隨著電液伺服技術(shù)的成熟,國內(nèi)試驗機廠家利用電液伺服技術(shù)開始從單純的材料試驗向更廣泛的多應(yīng)用試驗領(lǐng)域方向發(fā)展。如長春試驗機研究所面向新材料研究領(lǐng)域開發(fā)的*臺“電液伺服雙軸四缸試驗機” “電液伺服顯微觀察試驗機”解決了國內(nèi)材料研究領(lǐng)域的特殊需求,*;面向汽車零部件試驗領(lǐng)域開發(fā)的“電液伺服減振器性能和疲勞試驗臺”“電液伺服方向盤性能及疲勞試驗臺” “電液伺服扭轉(zhuǎn)疲勞試驗機”和 “電液伺服雙軸向振動臺”等,在這個時期研制生產(chǎn)的電液伺服試驗機的特點:
國內(nèi)電液伺服試驗機的品種繁多,不僅豐富了國內(nèi)電液伺服試驗機的市場,同時也提高了自主產(chǎn)品技術(shù)的水平。電液伺服技術(shù)在試驗應(yīng)用領(lǐng)域得到擴展。在發(fā)展較快的國外測控系統(tǒng)方面,以美國公司的控制器為例,模數(shù)混合式控制器MTS407將逐漸被全數(shù)字化控制器TeststarII、SE和多通道所取代。國產(chǎn)測控系統(tǒng)方面,隨著單片機技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,開始向總線化、模板化技術(shù)發(fā)展,并逐步提高計算機在系統(tǒng)中的控制比重。
在伺服協(xié)調(diào)控制技術(shù)方面有所突破,利用該技術(shù)成功的開發(fā)出國內(nèi)*臺電液伺服雙軸四缸試驗機,其中心定位精度小于0.03mm。主機伺服油缸在靜壓支撐的基礎(chǔ)上,又開發(fā)出動壓支撐油缸。與國外試驗機同行的技術(shù)對比,三十年來國內(nèi)電液伺服試驗機的發(fā)展取得了長足的進步,但與國外試驗機同行相比,特別是與美國MTS公司及英國的Instron等這樣的公司相比較差距還是很大的,特別是在高技術(shù)試驗應(yīng)用領(lǐng)域方面還無法與國外同行相抗衡。不論是在技術(shù)手段和產(chǎn)品品種方面都存在很大的差距。下面從幾個主要方面進行比對說明:我們以MTS公司產(chǎn)品與國內(nèi)的長春試驗機研究所產(chǎn)品作一個對比。二十世紀90年代中期MTS公司就推出了TeststarII全數(shù)字控制器,并且陸續(xù)將SE和多通道GT等數(shù)字控制器推向市場。這些控制系統(tǒng)功能齊全、資源配置靈活、組合方便、適應(yīng)面廣,性能指標都非常高。與國內(nèi)動態(tài)伺服控制器的對比如下表所示:功能及指標美國MTS公司TeststarII控制器長春試驗機研究所PLS 控制器控制器類型數(shù)字式模擬和數(shù)字混合式頻率范圍測量通道擴展方便、通用性強。具有自動調(diào)零、自動標定和多點線性修正功能。自動調(diào)零、自動標定控制參數(shù)PID設(shè)置具有一般和PID參數(shù)自整定功能手動調(diào)節(jié)輔助控制功能相位補償、幅度補償、頻率反向補償、任意波形補償、前饋控制幅度補償從上面列出的指標中看到,MTS公司的電液伺服試驗機zui高頻率目前可以達到1000Hz,比國內(nèi)電液伺服試驗的頻率高一個數(shù)量級。頻率的提高涉及一系列的技術(shù)提升環(huán)節(jié),不僅僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度上,相應(yīng)的主機作動器、伺服閥和液壓源等各組成環(huán)節(jié)的響應(yīng)速度都影響著整機的頻率提高。所以說這是一個綜合性能指標標志。數(shù)字控制器具有靈活的多參量控制補償功能,特別是對系統(tǒng)的非線性修正、改善控制特性和控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換方面模擬控制系統(tǒng)是不能比擬的。而國內(nèi)的全數(shù)字式控制器目前還在研制中,距離產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還有一定的距離。
軟件方面國外試驗軟件一般都是由專業(yè)軟件技術(shù)人員設(shè)計的,其結(jié)構(gòu)合理、層次比較分明、組合非常方便。界面的構(gòu)造*可以根據(jù)用戶的個性化需求進行組合。如MTS公司的動態(tài)試驗軟件就是由微軟公司技術(shù)人員設(shè)計的,非常完備成熟。針對各種典型的試驗程序,已經(jīng)形成各種功能軟件包。這些軟件包已成為一種產(chǎn)業(yè),其價值非??捎^。國內(nèi)試驗控制軟件由于各廠家人員技術(shù)水平的差距還不夠*。在國內(nèi)試驗機行業(yè)中還形成不了主流,在加上國內(nèi)大環(huán)境的因素,只能是隨機器免費配置,本身的價值沒有得到體現(xiàn)。
液壓源方面目前國外的液壓件正向集成化方向發(fā)展,進口的許多設(shè)備中,都將溢流閥、單向閥、節(jié)流閥等液壓件集成在一起,不僅體積小、噪音低,同時也防止液壓油泄露。國內(nèi)液壓件的結(jié)構(gòu)變化不大,基本上還是以橡膠密封為主,由于橡膠的老化問題,使得國內(nèi)液壓件泄漏的問題時有發(fā)生。這需要一個系統(tǒng)的*過程。目前國內(nèi)液壓源在功能設(shè)計方面與美國公司相差不大,但在噪音指標和工藝性方面差距很大。
伺服油缸方面,伺服油缸是液壓執(zhí)行元件,在動態(tài)電液伺服系統(tǒng)中是非常關(guān)鍵的元件。它要求其密封性好、摩擦力小、質(zhì)量輕、剛度大。減小摩擦力方面, MTS公司采用的方式有:靜壓支撐、動壓支撐、特殊涂層技術(shù)等。目前國內(nèi)已經(jīng)掌握靜壓支撐、動壓支撐技術(shù),在許多設(shè)備上已經(jīng)應(yīng)用了這些技術(shù)。但在特殊涂層技術(shù)方面,國內(nèi)技術(shù)還不過關(guān),還有待進一步的研究和提高。在減輕作動器質(zhì)量方面,國外大都是在選擇特殊材料方面下工夫,如荷蘭公司采用鈦合金材料制做作動器。這種材料質(zhì)量輕,剛度大,是的材料。國內(nèi)試驗機廠家目前還不具備這種條件。伺服閥方面,伺服閥是伺服系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件,是電液轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響到伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。國外的一些的試驗機廠家,為了滿足高頻響、大功率試驗機的要求,與專業(yè)的伺服閥生產(chǎn)廠家共同開發(fā)試驗機伺服閥。如美國MTS公司與世界上zui大的伺服閥生產(chǎn)公司聯(lián)合設(shè)計生產(chǎn)了許多特殊用途的伺服閥,如伺服閥頻率可達500Hz。根據(jù)資料,目前MTS公司已經(jīng)開發(fā)出頻響達到的伺服閥。還有大流量的三級伺服閥,流量可達到800升/分鐘。正是依靠這種關(guān)鍵技術(shù)上的突破,使MTS公司在一些特殊應(yīng)用的電液伺服試驗機方面具有地壟斷地位。
國內(nèi)伺服閥的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用主要集中在航天、航空領(lǐng)域,主要是面向航天、航空領(lǐng)域。沒有專門為試驗機應(yīng)用開發(fā)的特殊品種。所以國產(chǎn)電液伺服試驗機主要應(yīng)用在常規(guī)試驗系統(tǒng)中,在某種程度上這也限制了國產(chǎn)電液伺服試驗機的發(fā)展。目前伺服閥的種類非常多,試驗機中常用的主要有液壓反饋式伺服閥和比例式電液伺服閥。動態(tài)電液伺服試驗機中常用的主要還是液壓反饋式伺服閥。比例式電液伺服閥主要應(yīng)用在靜態(tài)和準靜態(tài)電液伺服試驗機中。產(chǎn)品的品種方面,在標準電液伺服材料試驗機產(chǎn)品上,公司擁有全系列的標準電液伺服材料試驗機產(chǎn)品。目前國內(nèi)以長春試驗機研究所為例,其標準的產(chǎn)品系列品種也比較齊全,雖然技術(shù)指標比產(chǎn)品差一些,但基本滿足常規(guī)試驗要求。該系列產(chǎn)品的差距還不是很大。在電液伺服結(jié)構(gòu)試驗設(shè)備和仿真模擬試驗設(shè)備方面,我們與MTS的差距就大了。該設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵主要是:電液伺服多點協(xié)調(diào)加荷同步控制技術(shù),計算機隨機信號處理技術(shù),據(jù)不*統(tǒng)計,在國內(nèi)汽車和航空領(lǐng)域中的仿真模擬試驗設(shè)備中,有80%是MTS公司的產(chǎn)品,以航空試驗設(shè)備見長的荷蘭FCS公司只是在近幾年才進入中國市場。今后國內(nèi)電液伺服試驗機的發(fā)展還是要經(jīng)歷一個過程,要在不斷吸取*技術(shù)的同時發(fā)展和提高我國的電液伺服試驗技術(shù)。
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