叠加式力标准机

设备概述:

   叠加式力标准机采用伺服闭环控制技术,是集多种技术成果于一身的高科技产品,它自动化程度高、加载准确、力值波动度小、液压系统无泄漏,工作噪音小。该机采用了移动横梁,拉、压空间相互利用,具有操作简单,检测效率高等特点。       

   该机采用微机控制,能采集分析控制过程的所有状态,实时采集检测数据并加以分析处理和打印,还能对异常状态迅速做出响应,具有液压、机械及软件多重保护功能。该机还配备了手动功能,通过计算机屏幕监视,对于不需要编程的研究性检测,可由手动完成。

   该机已在北京304所等单位长期使用,可靠性、稳定性、准确性均已得到检验和验证。

 

主要功能:

力标准机主体结构:
力标准机主体结构采用油缸上置四柱式动横梁主体结构。
力标准机主体采用四根光杠形式的立柱、上横梁、下底座,中间移动横梁等组成的框架结构;主体具有足够高的刚度和稳定性,主体负载能力为额定负荷的120%。在移动横梁装有高强度的球头付,具有自动调心功能,能够保证被检传感器的正确受力状态和力的作用位置。
                                                                        
主体关键部件的结构和制造:

中间移动横梁

1MN叠加式力标准机主体机架采用成熟的四柱式框架结构,主体由上横梁、四根立柱、中间移动横梁和机座构成;移动横梁及传动机构部件采用优质材料铸(锻)造而成、内应力采用人工时效处理及精密加工制造;力标准机主体部件的关键尺寸设计、加工工艺、热处理工艺、加工精度及装配性能,由具备专业大型试验设备制造经验的厂家协作完成,并由专人负责,保证力标准机的主体在额定载荷作用下具有足够的刚度和稳定的性能。                                

移动横梁组主要由横梁、2个丝母及蜗轮、蜗杆减速机、电机组成,移动横梁采用铸造而成,对移动横梁进行有限元应力分析,如下图所示:
 

1  

移动横梁进行应力分析图

液压动力系统的关键技术:

采用液压控制系统,油缸分为主油缸,驱动油缸,为了实现快速和慢速加、卸载功能,驱动油缸采用粗、细加载油缸组成,达到系统所要求的精度;工作压力为:22MPa (输出力达到额定载荷);为了保证油缸内径在30MPa额定工作压力下的径向变形不大于0.1mm,油缸壁厚大于40mm。采用独立的液压动力站(液压伺服单元和油源)为液压系统的驱动动力源。

液压源主要由电机、油泵、油箱、空气冷却器、控制电器等部分组成。打开油泵控制开关(若室温太低,油泵启动需预热15分钟),通过计算机对伺服系统(阀)的控制来实现活塞的上升和下降。当伺服系统(阀)的开口加大时,从油泵输送到油缸的油量增多,这时活塞升起,对被检传感器进行施力。空气冷却器通过散热片对液压油进行冷却使其温度保持在一定的范围之内。伺服系统(阀)由计算机来控制。


控制系统

1)硬件部分:DTC-500控制器的特点:
A) DSP硬件平台及程序。  
DSP(Digital Signal Processor)是RISC型专用CPU,其指令系统针对自动控制、数字信号处理等应用(如FFT运算)进行了大量的优化,集成了很多外设功能,特别适合实时工业过程控制和实时数据采集。DTC-500测控芯片选用TI公司的DSP。该芯片具有40MIPS计算能力,32位定点,集矢量控制、位置捕获、A/D转换等多项外设功能于一体,是高端工控领域应用十分广泛的一款DSP,也特别适合应用在测力机控制与测量上。
B)实现了全数字神经元自适应闭环控制
测力机性能的高低主要取决于对测力过程的控制。DTC-500采用先进的神经元自适应PID控制算法,可实现控制参数的在线辨识,控制量在线优化,控制环在线切换,实现了真正的闭环全数字控制,使得整机性能明显优于国内产品,并与国外产品技术水平相当。
C)具有8路高分辨力数据采集系统及3路光电编码器信号测量模块
测量系统由8路高分辨力模拟信号数据采集通道和3路光电编码器数字信号测量通道组成。模拟通道有效测量分辨力高达1/500000标称值,即500000码(50万码)测量分辨力,内部分辨率可达±4000000码(±400万码)。3路光电编码器位置捕获系统,允许输入的正交码脉冲频率可高达5MHz,具有纠错、辨向、计数等功能。
D)采用USB1.1通讯
DTC-500采用USB 1.1与PC机通讯,具有12Mb/s通讯速率。
USB是今后通讯发展方向的主流,具有通讯速率高,可靠,通讯方式灵活多样(有控制、中断、批量、实时)等优点,其通过硬件校验、硬件应答等方式,避免了误码、丢码等常见的通讯缺陷,将逐步取代RS232,RS485、CAN、I2C、SPI、SCI、EPP等各类串并口通讯方式。


2)软件部分
采用万测独家开发的叠加式力标准机控制的专用软件,通过计算机采用自适应PID控制算法自动控制,系统空载时,用位移传感器反馈信号控制(即位移闭环),系统受力时,用力传感器反馈信号控制(即力闭环)。
由计算机、参考传感器和DTC-500组成的全数字伺服(闭环)控制系统,按照被检传感器设置的检定力值,加力装置设计成由快速加力装置和精密加力装置两部分组成,分别通过控制较大位移(液压)完成施加设定的某检定点力值的90%左右,通过控制微量进给实现力值的准确控制给定。快速加力系统采用液压伺服控制传动方式对测力系统施加负荷的系统,精密加力系统采用微量的液压伺服控制传动方式,对测力系统施加负荷的系统,自动控制机器完成各级负荷的加、卸负荷循环检定。通过计算机处理数据文件,并可实时显示加载过程的曲线(力-时间曲线)。


满足标准:

JJG1116-2015


技术参数:

型号

BFS504B

BFS505B

BFS106B

BFS206B

BFS606B

额定负荷

50kN

500kN

1000kN

2000kN

6000kN

示值误差

±0.03%/±0.05%/±0.1%

示值重复性

0.03%/0.05%/0.1%

工作台水平度

0.3/1000

力值分辨率

1/500000

负荷波动性

±0.01%/±0.03%

每级加卸载时间

任意

拉伸空间(mm

280x800

400x1100

400x1100

500x1100

850x1550

压缩空间(mm

280x600

500x900

500x900

500x900

850x1550

外形尺寸(长x宽x高)(mm)

650x450

x2200

850x650

x2500

1060x730

x2800

1100x750

x3200

2000x1800

x4200

设备总重量(kg)

620

1800

4000

4500

20500


   该标准机用于力值传感器、称重式传感器、测力仪的检测及测试。