李彥波

（河鋼邯鋼技術(shù)中心，河北 邯鄲 056000）

一、概述

微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)在力學(xué)的檢測(cè)上，由于杰出的試驗(yàn)精度和操控功能，目前，國(guó)內(nèi)試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)基本上是采用開環(huán)控制，主要功能體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理上。主要用于金屬材料中，包括彎曲、壓縮、拉伸等實(shí)驗(yàn)，其方便友好的軟件操作界面，大幅減少人員操作所存在的不穩(wěn)定性,大大的提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性、重復(fù)性與再現(xiàn)性，在邯鄲鋼鐵集團(tuán)技術(shù)中心檢化驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室里，從物理上保證了先進(jìn)控制算法的實(shí)施基礎(chǔ)。目前，電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)往往是多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，常常出現(xiàn)這些或者那些的問(wèn)題，為了更好地降低儀器故障率，快速有效的排除故障，現(xiàn)總結(jié)一下儀器檢驗(yàn)及故障處理中常見的一些方法。

二、電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的工作原理

微機(jī)電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)采用壓力傳感器、應(yīng)變規(guī)、位移傳感器、電液伺服閥，使控制系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)的回路，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的作用。采用進(jìn)口全數(shù)字伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)化的減速系統(tǒng)以及高等級(jí)的無(wú)間隙滾珠絲杠組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，有效地減小了設(shè)備間隙，使傳動(dòng)更準(zhǔn)確、平穩(wěn)。油箱中的油液經(jīng)過(guò)一個(gè)濾油器被吸入到油泵中，再經(jīng)過(guò)油泵的出油管送到油閥里，由于其油壓作用將送油閥門內(nèi)活塞流回到油箱里面，此時(shí)送油手輪打開，則油液經(jīng)送油管至工作郵箱內(nèi)，活塞向上移，對(duì)所固定的試件進(jìn)行加載。與此同時(shí)，通過(guò)擺桿、推桿、壓板及拉桿而使指針沿著刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以指示出試驗(yàn)載荷的數(shù)值,(如圖1)所示。

試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用伺服電機(jī)→蝸輪蝸桿減速機(jī)→同步齒形帶→高精度滾珠絲杠→移動(dòng)橫梁的傳動(dòng)方式，此種減速系統(tǒng)特點(diǎn):a）第一級(jí)減速比大，從而整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)慣性比較??；b）整個(gè)系統(tǒng)的噪音更低；c）蝸輪蝸桿傳動(dòng)使傳動(dòng)更加平穩(wěn)，避免了嚙合傳動(dòng)的速度多邊形效應(yīng)，使低速的穩(wěn)定性更好。

（一）設(shè)備主要功能：

微機(jī)電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)主要用于金屬、非金屬、復(fù)合材料的拉伸、壓縮、彎曲等的力學(xué)性能測(cè)試分析研究，具有應(yīng)力、應(yīng)變、位移三種閉環(huán)控制方式，可求出最大力、抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、彈性模量、斷裂延伸率、屈服強(qiáng)度等參數(shù)。根據(jù)GB及ISO、JIS、ASTM、DIN等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)和提供檢測(cè)數(shù)據(jù)。

微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)為機(jī)電一體化產(chǎn)品，主要由主機(jī)（包括機(jī)架、底座、傳動(dòng)系統(tǒng)）、夾具、變形測(cè)量系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)構(gòu)成。

（二）設(shè)備主要構(gòu)成：

微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)為機(jī)電一體化產(chǎn)品，主要由主機(jī)（包括機(jī)架、底座、傳動(dòng)系統(tǒng)）、夾具、變形測(cè)量系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)構(gòu)成。

主機(jī)采用單空間結(jié)構(gòu)。主要由底座和機(jī)架構(gòu)成。底座采用鑄鐵HT200，機(jī)架為門式結(jié)構(gòu)，主要由底板、上中下橫梁和連接光杠等組成。橫梁采用鋼件。采用高強(qiáng)度光杠固定上橫梁和工作臺(tái)面，使之構(gòu)成高剛性的結(jié)構(gòu)框架。采用進(jìn)口全數(shù)字伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)化的減速系統(tǒng)以及高等級(jí)的無(wú)間隙滾珠絲杠組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，有效的減小了設(shè)備間隙，使傳動(dòng)更準(zhǔn)確、平穩(wěn)。

軟件系統(tǒng)采用Powertest V3.0試驗(yàn)軟件，此軟件采用開放式編程，可以根據(jù)自己的需要設(shè)計(jì)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。大大提高了操作的簡(jiǎn)易化及工作效率。

電氣系統(tǒng)采用DCS-300——基于DSP的試驗(yàn)機(jī)數(shù)字閉環(huán)控制與測(cè)量系統(tǒng)。具有全數(shù)字閉環(huán)控制、多通道采集等功能。該系統(tǒng)功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便。

三、電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)故障分析

（一）指針不能平穩(wěn)移動(dòng)

這里所說(shuō)指針不能平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，不是指由于試樣變形或達(dá)到屈服點(diǎn)所引起的指針有停止或轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，一般由下列原因造成：

1.試驗(yàn)機(jī)油缸及油路中有氣體存在

試驗(yàn)機(jī)油缸及油路中有氣體存在現(xiàn)象是液壓系統(tǒng)密封性能下降，有許多液壓油流出液壓系統(tǒng)，但仍為了實(shí)現(xiàn)原來(lái)的行程任務(wù)，必然會(huì)使第一個(gè)缸的有桿腔甚至下一個(gè)缸無(wú)桿腔摻入空氣 當(dāng)油缸及油路中有氣體，會(huì)導(dǎo)致工作油缸、測(cè)力油缸運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，影響指針轉(zhuǎn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

2.使活塞受損

當(dāng)不干凈的東西如鐵沫、油渣等隨油帶到送油閥（如圖2）的內(nèi)部時(shí)，送油閥內(nèi)有雜質(zhì)，同時(shí)對(duì)指針平穩(wěn)上升亦有影響，

3.油管接頭處有滲油

扣壓不當(dāng)造成接頭滲漏，從而導(dǎo)致油管接頭處有滲油，會(huì)使系統(tǒng)工作壓力不穩(wěn)定，從而影響指針平穩(wěn)上升。

（二）做拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣斷口兩邊斷

做拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣斷口總是在兩邊斷。造成這種現(xiàn)象的原因，首先應(yīng)考慮試驗(yàn)機(jī)主體部分安裝是不是垂直；鉗口裝夾時(shí)沒(méi)放正，或鉗口牙齒損壞；升降導(dǎo)輪調(diào)節(jié)不正，使上下鉗口不同心。

（三）載荷保持不住

載荷保持不住產(chǎn)生的原因?yàn)椋阂簤河驼扯冗^(guò)低；液壓系統(tǒng)內(nèi)有空氣存在；液壓系統(tǒng)漏油或回油閥關(guān)閉不嚴(yán)；送油閥內(nèi)的穩(wěn)壓彈簧剛度過(guò)??；送油閥內(nèi)有雜質(zhì)異物。

四、故障改進(jìn)措施

（一）保持指針正常轉(zhuǎn)動(dòng)

保障指針正常轉(zhuǎn)動(dòng)采取的措施為：

1.應(yīng)開動(dòng)油泵，關(guān)閉回油閥，打開送油閥，使工作缸上升一段距離，然后打開回油閥，使油從油泵經(jīng)工作缸通過(guò)回油閥回油箱，如此循環(huán)短時(shí)間，便能將各處空氣排凈。工作人員必須常常查看油箱液面并及時(shí)補(bǔ)油；普通要每運(yùn)用2000至4000小時(shí)換一次油；但是最重要的是油溫不得超越70℃，在油溫超越60℃時(shí)必須翻開冷卻體系；

2.要取出這些不清潔的東西，可擰下螺釘2用小絲桿從后面擰在活塞1上把它拉出來(lái)，用油清洗閥體內(nèi)孔、活塞，然后重新裝上活塞及螺釘2，裝螺釘2時(shí)質(zhì)疑內(nèi)部必須灌油再擰上，使內(nèi)部不存有空氣，否則會(huì)影響油閥正常使用。

3.當(dāng)發(fā)現(xiàn)油管接頭處有滲油現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)緊固管接頭。元器件定時(shí)巡檢：一切壓力操控閥、流量操控閥、泵調(diào)節(jié)器以及壓力繼電器、行程開關(guān)、熱繼電器之類的信號(hào)設(shè)備，都要進(jìn)行定時(shí)查看。試樣拉斷后的振蕩常常會(huì)使一些緊固件退松，一定要定時(shí)進(jìn)行巡檢，以避免由于緊固件松動(dòng)造成大的丟失；

（二）鉗口調(diào)節(jié)或更換

做拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣斷口總是在兩邊斷。造成這種現(xiàn)象的原因，首先應(yīng)考慮試驗(yàn)機(jī)主體部分安裝是不是垂直，再?gòu)囊韵路矫孢M(jìn)行排除。

鉗口裝夾時(shí)沒(méi)放正，應(yīng)按要求使鉗口對(duì)稱的夾好試樣；鉗口質(zhì)量低劣，牙齒損壞，除了影響鉗口不同心外，還使試驗(yàn)過(guò)程中試樣打滑，使屈服點(diǎn)很難辨認(rèn)。這時(shí)應(yīng)更換鉗口；升降導(dǎo)輪調(diào)節(jié)不正，使上下鉗口不同心。應(yīng)加工一個(gè)檢驗(yàn)棒，上下鉗口拉緊后，以兩根力柱為依據(jù)用百分表測(cè)量，直到調(diào)節(jié)合格為止。

（三）清洗送油閥

首先排出液壓系統(tǒng)中的空氣，排除漏油因素，如活塞四周有大量液壓油溢出，則應(yīng)檢查溢流管導(dǎo)通情況，其次檢查液壓油粘度，視情況處理。如經(jīng)處理或換油后不漏油而載荷仍保持不住，則應(yīng)清洗送油閥并增加閥內(nèi)穩(wěn)壓彈簧剛度。

五、維護(hù)注意問(wèn)題

（一）普通的電液萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)只是裝備了做規(guī)范試樣的夾具，若是想要做非規(guī)范的試樣，比方彈簧鋼等，必須要用特別的資料夾片，不然會(huì)損壞設(shè)備的夾具。

（二）風(fēng)冷的冷卻器積垢要定時(shí)進(jìn)行整理，選用水冷的冷卻器，要定時(shí)調(diào)查冷卻銅管有沒(méi)有開裂、漏水等現(xiàn)象。

（三）電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)的局部及絲杠定時(shí)涂上潤(rùn)滑油，避免發(fā)生干磨的現(xiàn)象，從而造成設(shè)備的損壞。

（四）泵調(diào)節(jié)器閥、壓力操控閥、流量操控以及熱繼電器、繼電器、壓力行程開關(guān)之類的信號(hào)設(shè)備，都要定時(shí)的查看。

（五）每次實(shí)驗(yàn)完畢，應(yīng)將試驗(yàn)臺(tái)下降，活塞不要落底，這樣對(duì)下次試驗(yàn)有利、方便。

六、結(jié)論

微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域較廣，適用于各種高精度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及過(guò)程控制系統(tǒng)。目前主要應(yīng)用于各類試驗(yàn)機(jī)，如電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)及各種專用試驗(yàn)機(jī)等多種機(jī)型，可滿足各種材料的不同的試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及控制 是集電液伺服自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、屏幕顯示、試驗(yàn)結(jié)果處理為一體，所以，微機(jī)控制電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的維修是一項(xiàng)要求技術(shù)非常強(qiáng)的工作，維修人員必須具有扎實(shí)的電路、電子等方面的專業(yè)知識(shí)，本文歸納出設(shè)備的電液伺服萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的一些常見故障修理方法，以免意外損壞電路元器件。而平時(shí)養(yǎng)成良好的維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，也是降低故障率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的重要保障手段。