HYG-100高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)

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董小新     QQ：   號(hào)：

技術(shù)方案

高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)被廣泛用來測(cè)試各種金屬材料抵抗疲勞斷裂性能、測(cè)試KIC值、S—N曲線等等；配以各種夾具，被廣泛用來測(cè)試各種零部件（如板材、齒輪、曲軸、螺栓、鏈條、連桿、緊湊拉伸等等）的疲勞壽命，可完成對(duì)稱疲勞試驗(yàn)、不對(duì)稱疲勞試驗(yàn)、單向脈動(dòng)疲勞試驗(yàn)、塊譜疲勞試驗(yàn)、調(diào)制控制疲勞試驗(yàn)、高低溫疲勞試驗(yàn)、三點(diǎn)彎、四點(diǎn)彎、扭轉(zhuǎn)等種類繁多的疲勞試驗(yàn)。目前很多高等校、科研部門和工礦企業(yè)均采用高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行斷裂韌性試驗(yàn)、測(cè)試金屬材料裂紋擴(kuò)展速率及材料的門坎值，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及測(cè)試手段的完善，它的使用功能正在不斷的擴(kuò)大中。
 
100kN疲勞試驗(yàn)機(jī)
一、主要技術(shù)特點(diǎn)：
1、HYG-×××系列微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)測(cè)量控制單元、高精度高性能動(dòng)態(tài)測(cè)量放大器、動(dòng)態(tài)力激勵(lì)放大器等組成。操作都在計(jì)算機(jī)虛擬面板上完成（在主機(jī)上另配有操作盒和急停按鈕，操作盒上有LED顯示器，直接顯示負(fù)荷和加載速度，非常方便裝卸試樣和觀察裂紋時(shí)及時(shí)停機(jī)），集成度高，操作方便。由于采用計(jì)算機(jī)控制，因此具有系統(tǒng)響應(yīng)快、控制精度高、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作、保護(hù)完善等優(yōu)點(diǎn)。AD測(cè)量選用20位Σ-Δ芯片，保證測(cè)量分辨率高于1：20000，控制采用全數(shù)字化閉環(huán)控制，選用16位分辨率脈寬調(diào)制輸出，可保證控制精度極高。
2、軟件采用HYG系列高頻機(jī)測(cè)控軟件，WINDOWS2000/XP 中文界面，操作方便。并配有數(shù)據(jù)處理軟件、波形顯示軟件等軟件包。HYG系列控制系統(tǒng)核心采用雙STC系列嵌入式單片系統(tǒng)，可獨(dú)立控制設(shè)備，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，即使WINDOWS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，仍能正?？刂圃O(shè)備工作。HYG系列控制器采用脈寬調(diào)制輸出方式，在啟振時(shí)，功率系統(tǒng)對(duì)連接試樣施加一個(gè)啟振力，在試樣的自由消振過程中的個(gè)波形中即可檢測(cè)到諧振的加載點(diǎn)，之后，在每一個(gè)振動(dòng)波形中都有相應(yīng)的控制輸出，因此本系統(tǒng)具有快速的啟振響應(yīng)和高精度控制穩(wěn)定性。而其他廠家的產(chǎn)品多采用調(diào)諧式控制方法，調(diào)諧式的控制方法的缺點(diǎn)是尋找諧振點(diǎn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因此啟振時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)試樣打滑或諧振點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)需重新調(diào)諧，因此動(dòng)負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，這將極大地影響動(dòng)負(fù)荷的控制品質(zhì)，容易造成誤判斷。HYG系列控制器采用了計(jì)算機(jī)數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)，智能化數(shù)字選頻，可有效地抑制非諧振頻率的干擾，對(duì)頻率、相位等自動(dòng)跟蹤，使控制系統(tǒng)能夠始終工作在主機(jī)諧振點(diǎn)上，波形失真度小，工作穩(wěn)定、起振容易，且不隨試樣或構(gòu)件本身性能的變化而停振。
3、電磁激勵(lì)功率放大器采用的低壓激振系統(tǒng)。功放模塊采用SAMSUNG公司的大功率IGBT模塊，功放模塊可承受10μs的短路時(shí)間。電流過流保護(hù)電路在4μs內(nèi)可以關(guān)閉電流輸出。一般在負(fù)載阻值很小時(shí)也能使功率放大器得到安全的保護(hù)。
4、靜負(fù)荷加載系統(tǒng)采用日本松下交流電機(jī)（型號(hào)：MDME），調(diào)速比高達(dá)10000倍，使靜負(fù)荷控制更穩(wěn)定，精度更高。
5、提供一套頻率法測(cè)量裂紋深度的套裝軟件。此方法適用于批量裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，根據(jù)已完成的裂紋擴(kuò)展試件的頻率特性，近似估計(jì)裂紋擴(kuò)展的方法。
6、具有恒靜負(fù)荷、恒動(dòng)負(fù)荷控制（控制精度0.5%）。在試驗(yàn)過程中，可以自由地改變負(fù)荷設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定到新的負(fù)荷值。各參數(shù)可通過軟件自動(dòng)調(diào)零。可以預(yù)置疲勞次數(shù)，疲勞次數(shù)到自動(dòng)停機(jī)。
7、實(shí)時(shí)顯示載荷波形、電流波形，具有鎖定波形功能。用于檢測(cè)試驗(yàn)是否正常及試驗(yàn)過程的研究分析。
8、具有常規(guī)疲勞試驗(yàn)（對(duì)稱、不對(duì)稱、單向脈動(dòng)）、塊譜疲勞試驗(yàn)、動(dòng)負(fù)荷幅值給定調(diào)制控制疲勞試驗(yàn)（正弦波、三角波、梯形波、方波）等。
9、完備的保護(hù)功能，如：過載（110%）保護(hù)、過流保護(hù)、限位保護(hù)、試樣斷裂保護(hù)、斷電保護(hù)，還具有任意設(shè)置的動(dòng)負(fù)荷上下限保護(hù)、靜負(fù)荷上下限保護(hù)、頻率保護(hù)等。
10、計(jì)算機(jī)完成控制、數(shù)據(jù)采集的全過程，并能實(shí)時(shí)顯示動(dòng)負(fù)荷、靜負(fù)荷、頻率、疲勞次數(shù)、設(shè)備工作時(shí)間及單次試驗(yàn)時(shí)間等參數(shù)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、S-N曲線擬合、打印報(bào)表等功能。
11、試驗(yàn)狀態(tài)及數(shù)據(jù)定時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)，斷電后數(shù)據(jù)不丟失。每次試驗(yàn)結(jié)果單獨(dú)存儲(chǔ)在文件中，可以打開以前的數(shù)據(jù)繼續(xù)試驗(yàn)。也可以在試驗(yàn)中暫時(shí)停止試驗(yàn)，重新調(diào)整試樣后繼續(xù)試驗(yàn)，不影響數(shù)據(jù)的連續(xù)性。
12、主機(jī)采用多自由度的力學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，動(dòng)態(tài)力誤差小，波動(dòng)度小（靜態(tài)試驗(yàn)力精度±0.3%，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)力波動(dòng)度均高達(dá)±0.3%）。
13、主機(jī)框架采用門式結(jié)構(gòu)，雙絲杠傳動(dòng)，剛度大、試驗(yàn)空間大，電機(jī)安裝在臺(tái)座下面，與臺(tái)座連接在一起，通過減速機(jī)、尺型帶帶動(dòng)絲母轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橫梁上升、下降。能很好地保證同軸度，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的性、穩(wěn)定性。臺(tái)座帶有梯型槽，裝夾試件方便。
14、試驗(yàn)過程中可做到無(wú)人值守，保護(hù)功能完善，穩(wěn)定性、可靠性高。
8.2.3.15由于主機(jī)模型分析及設(shè)計(jì)上的獨(dú)到之處，使本公司的高頻機(jī)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)一般不需要?jiǎng)討B(tài)試驗(yàn)力補(bǔ)償。
新技術(shù)應(yīng)用：
在我們的新產(chǎn)品中，我們改進(jìn)了功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在，用的IGBT功率管代替以前的晶體管，由于IGBT的驅(qū)動(dòng)功率幾乎等于零，而晶體管的驅(qū)動(dòng)功率在設(shè)計(jì)時(shí)為幾十瓦，因此功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以前的系統(tǒng)。IGBT產(chǎn)品選擇韓國(guó)三星的IGBT管，它本身還有10μs的短路保護(hù)功能，另外，所有元器件都直接焊接在電路板上，可靠性大大提高。
 
功率放大器板
電氣部分與以前的改進(jìn)主要表現(xiàn)在采用了分布式系統(tǒng)，控制器采用了ARM系列嵌入式單片系統(tǒng)，可獨(dú)立控制設(shè)備，保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，即使WINDOWS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，仍能正?？刂圃O(shè)備工作。

 
CPU嵌入式高頻機(jī)控制板
如下的功率放大器，已應(yīng)用在沈陽(yáng)黎明集團(tuán)理化室、哈飛集團(tuán)、西昌大學(xué)等。