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成都市伺服液压设 备有限公司
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拟静力伺服加载系 统简介
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一种十分理想的实 验设备─高精度拟静力伺服液压加载控制系统
代云富,黄勇,陈 正华
(成都市伺服液压设 备有限公司)
摘要:
     《高精度拟静力伺 服液压加载、控制系统》是一套机-电-液一体化的高技术 系统设备,它是以高精度的液压千斤顶为执行
      机构,用高响应电—液阀 作核心元件,传感器作信号反馈,在计算机指令下实现结构或构件的载荷谱、工况、控制目标的
      真实模拟……。
关键词:拟静力伺服控制、 高精度、超长时间稳压、低成本、节约能源、使用寿命长。
前言
拟静力实验( quasi static test)方法是目前研究 结构或构件性能中应用较广泛的实验方法,它是采用一定的载荷控制或变形控
制对试件进行低周 反复加载,使试件从弹性阶段直到破坏的一种实验,它包括单调加载和循环加载实验;通常循环加载实验也称
为周期性加载实验 ,而单调加载实验可以认为是循环加载实验的一个特例,另外它的加载速率很低,但应变速率对实验结果的影
响可以忽略,应用 这种方法进行的实验不仅在数量上远远超过其它类型的实验,更重要的是拟静力加载实验可以极大限度地利用
试件提供各种基本 信息,例如:承载力、刚度、变形能力、耗能能力和损伤特征等。根据对美国5年中地震工程实验 研究的统计,
发表在主要结构工 程刊物上的实验研究85%~90%属于拟静力实验范 围。拟静力实验的目的是对材料或结构在荷载作用下的基本表
现进行深入的研究 ,进而建立可靠的理论模型,一种理论分析上的力学或数学模型;许多实际工程结构或构件的检验性实验也采
用这种实验方法, 即这种试件的设计和理论分析结果已经存在,实验目的是检验现有方法的准确程度和存在的不足,为应用提供
技术保证,从试件 种类来看,钢结构、钢筋混凝土结构、砖石结构以及组合结构是研究较多的;从试件类型来看,梁、板、柱、
节点、墙、框架和 整体结构等都是进行拟静力加载实验的主要类型[1]。
过去的拟静力实验 ,多数单位、主要采用手动控制设备加载,但该设备自动化程度低,往往造成加载不易控制,数据测量不稳定,
不准确,实验结果 分析困难。后来为了实验需要,在没有《高精度拟静力伺服液压加载控制系统》的情况下,有不少单位不得不
采用《电液伺服加 载控制系统》进行结构或构件的拟静力实验,但《电液伺服加载控制系统》耗能大、娇气、使用维护成本高,
作为力控系统,负 载刚度对其影响较大,稳定性较差,控制精度不高……等。我公司也生产《电液伺服加载控制系统》多年,震
动实验、疲劳实验 才推荐使用,对拟静力实验,我公司原则不推荐采用《电液伺服加载控制系统》,而推荐《高精度拟静力伺服
液压加载控制系统 》。我公司自主开发的《高精度拟静力伺服液压加载控制系统》是一套机-电-液一体化的高技术 系统设备。它
是以高精度的推力 千斤顶(作垂压),高精度拉压千斤顶(作水平加载)作为加载器,用高响应电—液阀作核心元件,以荷载传
感器和位移传感器 作信号反馈,在计算机指令控制下实现结构或构件载荷谱、工况、控制目标的真实模拟,具有力和位移的控制
及控制模式的平滑 转换,在使用过程中其加载方式:实验程序可任意设定、输出曲线可任意选定、该设备具有输出功率大但节能、
使用维护成本低、 控制精度高,稳定性高等特点。为了让大家充分了解设备的各类特点,下面我们客观的将《电液伺服加载控制
系统》和《高精度 拟静力伺服液压加载控制系统》以表格对比的形式将这两种设备的各种性能、控制精度、使用维护……等作详
细的介绍:
《电液伺服加载控 制系统》与《高精度拟静力伺服液压加载系统》使用性能、维护对照

《电液伺服加载控 制系统》性能指标及维护事项
《高精度拟静力伺 服液压加载控制系统》性能指标及维护事项
一、系统特点: 
输出功率大,响应 速度快,但耗能大,维护成本高,作为力控系统,负载刚性对其影响大,稳定性差,控制精度不高。
一、系统特点: 
输出功率大,响应 速度快,但使用电机功率小,使用维护成本低,作为力控系统,负载刚性对其影响小(该系统压力一旦设定,负载变化,均能自动跟踪稳定其压力),控制精度高,稳定性高。
二、用途: 
主要用于飞行器, 舰只的操作系统及平衡系统,用于实验领域的震动实验、疲劳实验(用于拟静力实验属于代用设备)。
二、用途: 
主要用于飞行器, 舰只的实验、研究、测试的拟静力实验,用于建筑结构及构件抗震性能研究、检测的拟静力实验。
三、控制方式: 
加载方式:加载程 序任意设定。
输出曲线任意选定 。
具有力位移的控制 及控制模式的转换。
计算机全自动控制 完成整个试验过程。
三、控制方式: 
加载方式:加载程 序任意设定。输出曲线任意选定 。具有力位移的控制 及控制模式的转换。计算机全自动控制完成整个试验过程,也可全由手动控制整个试验过程。
连续控制稳定压力 时间:一年。
四、控制精度: 
因受输入、输出及 阀的工作特性,传感器分辨率影响,
因此一般只能达: ±1%(传感器的分辨率 起码要比系统
所需精度高 10倍)。
四、控制精度: 
采集分辨率 1/100000,采样速度: 50次/S;
荷载控制:动态精 度不低于:±0.5%F.S,静态控制精度不 低于±0.3%F.S;
位移控制:动态精 度不低于:±0.1%F.S,静态精度不低于 :±0.05%F.S;
控制加载速率 6KN/min;
位移控制速率: 0.05mm/min;
应变控制精度不低 于:3µε 。
五、系统使用效率 :
该系统属阀控系统 ,其功率损耗大,不节能,系统使用效率只有66.7%,大量的动能转化 为热能,系统必须配冷却系统,又得增加能耗。
五、系统使用效率 :
该系统属泵控系统 ,效率高、节能、能作到与负载完全
匹配、加之油源间 歇工作、不易生热,可以不考虑冷却
问题,能耗极低。
六、系统清洁度要 求:
电液伺服阀是《电 液伺服加载控制系统》的关建元件,它即是系统电器控制部份与液压执行部分之间的接口,又是小信号控制大功率的放大元件,它的特性直接影响到甚至决定着整个系统的特性,它是系统中各类元件中精密、贵重、也是娇气的元 件,系统故障多数因为该阀故障而引起,该阀各零部件配合间隙极小,因此系统清洁度有极其严格的控制要求,其油液污染度等级不得超过:ISO标准14/11~15/12(5~6级)。
六、系统清洁度要 求:
由于《高响应电— 液阀》的工作原理与电液伺服工作原理不一
样,其结构允许有 较大的配合间隙(与一般的液压阀类
同),有较强的抗 污染能力,所以其油液污染度等级只
需要达到ISO标准19/16(10级)便能保证系统 正常工
作。
七、系统核心元件 《电液伺服阀》寿命及维护:
“电液伺服阀”的 寿命一般为:3~5年。该阀在使用过 程中
必须建立“定期返 回制造厂检修调整”制度,(返厂后在净
化室内拆装)。因 为力矩马达式伺服阀内的弹簧管壁厚
度只有百分之几毫 米,有一定疲劳极限,反馈杆的球头与阀心间隙配合,容易磨损,其它各部结构件也有一定的使用寿命,所以电液伺服阀必须定期检修或更换。
七、系统核心元件 《高响应电—液阀》寿命及维护:
《高响应电—液阀 》寿命一般为:20~30年(该阀在很多高 校现场已使用20多年,至今还在使 用)。该阀在使用过程中无需建立“定期返厂检修”制度,使用中有问题,厂家到现场进行检修调整后,便能保证其正常使用。
八、系统维护: 
油泵工作3~6个月应更换一次工 作液,清洁一次油
箱,电液伺服系统 更换工作液须知及步骤如下:
1、建立新工作液是 “脏油”的概念。
2、注入新工作液前 应彻底清洗油箱。
3、通过名义过滤精 度为5~10µm过滤装置(滤油机 )向油箱油。
4、卸下“电液伺服 阀”,在安装伺服阀的位置装上特制的冲板。
5、启动油源,工作 24小时。
6、更换或清洗滤油 器(更换时千万不能造成污染)。
7、卸下冲洗板,换 上“电液伺服阀”(装阀时千万不能造成污染)。
8、清洗滤油器时, 按以下步骤进行:
     A、用溶剂或清洗液 浸泡1~2小时。
     B、在超声波清洗槽 内注入清洁热水和洗涤液后,将滤油虑 
        壳体及滤芯浸泡在 清洗液中进行超声波浴洗。
     C、排尽槽内污液, 注入清洗热水,再进行超声波浴洗。
     D、取出滤油器壳体 及滤芯,用清洁水冲洗后,将滤油器壳
        体及滤芯倒置,空 尽余水。
     E、用经过2µm滤膜过滤的异丙醇 或工业酒精冲洗。
     F、用经过2µm滤膜过滤过的石油 醚冲洗后方可使用。
     G、为了保证系统能 正常工作还应建立“定期检测工作液污
        染度”的制度(购 置该类设备的单位,同时应购置一台
        高精度的滤油机和 一台便携式的污染度测试仪,否则送
        专门机构检测,费 用太高)。
9、工作液的取样的 注意事项及步骤如下:
   A、取样容器的清洁 度比样液的清洁度至少高两个数量级(如
     100ml样液中大于 5µm的颗粒要求不超过  80000个,则取样器
      每100ml容器中大于 5µm的颗粒 要求不超过 800个)。
    B、清洗容器的步骤 按上述清洗过滤器的六个步骤进
      行,只是( E、F)2项的过滤膜精度为 0.45µm,然 后将瓶 
      口拧紧封严。(取 样过程中千万不能造成污染,否则难以
      判定)电液伺服加 载系统的故障多数为系统污染而引起,
      因此电液伺服加载 系统按以上程序正常维护是保证该系统
      正常工作的关键环 节,千万不能掉以轻心,否则后患无
      穷,到目前为止, 国内很多单位购置了该类设备(包括美
      国MTS的该类设备)后, 由于维护不到位,造成设备使用有
      问题,有不少设备 甚至根本无法使用,想检修,但费用太
      高,没有这笔开支 ,现在就只有废铁一堆放在那儿。这些
      深刻的教训不得不 引起人们注意!!
八、系统维护: 
油泵工作3~6个月应更换一次新 工作液,清洗一次
油箱。具体维护步 骤如下:
1、将油箱清洗干净 。
2、更换所有滤芯。
3、油箱上安装了一 个10µm的过滤注油口,换 工作
   液时只需将新工作 液从该注油口注入油箱便可。
   完成以上三项工作 后,便能保证系统正常工作。
九、使用维护成本 :
电液伺服加载系统 由于其油源使用效率低(流量压力损耗大),为了满足使用要求只得将系统流量加大,压力提高,从而导致选用电机功率大,滤油器的规格大,加之滤油器的精度又很高,其结果是:使用时耗电大,更换滤油器芯成本高,加之平 时的油源抽样检测,电液伺服阀的反厂检修调整,更换油液、冲洗等高费用,该系统维护一次没有几万元开销是办不成事的,要更换“电液伺服阀”特别是国外的阀那花费就高了。
九、使用维护成本 :
该系统由于油源使 用效率高,过滤器规格相对较小,精度低,工作液无需定期检测,静载伺服阀寿命又长,检修费用低……等,所以其使用维护费用极低,它仅为电液伺服加载系统维护费用的10%左右。

结论
   从以上对照表可以 看出,《高精度拟静力伺服液压加载控制系统,用于拟静力实验领域,无伦在节约能源、控制精度、系统稳
定性方面、还是在 使用寿命、维护成本、安全可靠等方面都远远优于《电液伺服加载控制系统》,因此它是拟静力实验的理想选
择。科学技术的进 步是无止境的,我公司将根据科学试验研究的需要,不断地改进、提高该设备的实用性、可靠性,不断地充实
完善控制软件功能 ;不断提高该设备的控制精度,满足科学试验研究与日俱增的新要求和新需要。

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