电液伺服试验系统与脉动疲劳试验系统技术比较

一、工作原理描述。

1、  脉动疲劳试验机的工作原理。

液压脉动疲劳试验机的基本工作原理为：电机带动曲柄连杆机构，驱动脉动头（相当于柱塞泵）运动，将液压油打入作动器，作动器活塞杆向下运动，对被试件施压。活塞杆与缸体间附着拉簧，通过拉簧，活塞杆复位。此过程往复执行，形成脉动载荷。

加载频率通过调整电机的转速实现，电机为励磁调速电机，转速调整范围对应的试验频率一般为0.5-8Hz；

作动器往复行程通过调整曲柄连杆的偏心实现，具体的行程受液压脉动量的限制，吨位越大，行程越小。如400mL排量的主机，使用500kN作动器时，行程为15mm;如采用两套作动器，行程则减少为7.5mm。对于800mL排量的主机，则相应行程提高一倍。

2、  电液伺服试验系统的工作原理。

电液伺服试验系统的基本组成包括伺服作动器、液压泵站以及控制系统。系统的关键元器件为电液伺服阀，伺服阀作为电子——液压转换器件，可灵活地将电子信号转化为液压信号，使伺服作动器在控制系统的控制下，完成各类动静态加载功能。基本工作原理为，控制系统发出电信号，伺服阀动作，伺服作动器动作，试验力或位移信号反馈回控制系统，控制系统运算后后，再次发出控制信号。此过程循环往复，完成各类加载试验。

二、优缺点分析。

由上述两类系统的基本工作原理可以看出。

液压脉动疲劳试验机通过机械运动实现液压施载，属于机械——液压转换系统。由于机械系统，特别是惯性轮的蓄能作用，在节能方面有明显的优势。500kN、400mL排量系统的电机功率通常不超过11kw,1000kN、800mL排量系统通常不超过22kW。

但在其他方面，与电液伺服试验系统相比，却具有明显的劣势：

1、  只能单向加载，不具备双向加载能力。

2、  作动器活塞的后退依靠弹簧解决，无法跟踪试件自身的回弹。

3、  波形单一，只能进行简单的正弦波波形加载。

4、  压力传感器间接测力，动态试验力的准确度不高。

5、  各类试验调节功能通过复杂的机电面板完成，操作相对复杂。

6、  无法进行位移控制加载功能，试验力的保持与调节通过液压保持阀完成，动态力精度不高。

7、  机械结构复杂，试验功能不灵活等。

而电液伺服试验系统，由于采用伺服阀作为控制元件，因此属于电——液转换系统。电液系统可将灵活的电子技术与高功率输出的液压技术进行有机结合。特别是现代计算机技术的飞速发展，使得电液伺服技术的应用能力呈现了更大的发展空间。主要技术优势包括：

1、  加载方式灵活，作动器双向移动，既可进行位移控制，也可进行试验力控制。

2、  试验波形种类丰富：正弦波、方波、三角波、正矢波、斜波。根据需要，还可进行道路谱波形输入、功率谱密度波形输入等。各类波形也可有效组合，完成各类复杂试验。

3、  以计算机屏幕为操作界面，用户不再面对复杂的仪器面板，点击鼠标即可完成所有试验操作。

4、  负荷传感器、位移传感器直接测量试样受力与变形，测量精度与控制精度高。

5、  配置方式灵活。不同规格作动器与不同规格泵站的有效组合，即可搭建各类满足需要的试验系统。

6、  试验频率范围大，理论上的最高试验频率可高达1000Hz。

7、  既可完成动态疲劳试验，还可完成静态性能试验。试验软件的灵活性可得以充分的发挥，试验控制与数据处理软件可高度一体，功能灵活。

当然，电液伺服试验系统由于伺服系统的固有特性，与脉动疲劳比较，耗电相对较大，使用成本相对较高。

当前，电液伺服试验系统已广泛应用于试验测试各领域，是国内外动静态测试领域的主流系统，也是未来该领域的主流产品。目前，国际上已基本淘汰了脉动疲劳试验系统的研制开发，电液伺服试验技术在计算机技术的带动下，将更加蓬勃的向前发展。