万能试验机主要分为机械式、液压式和电子式三大类。
机械式万能试验机目前几乎已没有市场需求,处于被淘汰的边沿;对于液压式万能试验机由于油路系统复杂,功耗较大,精度及测试数据准确性不高等诸多因素影响了它的进一步发展;近年来发展形式较好的是电子式万能试验机,随着电子技术的发展,也先后经历了电子管及晶体管时代、大规模集成电路时代、数字及智能化的计算机时代。最初主要是采用电子测力装置系统来控制横梁做等速运动,用以施加载荷,但其不具备对加荷率和应变率的测试功能。而现在所生产的电子万能试验机大多可以控制横梁的速度、加荷率和应变率。对试验机的加荷率、应变率及横梁速度在试验过程中进行高精度地转换控制,以便实现精确的测量、详细的记录、清晰的显示和快速生成电子和纸质结果分析文档,是现代电子万能试验机发展的必然趋势。
随着新技术的发展应用,试验机测试主体结构和用于测量控制的操控系统正逐与主机分离,形成以试验机为主体测控系统为辅助的单体空间模式。广泛采用气动式和液压试样夹紧装置使试验的操控变得更加灵活可靠;其上所带有的各种微型组件构成自动测量和自动控制装置,可方便用户根据需求增加和扩展试验机的使用范围和功用;同时在试验机的稳定性能、灵敏度及高精度的应力、应变测量方面也有角度提高;另外,国外的万能试验机部分安有一些环境装置,例:配有高、低温炉,炉温可达210℃~-260℃,可用于测试非常规温度下材料的能参数指标;伴随计算机技术的发展,促使计算机或微处理机业已开始在万能试验机中应用,此类试验机通过计算机编程具有多种试验机程序,可以进行较为复杂试验的实时控制和数据处理,能对部分软硬故障进行自诊断排查。
液压万能试验机因其采用液压原理能产生较大的力矩,在大负荷试验上液压式试验机占有较大优势。针对液压试验机液压流量控制方面,已不再是过去那种纯的机械化手工操作。
目前随着试验机发展产生了多种不同形式的控制方式:
一、 是基于电液伺服阀形式的控制。
二、 是采用具有速度控制器PID调节的压力阀控制。
三、 是采用比例阀形式进行的宽流量范围的调节控制。
这几种控制方式均较好地实现了输出液压流量控制和压力控制。同时也运用计算机数据采集处理技术,在功能上达到甚至超过电子万能试验机。
输入信息为电信号的伺服阀为电液伺服阀。电信号输入力矩马达按比例转化成机械量,并用以控制伺服阀的液压部分,电液伺服阀可做位置控制也可做速度或力控制。电液伺服技术的出现较好地解决了一些材料需进行动态试验的需求。电液伺服系统有众多的优点,最为突出的就是响应速度快、输出功率大、控制精确性高,像材料的程控疲劳、低周疲劳、高周疲劳等测试,由于电液伺服技术的存在使其有了最佳的测试技术手段。
电液伺服阀静动态性能较好,具有较高的分辨率、运行产生的滞环小、工作线性度高且范围较广,比较适合于动态的电液伺服试验机。但如果将其用静态液压万能试验机上却不能很好发挥其特点,将会导致造价偏高、抗污染能力变差、工作噪声增大而且油温升高较快,有可能还需进行水冷却工作。尽管如此,采用电液伺服阀形式控制双向油缸已被美国STEX公司的HVL型及日本岛津UEH型的试验机采用,在载荷、位移、形变、控制方面由电液伺服闭环控制,数据处理。 |