服液压加载控制系统》以表格对比的形式将这两种设备的各种性能、控制精度、使用维护……等作详
细的介绍:
《电液伺服加载控制系统》与《高精度拟静力伺服液压加载系统》使用性能、维护对照

《电液伺服加载控制系统》性能指标及维护事项
《高精度拟静力伺服液压加载控制系统》性能指标及维护事项
一、系统特点:
输出功率大,响应速度快,但耗能大,维护成本高,作为力控系统,负载刚性对其影响大,稳定性差,控制精度不高。
一、系统特点:
输出功率大,响应速度快,但使用电机功率小,使用维护成本低,作为力控系统,负载刚性对其影响小(该系统压力一旦设定,负载变化,均能自动跟踪稳定其压力),控制精度高,稳定性高。
二、用途:
主要用于飞行器,舰只的操作系统及平衡系统,用于实验领域的震动实验、疲劳实验(用于拟静力实验属于代用设备)。
二、用途:
主要用于飞行器,舰只的实验、研究、测试的拟静力实验,用于建筑结构及构件抗震性能研究、检测的拟静力实验。
三、控制方式:
加载方式:加载程序任意设定。
输出曲线任意选定。
具有力位移的控制及控制模式的转换。
计算机全自动控制完成整个试验过程。
三、控制方式:
加载方式:加载程序任意设定。输出曲线任意选定。具有力位移的控制及控制模式的转换。计算机全自动控制完成整个试验过程,也可全由手动控制整个试验过程。
连续控制稳定压力时间:一年。
四、控制精度:
因受输入、输出及阀的工作特性,传感器分辨率影响,
因此一般只能达:±1%(传感器的分辨率起码要比系统
所需精度高10倍)。
四、控制精度:
采集分辨率1/100000,采样速度:50次/S;
荷载控制:动态精度不低于:±0.5%F.S,静态控制精度不低于±0.3%F.S;
位移控制:动态精度不低于:±0.1%F.S,静态精度不低于:±0.05%F.S;
控制加载速率6KN/min;
位移控制速率:0.05mm/min;
应变控制精度不低于:3µε 。
五、系统使用效率:
该系统属阀控系统,其功率损耗大,不节能,系统使用效率只有66.7%,大量的动能转化为热能,系统必须配冷却系统,又得增加能耗。
五、系统使用效率:
该系统属泵控系统,效率高、节能、能作到与负载完全
匹配、加之油源间歇工作、不易生热,可以不考虑冷却
问题,能耗极低。
六、系统清洁度要求:
电液伺服阀是《电液伺服加载控制系统》的关建元件,它即是系统电器控制部份与液压执行部分之间的接口,又是小信号控制大功率的放大元件,它的特性直接影响到甚至决定着整个系统的特性,它是系统中各类元件中精密、贵重、也是娇气的元件,系统故障多数因为该阀故障而引起,该阀各零部件配合间隙极小,因此系统清洁度有极其严格的控制要求,其油液污染度等级不得超过:ISO标准14/11~15/12(5~6级)。
六、系统清洁度要求:
由于《高响应电—液阀》的工作原理与电液伺服工作原理不一
样,其结构允许有较大的配合间隙(与一般的液压阀类
同),有较强的抗污染能力,所以其油液污染度等级只
需要达到ISO标准19/16(10级)便能保证系统正常工
作。
七、系统核心元件《电液伺服阀》寿命及维护:
“电液伺服阀”的寿命一般为:3~5年。该阀在使用过程中
必须建立“定期返回制造厂检修调整”制度,(返厂后在净
化室内拆装)。因为力矩马达式伺服阀内的弹簧管壁厚
度只有百分之几毫米,有一定疲劳极限,反馈杆的球头与阀心间隙配合,容易磨损,其它各部结构件也有一定的使用寿命,所以电液伺服阀必须定期检修或更换。
七、系统核心元件《高响应电—液阀》寿命及维护:
《高响应电—液阀》寿命一般为:20~30年(该阀在很多高校现场已使用20多年,至今还在使用)。该阀在使用过程中无需建立“定期返厂检修”制度,使用中有问题,厂家到现场进行检修调整后,便能保证其正常使用。
八、系统维护:
油泵工作3~6个月应更换一次工作液,清洁一次油
箱,电液伺服系统更换工作液须知及步骤如下:
1、建立新工作液是“脏油”的概念。
2、注入新工作液前应彻底清洗油箱。
3、通过名义过滤精度为5~10µm过滤装置(滤油机)向油箱油。
4、卸下“电液伺服阀”,在安装伺服阀的位置装上特制的冲板。
5、启动油源,工作24小时。
6、更换或清洗滤油器(更换时千万不能造成污染)。
7、卸下冲洗板,换上“电液伺服阀”(装阀时千万不能造成污染)。
8、清洗滤油器时,按以下步骤进行:
     A、用溶剂或清洗液浸泡1~2小时。
     B、在超声波清洗槽内注入清洁热水和洗涤液后,将滤油虑 
        壳体及滤芯浸泡在清洗液中进行超声波浴洗。
     C、排尽槽内污液,注入清洗热水,再进行超声波浴洗。
     D、取出滤油器壳体及滤芯,用清洁水冲洗后,将滤油器壳
        体及滤芯倒置,空尽余水。
     E、用经过2µm滤膜过滤的异丙醇或工业酒精冲洗。
     F、用经过2µm滤膜过滤过的石油醚冲洗后方可使用。
     G、为了保证系统能正常工作还应建立“定期检测工作液污
        染度”的制度(购置该类设备的单位,同时应购置一台
        高精度的滤油机和一台便携式的污染度测试仪,否则送
        专门机构检测,费用太高)。
9、工作液的取样的注意事项及步骤如下:
   A、取样容器的清洁度比样液的清洁度至少高两个数量级(如
     100ml样液中大于5µm的颗粒要求不超过80000个,则取样器
      每100ml容器中大于5µm的颗粒 要求不超过800个)。
    B、清洗容器的步骤按上述清洗过滤器的六个步骤进
      行,只是(E、F)2项的过滤膜精度为0.45µm,然 后将瓶 
      口拧紧封严。(取样过程中千万不能造成污染,否则难以
      判定)电液伺服加载系统的故障多数为系统污染而引起,
      因此电液伺服加载系统按以上程序正常维护是保证该系统
      正常工作的关键环节,千万不能掉以轻心,否则后患无
      穷,到目前为止,国内很多单位购置了该类设备(包括美
      国MTS的该类设备)后,由于维护不到位,造成设备使用有
      问题,有不少设备甚至根本无法使用,想检修,但费用太
      高,没有这笔开支,现在就只有废铁一堆放在那儿。这些
      深刻的教训不得不引起人们注意!!
八、系统维护:
油泵工作3~6个月应更换一次新工作液,清洗一次
油箱。具体维护步骤如下:
1、将油箱清洗干净。
2、更换所有滤芯。
3、油箱上安装了一个10µm的过滤注油口,换工作
   液时只需将新工作液从该注油口注入油箱便可。
   完成以上三项工作后,便能保证系统正常工作。
九、使用维护成本:
电液伺服加载系统由于其油源使用效率低(流量压力损耗大),为了满足使用要求只得将系统流量加大,压力提高,从而导致选用电机功率大,滤油器的规格大,加之滤油器的精度又很高,其结果是:使用时耗电大,更换滤油器芯成本高,加之平时的油源抽样检测,电液伺服阀的反厂检修调整,更换油液、冲洗等高费用,该系统维护一次没有几万元开销是办不成事的,要更换“电液伺服阀”特别是国外的阀那花费就高了。
九、使用维护成本:
该系统由于油源使用效率高,过滤器规格相对较小,精度低,工作液无需定期检测,静载伺服阀寿命又长,检修费用低……等,所以其使用维护费用极低,它仅为电液伺服加载系统维护费用的10%左右。

结论
   从以上对照表可以看出,《高精度拟静力伺服液压加载控制系统,用于拟静力实验领域,无伦在节约能源、控制精度、系统稳
定性方面、还是在使用寿命、维护成本、安全可靠等方面都远远优于《电液伺服加载控制系统》,因此它是拟静力实验的理想选
择。科学技术的进步是无止境的,我公司将根据科学试验研究的需要,不断地改进、提高该设备的实用性、可靠性,不断地充实
完善控制软件功能;不断提高该设备的控制精度,满足科学试验研究与日俱增的新要求和新需要。

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