復合材料疲勞試驗機

一、簡介：
復合材料疲勞試驗機廣泛應用于材料和零部件的動、靜態力學性能試驗，包括材料和零部件的拉伸、壓縮、低周和高周疲勞等試驗。配置高低溫箱可進行高低溫力學試驗。
電液伺服動靜系列試驗機的研制、開發過程中博采國際電液伺服動態試驗機公司的開發制造經驗，采用“單元化、模塊化、標準化”開發理念，吸取電液伺服動態試驗機技術，結合國內用戶的實際使用狀況設計而成。電液伺服動態試驗機的關鍵配套元件選用國際、國內同類產品的產品。大大提高了系統的穩定性和可靠性，系統的關鍵單元和元件均采用當今技術制造，整個試驗系統的整體性能與國際動態試驗機公司產品技術水平相當。該系列產品具有使用方便，控制精度高，可靠性好等特點。
復合材料疲勞試驗機是我公司研制的系列動靜試驗機產品之一。試驗機主機、恒壓伺服泵站、液壓夾頭等關鍵部件為我公司設計制造，伺服閥、密封件等關鍵外購件均選用國際、國內同類產品的產品，大大提高了系統的穩定性和可靠性，試驗機的整體性能與產品技術水平相當。
主要技術性能指標：
1、靜態試驗力：±100kN，靜態示值精度：按1、10衰減倍數進行分檔標定，示值精度每檔20%起±0.5%；
2、動態試驗力：±100kN；動態波動度：不大于±1%FS。
3、作動器振幅：±50mm，示值精度±0.5%FS。
4、頻率范圍：0.01—50Hz 。
5、控制方式：負荷、位移、變形控制方式，主要試驗波形：由控制器支持（包括正弦波、方波、三角波、斜波以及外部輸入波形）；
6、試驗空間：750mm（含夾頭）。
7、立柱間距離：600mm。
8、恒壓伺服泵站規格：流量37L/min，21Mpa，電機功率18.5kW；
9、試樣夾持范圍：扁試樣厚0mm -6mm、6mm -12mm、12mm -18mm、18mm -21mm，圓試樣直徑5mm-10mm、10mm-15mm、15mm-20mm,20-30mm。
方案描述：
復合材料疲勞試驗機主要由一臺主機(下置100kN伺服直線作動器)、液壓夾頭及其液壓驅動模塊、一套恒壓伺服泵站（流量7L/min、系統壓力21MPa）、全數字單通道伺服控制器以及計算機打印機、相關試驗軟件、其它必要的附件等組成。
1、主機：主機為雙立柱框架式結構， 伺服直線作動器下置于主機框架內部。強迫液壓夾頭分別安裝在橫梁和作動器活塞桿頂端。主機橫梁調整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結構，保證試驗過程中橫梁穩固可靠，同時保證在非試驗狀態時橫梁保持鎖止不動。立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，可有效增加立柱抗磨損能力，提高防腐蝕能力，同時增加主機外形的美觀程度。
試驗機主機具有結構緊湊、橫梁升降自如、機架剛度高、試件夾持可靠、對中性好、裝夾方便等特點，并可配備各種夾具和環境試驗裝置以擴展試驗功能。
1．1、主機為雙立柱框架式結構，雙立柱外表面采用電鍍硬鉻處理，進一步提高外形的美觀程度，同時提高防腐蝕能力；
1．2、橫梁可升降用于調整試驗空間，橫梁調整采用液壓升降、液壓夾緊、彈性松開式結構，保證試驗的穩固可靠，同時保證在非試驗狀態時橫梁保持鎖止不動；
1．3、橫梁運動（升降、鎖緊）由橫梁驅動模塊控制兩只夾緊油缸和兩只升降油缸協調工作完成，驅動模塊采用專用手動轉閥控制，零泄露，可保證試驗的可靠性；
1．4、負荷傳感器安裝在橫梁下端面，用于測量試驗負荷。
1．5、主機工作臺前方設計試樣裝夾、橫梁運動和急停操作按鈕，便于試驗員方便操作。
2、作動器：
伺服直線作動器是試驗機的核心部件，試驗機通過作動器輸出試驗力。采用自有技術自行設計制造，作動器內置在主機下部，由作動器主體、液壓控制模塊和傳感器組成。
2．1、作動器參照國際動態試驗機公司的伺服直線作動器結構特點，采用對稱四通伺服閥控對稱作動器原理設計。作動器采用單元化、模塊化、標準化開發理念設計制造，采用多級柔支撐組合導向機構，具有低阻尼、高響應、高壽命、大間隙設計的特點。設計理念與MTS公司Series 244 Linear Actuators 等同。啟動壓力小于0.05MPa。無爬行現象。
2．2、作動器活塞密封采用格萊圈+導向帶密封方式，活塞桿密封采用斯特封+導向帶+防塵圈密封方式，所有密封元件全部采用進口德國Busak+Shamban伺服作動器專用高速密封元件。伺服直線作動器活塞桿的支撐打破傳統設計，采用非金屬支撐、大間隙設計、高抗側向力，具有高速不燒結自潤滑的特點。組合密封，高壓密封，低壓密封及間隙漏管，作動器總成作到無滲漏油。組合密封結構具有良好的互換性，方便維修。具有高速不燒結、自潤滑的特點。以上密封方式可有效降低作動器的內摩擦阻力，提高試驗機測試精度和作動器的使用壽命。伺服直線作動器頻率響應不小于75Hz。
2．3、伺服直線作動器振幅極限位置設計液壓緩沖區，避免運行失控產生損傷。
2．4、伺服直線作動器位移傳感器內置于活塞桿內采用美國Schaevitz公司LVDT位移傳感器，運動靈活不受外來干擾，活塞桿采用超精加工，表面鍍絡拋光達Rα0.4u。
2．5、作動器外置安裝有由過濾精度為0.003mm精密濾油器以及具有消脈、蓄能功能的進回油路蓄能器、國產航天609所液壓伺服試驗系統專用兩級電液伺服閥組成的液壓模塊。精密濾油器安裝在電液伺服閥前，可有效防止電液伺服閥因液壓油污染造成堵塞。
2．6、負荷傳感器與液壓夾頭接螺桿處、活塞桿與液壓夾頭處設計有專用消除間隙裝置，進一步提高動態響應性能。
3、強迫液壓夾頭：
強迫液壓夾頭由夾頭和液壓驅動模塊組成。液壓夾頭的作用是夾持被測試件，由夾具體、夾緊活塞、鉗口和相關附件組成。夾緊油缸嵌入在夾具體中，采用雙向夾緊方式，不管試樣厚度變化，始終保證試樣同軸度。夾緊活塞與夾具體研配，配合間隙更小，使得夾具體使用壽命更長。
3．1、夾頭、夾緊活塞等關鍵零件采用特殊熱處理工藝，具有高硬度、耐磨性好等特點夾具體疲勞壽命更長。
3．2、夾頭使用密封件采用德國進口專用圈密封，具有更好的保壓性能。活塞桿與夾具體之間安裝有專用防塵圈，能有效的防止試樣試驗時產生的鐵屑進入油缸內，更好保護活夾頭。
3．3、夾具體采用開式設計，裝夾試樣時平推進去，可方便試驗操作。鉗口上裝有試樣對中裝置，可以非常方便調節，能有效保證試樣對中。平推式液壓夾具適用于夾持各種高強度、高硬度的螺紋鋼和普通金屬棒材、板材以及新型復合材料等強度高、一般難以夾持的材料。活塞和滑塊采用剛性連接，缸體動作，使鉗口平行移動夾緊試樣，并減小夾緊瞬間的初始力。鉗口采用鑲塊式結構，更換鉗口方便、提高效率。
3．4、強迫液壓夾頭為開式夾頭，裝夾試樣方便可口，特殊結構設計保證在全動態試驗力范圍內完成試件的拉壓試驗。
3．5、夾頭驅動模塊驅動液壓夾頭，夾緊力可以調節，避免進行小負荷試驗時夾緊力過大對試樣造成的破壞。
3．6、試樣夾持范圍：扁試樣厚0mm -6mm、6mm -12mm、12mm -18mm、18mm -21mm，圓試樣直徑5mm-10mm、10mm-15mm、15mm-20mm,20-30mm。
4、恒壓伺服泵站：
泵站主要由底板、油箱、油泵電機組、閥塊、管路、冷卻系統等部分組成。用于提供試驗機工作的動力。
4．1、泵站油箱采用全封閉設計，可有效防止外界雜質進入液壓系統對液壓油的污染。油箱材料采用不銹鋼板，可有效防止金屬腐蝕對液壓油產生的污染。
4．2、油泵、電機組配置采用串聯雙彈性支撐方式，進一步減少泵站噪音。
4．3、油泵采用低噪音直線共軛內嚙合齒輪泵。直線共額內嚙合齒輪泵特點：在液壓行業被喻為“磨損的油泵”，用于高、精、尖液壓系統。國際上幾大公司把它作為品牌產品來開發和推廣，以確保在液壓行業的地位。與葉片泵、柱塞泵相比，直線共額內嚙合齒輪泵低噪音、無脈動、長壽命等性能。低噪音：直線共額內嚙合齒輪泵其特性為特殊齒輪設計，齒輪齒廊為直線，齒圈齒廓為直線共額線，工作時幾乎沒有困油區，即使在高速運轉，音頻仍平穩平和。長壽命：直線共額內嚙合齒輪泵其長壽命特性取決于耐磨性，內部機械表面及各功能零件之間有一層油膜保護層，幾乎沒有磨損，即使使用一般液壓油，也不易磨損機件。另外，采用雙級加壓承擔壓力差的原理，在增加工作壓力的同時，也改善了泵工作條件，延長泵的使用壽命；
4．4、由主溢流閥、蓄能器、副主溢流閥、副溢流閥和換向閥、精密濾油器組成的高低壓軟切換液壓模塊用于控制泵站輸出壓力；
4．5、泵站具有低壓啟動、高壓切換的工作模式，可有效減輕液壓系統的沖擊；
4．6、泵站配置直列式水冷卻器（冷卻水用戶自備），用于液壓系統冷卻；
4．7、泵站配置雙電接點溫控表，液位控制計；具有油溫（低于10oC、高于55oC）、液位、濾油器堵塞報警和停車保護功能
4．8、泵站配置美國派克PARK公司液壓管件和高壓膠管，保證系統無泄漏；