數(shù)字閥在萬能材料試驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用

新型試驗(yàn)機(jī)采用數(shù)字電液伺服控制技術(shù)、全數(shù)字多通道閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)等，解決了諸多技術(shù)難題。

1．主機(jī)功能原理

試驗(yàn)機(jī)采用液壓缸下置式結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)空間電動(dòng)調(diào)整，試樣裝夾采用對(duì)夾式液壓自動(dòng)夾緊裝置，四立柱卡箍式結(jié)構(gòu)調(diào)整主機(jī)高度及試驗(yàn)空間，試臺(tái)下面安裝有高精度載荷傳感器和位移傳感器，載荷傳感器與活塞深置調(diào)心裝置相連接，下橫梁、絲杠與安裝有液壓缸的底座形成一個(gè)剛性體，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)空間的調(diào)整。試驗(yàn)機(jī)主機(jī)的上橫梁立柱、試臺(tái)、傳感器與調(diào)心裝置形成另一個(gè)剛性體。在試驗(yàn)時(shí)，上、下鉗口夾持住試樣，上橫梁通過活塞向上運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)試樣的加載。這時(shí)，采用變流量技術(shù)通過PID伺服控制技術(shù)，調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸內(nèi)液壓油流量，控制活塞的移動(dòng)速度。根據(jù)材料試驗(yàn)要求，實(shí)現(xiàn)了載荷控制、變形控制、位移控制和三種控制方式之間的無沖擊轉(zhuǎn)換。

2．?dāng)?shù)字電液伺服控制技術(shù)的功能特性

系統(tǒng)應(yīng)用最新研制的數(shù)字伺服閥和全數(shù)字多通道控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)材料試驗(yàn)過程中的應(yīng)力控制、應(yīng)變控制、位移控制并實(shí)現(xiàn)三種控制形式的無沖擊轉(zhuǎn)換。

電液數(shù)字伺服控制系統(tǒng)由CTS-500全數(shù)字多通道閉環(huán)測(cè)控系統(tǒng)和數(shù)字伺服閥構(gòu)成，與比例閥和伺服閥的電液控制系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)越性：

(1)數(shù)字伺服閥較傳統(tǒng)的比例閥或伺服閥精度更高。傳統(tǒng)的比例閥或伺服閥可以看成是單級(jí)控制，而數(shù)字閥分級(jí)控制卻是這種單級(jí)特性的多次重復(fù)，這使得對(duì)控制閥乃至系統(tǒng)性能產(chǎn)生不利影響的非線性指標(biāo)，如滯環(huán)、飽和及分辨率等非線性因素被限制在很小的范圍內(nèi)。比例閥（伺服閥）和數(shù)字閥（分級(jí)數(shù)8）的輸入一輸出特性對(duì)照如圖15所示。

(2)響應(yīng)速度快（特別是零位附近），數(shù)字伺服閥選用小型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其固有頻率在200～400Hz。

(3)數(shù)字伺服閥通過一套機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)閥心動(dòng)作，該機(jī)構(gòu)同時(shí)起到力（力矩）放大作用，可對(duì)閥心產(chǎn)生較大的推動(dòng)力（力矩），增加閥心動(dòng)作的可靠性。以萬能試驗(yàn)機(jī)10通徑的直動(dòng)數(shù)字閥為例，折算的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)對(duì)閥心的最大推力達(dá)1000N。

(4)在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的跟蹤控制過程中，控制器還對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)施加“數(shù)字碎片信號(hào)”，該信號(hào)頻率可自動(dòng)變化，從而更有效地消除閥心卡緊力并保證數(shù)字閥具有高分辨率。

(5)采用電液數(shù)字閥和直接數(shù)字控制技術(shù)，系統(tǒng)工作具有很高的可靠性和環(huán)境穩(wěn)定性。

(6)系統(tǒng)采用載荷敏感技術(shù)，泵的出口壓力與載荷壓力差始終保持在1MPa左右，系統(tǒng)效率高，發(fā)熱量小，無需加任何冷卻器。

(7)系統(tǒng)工作可靠，抗污染能力強(qiáng)，無需專門過濾器，維護(hù)簡(jiǎn)單。

(8)自帶安全閥，確保系統(tǒng)工作過程中不超載。

(9)整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量和控制精度高。