一、概述

WAW-1000型微機控制電液伺服拉伸試驗機主要用于金屬材料的拉伸、壓縮、彎曲、剪切等力學性能試驗。本機采用雙空間油缸下置結(jié)構(gòu)。其中試臺與下橫梁之間為壓縮空間，可實現(xiàn)對試樣的壓縮、彎曲、剪切等試驗;下橫梁與上橫梁之間為拉伸空間，主要進行對試樣的拉伸試驗。試驗空間通過絲杠旋轉(zhuǎn)帶動下橫梁上下移動來自動調(diào)整。作動器(活塞)上端連接高精度輪輻式負荷傳感器。由電氣控制器、伺服閥、負荷傳感器、位移傳感器、引伸計與計算機共同組成的閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)，可自動精確地控制試驗過程，并自動測量試驗力、位移、變形等試驗參數(shù)。液壓源采用液壓隨動技術(shù)，即系統(tǒng)工作壓力始終隨著載荷的增加而增加 ，從而使得系統(tǒng)噪聲低、油溫不易升高、節(jié)省能源等特點 。在上橫梁下部設(shè)置高精度光電編碼器，與鉗口體相聯(lián)，實時監(jiān)測上夾具運行位置并實施試驗過程中的位移控制。本機采用微機控制電液伺服機型進行試驗過程中的全自動控制。

試驗機計算機測控系統(tǒng)可接受上級計算機下傳的試驗指令、試樣編號、試樣尺寸等試樣信息。操作者根據(jù)上級計算機下傳的試樣順序(也可人工干預選擇某一試樣)，人工進行試樣編號確認后，夾持試樣、選擇相應試驗程序進行試驗，本機可以自動測定ReH、ReL、Rp、Rt、Rm、Agt、A、Ae等相關(guān)力學數(shù)據(jù)，直接儲存、打印試驗報告或網(wǎng)絡(luò)上傳至上級計算機。

試驗軟件可創(chuàng)建項目(可根據(jù)不同的鋼種號進行創(chuàng)建：控制模型和試驗條件)，并永久存儲;試驗機操作者根據(jù)鋼種號的控制模型和試驗條件自動加載，無需更多的設(shè)置和操作，即可進行試驗，操作簡易。

二、知識產(chǎn)權(quán)及榮譽

1、專利情況：

ZL02 3 77171.2 抽出式位移測量裝置

ZL02 3 77173.9 四立柱式萬能材料試驗機

ZL02 3 77174.7 琴臺式油源機柜

2、成果轉(zhuǎn)化：

2004年WAW型微機控制電液伺服萬能試驗機被上海市科委認定為《上海市高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項目》。

3、獲得榮譽：

2005年獲得上海市科委頒發(fā)的《上海市重點新產(chǎn)品》(精度等級：0.5級)。

三、主要技術(shù)指標

四、主機簡介

• 主機由機座、油缸、活塞、位移傳感器、力傳感器、升降電機、減速器、鏈輪、絲杠、試臺、立杠、上下橫梁、液壓夾頭、限位保護裝置等組成。在機座中裝有升降電機、減速器、工作油缸活塞等。

• 本機為油缸下置式，雙空間結(jié)構(gòu)，試臺與下橫梁之間為壓縮、彎曲、剪切試驗空間。隨機配備上下壓板、也可選配彎曲支座、彎曲壓頭、剪切座、剪切刃口及其它功能試驗附件。下橫梁與上橫梁之間為拉伸試驗空間。隨機配備的圓鉗口和平鉗口，供拉伸試驗時選用。各空間均可通過下橫梁的升降進行調(diào)節(jié)。

• 測力元件為高精度輪輻式傳感器，該傳感器單向受力。是本機檢測拉、壓、彎、剪試驗力的關(guān)鍵元件。受力時發(fā)出的電信號，由CTS-600控制系統(tǒng)和計算機測控軟件等單元進行采集處理，該傳感器精度較高，長期穩(wěn)定性好。

• 電子引伸計是測量試樣變形的關(guān)鍵元件。由于直接檢測試樣標距內(nèi)的變形，消除了外界因素的影響，測量精度高?？勺鯮p0.2 或 ReH、ReL、Rp0.05、Rt及E值等的測量。另外裝在主機試臺下的抽出式數(shù)字位移傳感器(采用光電編碼器制作的抽出式數(shù)字位移傳感器)一般做為主活塞位置控制使用。對變形量特大的材料，該傳感器亦可做測量用。

• 上下橫梁為開式液壓夾頭的鉗口座，橫梁內(nèi)裝液壓夾頭的油缸活塞?；钊敵鰰r，鉗口夾緊試樣，回縮時松開。該夾頭油缸液壓油經(jīng)減壓閥減壓后，油壓在3Mpa左右，夾持試樣時，由于鉗口斜面作用，可產(chǎn)生400kgf左右的初始夾緊力。試驗時，隨著試驗力的增加，上下鉗口間相對分離，鉗口對試樣會越夾越緊，本夾頭裝夾試樣方便、省力、可靠、自動化程度高。

• 下橫梁由升降電機、減速器、鏈輪帶動絲杠旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)升降，用以調(diào)整試驗空間，其升降由手控盒上的按鈕控制，空間調(diào)整方便自如。

五、集合式伺服液壓源系統(tǒng)簡介

• 專利號：ZL02 3 77174.7

• 液壓源與琴臺式機柜有機的組合在一起，同時，CTS-600控制器和電氣拖動系統(tǒng)安裝與機柜內(nèi)部，整體布局簡潔，操作舒適，占地面積小。

• 液壓源系統(tǒng)中，電磁換向閥選用日本YUKEN液壓元件，溢流閥、減壓閥、壓力隨動閥均采用美國SUNHYDRAULICS的浮動式插入閥。采用SUN的浮動式插入閥，在于閥尾端的自由浮動，籍此緊密配合工作組件，減少對閥的安裝扭矩的敏感度要求，避免閥芯卡住的可能，并提高了閥的使用壽命。作為電液伺服控制的核心元件，所采用的伺服閥均為原裝進口意大利ATOS伺服閥。

• 油泵采用原裝進口高壓齒輪泵，其具有超高壓力，噪音低的特點，工作壓力可達25MPa，系統(tǒng)實際最高壓力小于20MPa，系統(tǒng)噪音更低。

• 由于該油源同時采用新的壓力隨動技術(shù)，即系統(tǒng)壓力隨同負載同步增加，這樣可以使系統(tǒng)壓力不必長時保持保持高壓，而使系統(tǒng)產(chǎn)生過多的熱量，該技術(shù)使液壓源更為節(jié)能，運行噪音降低，節(jié)能效率高達60%，同時，使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量降到最低。

• 液壓源冷卻采用設(shè)備自帶的風冷系統(tǒng)進行冷卻，用戶只要上電即可冷卻，無須再接冷卻水。

六、電子引伸計

• 精度等級：超過EN10002 0.5級標準

• 采用應變片式結(jié)構(gòu)

• 最大變形量：20mm

• 標距：100 mm

• 輸出靈敏度：2mV/V

• 線性度誤差：0.005%

• 標距誤差：±0.5%

• 供橋電壓：< 6V

七、控制器介紹

• 該控制器完全滿足GB/T288新標準要求，具有質(zhì)量可靠、采集控制精準、功能強大、集成度高、體積精巧等特點，其系統(tǒng)采用SOC、DSP和FPGA等大規(guī)模集成器件作為其核心單元，系統(tǒng)內(nèi)部集成有：4路24-bit高速模擬采集通道、3路1MHz的脈沖數(shù)字采集通道、3路16-bit高速模擬輸出通道，1路24-bit高速數(shù)字輸出通道、32路帶隔離的數(shù)字I/O接口、3種數(shù)據(jù)傳輸接口(RS-232、RS-485、TCP/IP)、1路鍵盤/顯示部件接口、1路手動控制接口等。

• 數(shù)據(jù)(負荷、變形)采集采用單片高速轉(zhuǎn)換模塊，內(nèi)部集成有可編程前置放大器和24-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定可靠、速度快、抗干擾能力強、無漂移影響等特點。

• CTS-600控制器每一個控制通道可同時進行三閉環(huán)控制，即外環(huán)Speed(速率)、內(nèi)環(huán)Position(位置)、中心環(huán)動力或能源分配，每一環(huán)均采用BP神經(jīng)網(wǎng)路的PID控制技術(shù)，控制原理參見下圖。

• 根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，以期達到控制性能指標的最優(yōu)化，使輸出層神經(jīng)元的輸出對應于PID控制器的三個可調(diào)參數(shù)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學習、加權(quán)系數(shù)的調(diào)整，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出對應于某種最優(yōu)控制規(guī)律下的PID控制器參數(shù)，有效解決控制參數(shù)的在線整定，達到精確控制，改善系統(tǒng)性能，提高了實時性，增強系統(tǒng)穩(wěn)定性。

• 另外，增加動力或能源分配閉環(huán)控制主要目的是根據(jù)試驗時的實際需求供給，減少沒必要的能源浪費，從而達到節(jié)能降耗的目的。

八、CTS-600控制的主要特點

• GB/T228.1-2010標準的方法A全程應變控制過程中能夠自動消除因標距外斷裂而造成的控制失調(diào)問題

• 高分辨：±500000碼

• 具有國內(nèi)最寬的頻帶：≥22Hz

• 內(nèi)部采樣頻率：1kHz

• 可設(shè)置采樣頻率

• 控制響應頻率：500Hz

• 數(shù)據(jù)傳輸采用工業(yè)級標準的RS-232、RS-485、TCP/IP，數(shù)據(jù)的傳輸穩(wěn)定，抗干擾能力強;傳輸距離遠，可以實現(xiàn)遠程控制

• 具有系統(tǒng)自診斷功能

• 具有全方位的安全保護功能

• 內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換采用高分辨率的24Bit采集系統(tǒng)，同時可以擴展至8路模擬通道的數(shù)據(jù)。