klz-27型螺旋开沟机设计(编辑修改稿)

klz-27型螺旋开沟机设计(编辑修改稿)内容摘要：

11 ． 试样夹持系统 的设计 在金属拉伸试验过程中，为了避免由于钳口滑移而影响控制效果，需采用配套单独油源的试样夹持系统，如图 ，通过调整油源的系统压力调节夹紧 力的大小，保证了试样拉断时不至于因为反冲力的存在导致夹头自动松开 ，破坏夹持在试样 上的引伸计。 图 试验机液压系统的试样夹持装置 材料试验机的液压控制系统 试验机的动力由液压控制系统提供，如图。 电液 伺服阀 液压控制系统主要由 伺服 阀、液压缸、油泵、电机等液压元件组成，完成的功能是控制试样的央紧和根据控制信 号对试样进行加载。 液压系统原理图 12 M LP LP S T 伺服阀液压缸M 图 试验机的液压控制系统 试验机最大试验力的大小由液压缸的直径和液压系统的系统压力决定，也表征了试验机的工作能力。 考虑到试验机的工作特点是断续工作，试验力的一般使用范围是 %80%20  ，因此大部分时间工作在卸荷状态，并且要求试验过程平稳、可靠，综合考虑，采用带有压差补偿的负载适应型液压控制系统。 为了实现进油调速控制，在 伺服 阀的两端设置了一个压差阀，如图 ， 使得进油口两端压差始终保持不变，保证了进入油缸的控制油流量与输入 伺服 阀的电信号成正比，油源的系统压力随着负载压力的上升而升高，实现了负载适应型的材料试验机液压控制系统。 图 液压控制系统的压差阀 材料试验机的电气控制系统 13 . ISA 总线全数字控制器 试验机控制器是试验机和计算机通信的重要部件，目前国内许多试验机生产厂家仍然采用模拟旋转电位计手动进行零点调节和增益调整，并且大部分只做到4 档量程衰减倍率，由于每个通道的每个量程都要进行零点调整和增益调整，这使得控制器结构复杂、操作不便，可靠性及测量精度都很难保证，无法实现各通道量程自动平滑切换，不能支持多传感器系统。 本课题根据试验机的特点，采用性能优越的试验机专用 ISA 总线全数字控制器，控制器框图如图。 伺服阀控制放大器接口数字脉冲接口负载压力传感器引伸计或其他桥式传感器按钮，换向阀等光电编码器201600 0 倍数字程控仪表放大器光电隔离数字量接口201600 0 倍数字程控仪表放大器隔离及判向电路计算器子系统12/16位AD采集子系统DA调零子系统IS A 总线接口及 I/ O接口 图 ISA 总线全数字 控制器框图 对于工业控制和采集系统来说， ISA(Industry Standard Architecture)总线是一个比较经济实用的实现方案， ISA 总线的 8MHz 主频也能满足大部分机电控制要求，该材料试验机控制器直接使用工控机的主板系统总线 ISA，共用直流稳压电源，做到单卡控制系统 (SOC： System On Card)，控制器的核心由工控机担任，把材料试验机控制器所需的外围硬件系统，如信号放大、数字调零、数字增益调整、标定、 AD、 DA 及开关量输入输出等设计成主板的系统总线形式 ，全部集成在一块 ISA 插卡板上，省去了控制器和计算机之间的连线，提高了可靠性，充分利用工控机的丰富资源及强大的运算能力，组成功能强大、设计灵活的材料试验机控制器。 材料试验机的工作原理 力信号经放大器放大后送入伺服阀的线圈中，伺服阀输出与电信号成比例的压差 ， 同时作用在液压缸的活塞上，形成与电信号成比例的作用力。 力传感器检测实际作用力，发出电信号经反馈放大器放大后与信号源给定的电信号相比较，如果活塞加到试验件上的作用力等于给定值，则两个电信号差值为零，否则经放14 大器放大后的差值通过伺服阀将去纠正活塞的作用 力，直到活塞作用力， 即试验件所受力等于给定值为止。 工作原理图，如下图 放大器伺服阀位置传感器框 架试样上夹板下夹头指令 图 电液伺服控制系统工作原理图 本章小结 本章给出了工控机为核心控制器的电液 伺服 控制试验机系统结构，利用 1SA总线全数字控制器作为工控机与试验机之间的接口，控制系统具有功能强、设计灵活的特点。 其中，有效采用、保留了液压控制系统采用压差阀，使 伺服 阀的流量输出基本不受负载变化的影响，提高了控制的精确性。 15 第三章 材料试验机主要技术指 标计算 技术要求如下： 最大静态负载： 最大动态负载： 试验行程： 10mm 系统频宽 ： 100HZ 速度精度（ %）： 177。 力控精度（ %）： 177。 总刚度 mMNK S 200 总阻尼系数 mkNSBL 40 最大振幅： 177。 4mm 12Hz 177。 总重量： 145kg 力传感器增益： NVNVKpr 65 105102 1  材料试验机静态设计 液压动力元件参数的选择是系统 静态设计的一个主要内容。 动力元件参数选择包括系统的供油压力 sp ，液压执行元件的主要规格尺寸，即液压缸的有效面积 pA ，伺服阀的最大空载流量 omQ。 液压缸的选择 按照常规选取供油压力 MPaps 21。 液压缸的工作面积按负载力和负载压力确定。 由于材料试验机有速度波形和负载力波形的要求，同时考虑延长伺服阀的疲劳寿命，所以负载压力 Lp 应取得低一些，且限定伺服阀的负载压力 MPappsL 1432 。 取 MPapL 11。 按最大负载力 NMNF L 5m a x  计算，则液压缸的有效面积为 2265m a x 102 cmmPaNPFALLp  伺服阀的选择 供油流量应满足最大振幅的要求，即 pmpLm xAQ  （ 31） 式中 pmx 为频率  下的最大振幅。 代入具体数值得 16 smxAQ pmpLm 333 101 9 1 8    因此得伺服阀的规格 m i n1 9 0101 7 33 Lsmpp pLssLmom   选 用 额 定 电 流 为 mAIn 40 , MPaps 21 时 的 空 载 流 量 为)(m in200 33 smL 的 QDY3G200 型 号 的 电 液 伺 服 阀 ， 阀)(103 310 PasmK c   传感器的选择 试验机控制系统反馈三个变量：试验力、试样变形和活塞位移 ，分别通过压力传感器、引伸计和光电编码器进行检测。 试验力的信号检测分六档，位移的信号检测分四档，每档的精度都为 1 级。 三个传感器均被集成在 ISA 总线全数字控制器内，因为三个传感器对系统的可靠性、精确性非常重要，因此必须选择性能优越的传感器。 材料试验机动态设计 具体计算力控制回路的传递函数 一、液压缸的传递函数 由参考文献 [9]可知 ， 液压缸的传递函数的表达方式为 14412232 sKKKVAsKMsKKMVsKBsKMKAQFscestpstscettsLstcpLL （ 32） 由于忽略液压缸泄漏，则 cce KK  ，取 Pae 5107000 ， 361010 mVt  ，将参数代入上式得，    12 5 3 4 5 3 4 111 8 0 1 7 4 1 7 22227sssssQFLL 二、伺服阀的传递函数 由参考文献 [9]可知，伺服阀的传递函数的表达式为  1222 ssKsGsvsvsvsvsv （ 33） 其中 svK 为电液伺服阀的流量增益 17    AsmAsmIQK nomsv   3233 sv 为液压固有频率 sr a dmV Attpesv 46 252 4 51010 0 1 8 0 0 044    sv 为液压阻尼比 145107 0 0 00 1 8 103 5510  tte。