判定液压万能试验机的优劣分析

第一章：液压万能试验机主机的优劣区别

第1单元：同轴度的优劣区别

一. 国标规定同轴度最大允许值是多少？我公司试验机同轴度是多少？

答： 在电液伺服万能试验机国标GB/T16826—2008，电子万能试验机国标GB/T16491—2008中规定，0.5级和1级精度的试验机同轴度最大允许值分别为12%和15%，我公司试验机的同轴度实测值在3%与7%之间。

二． 影响试验机同轴度的因素有哪些？

答. 1. 上下横梁、底座、工作台主要安装孔的位置度、垂直度误差；

2. 丝杠、立柱的同轴度误差；

3. 上下横梁楔形开口与钳口夹板的角度、平面度、对称度误差。

4. 油缸与活塞的同轴度误差与垂直度误差。

三. 试验机的同轴度不合格对客户使用有哪些危害？

答： 1. 做金属板材试样拉伸试验时，极易出现滑移现象而无法完成试验。 或造成试样非正常断裂，是拉扭断裂。比如铝板的拉伸试样断裂应该呈现45°斜角，但是由于试验机的同轴度不合格，试样的断口就形成不了这种状态。

2. 做螺纹钢试样拉伸试验时，极易发出“咚咚”声，实质是发生了严重的滑移现象。只是由于螺纹钢月牙肋的止滑作用才勉强拉断试样。

3. 无法完全满足GB/T228.1—2010中方法A的需求。方法A明确规定：在测定ReH、Rp、Rt和Rr时，首选基于引伸计反馈信号的应变速率闭环控制。也就是说，引伸计既完成试样延伸的测量，又参与了应变速率控制。如果试验机的同轴度不合格，试样在受轴向拉力时会产生侧向力，造成试样的局部塑性变形或断裂发生在引伸计标距以外。这种情况下是不可能用装夹在试样上的引伸计来控制应变速率的（参见10.3.1的 b项）,只能退而求其次，采用横梁位移速率控制。另一方面，会严重影响Rp、Rt、Rr、Ae 、Ag、Agt、At等试验结果的测量准确性。

4. 同轴度能否合格是区分高品质试验机与劣质试验机的最重要指标之一，不可小视。

第2单元：刚度的优劣区别

一. 影响试验机刚度（或柔度）的因素主要有哪些？

答: 主要有四个。 1. 设计结构是否更合理，如B型机就比不上D型机的完全对称性结构好。

2. 用料太省：立柱、丝杠太细；上下横梁太薄。

3. 用料太差：选用低规格、低价格、劣质的钢材。

4. 用工太省：应该调质的材料不调质；应该淬火的材料不淬火。

总而言之就是偷工减料。

二. 试验机的刚度（或柔度）太小对客户使用有哪些危害？

答：试验机的刚度（或柔度）太小本质上是没有考虑试验机的安全系数，是劣质产品。会严重降低试验机的疲劳性能，严重缩短试验机的使用寿命。甚至会发生横梁、立柱的断裂及伤人现象。

刚度（或柔度）的大小是区分高品质试验机与劣质试验机的最重要指标之一，不可小视。

第3单元： 间隙密封的缸塞与密封圈密封的缸塞有什么区别？

答 ：1. 间隙密封的缸塞在加压时，油缸与活塞之间的间隙会充满液压油，生成一层油膜。活塞在上升或下降时近乎为自由落体，不受摩擦力的影响，活塞的位置效应好（即活塞升起不同的高度，对试验力没有影响）。

2. 在新的JJG139中规定：活塞的位置效应不得大于试验机测量下限误差绝对值的二分之一。

3. 间隙密封油缸与高精度压力传感器配合即可满足试验机的力值进回程示值误差的测量需求及活塞的位置效应需求。

4. 密封圈密封的缸塞只有与高精度的轮辐式负荷传感器配合才能满足试验机的力值测量需求，即试验力进回程示值误差的测量及活塞位置效应需求。

5. 试验机是否为间隙油缸，对于钢厂或工程质监站等试验量特别大的试验室具有非常重要的积极意义。因为密封圈的使用寿命具有明显的不确定性。而与间隙油缸配合的压力传感器，在试验力瞬间释放时由于液压油的缓冲作用，其稳定性与可靠性会极大地提高。

6. 试验机是否为间隙油缸，是高品质试验机的重要指标之一，不可小视。

第4单元： C型机与D型机有什么区别？

一. 什么是有间隙拉伸空间?

答： 凡是通过丝杠转动来实现下横梁升降的试验机都是有间隙拉伸空间。丝杠背帽与底座之间必须留有间隙以保证丝杠能够转动。比如D型机。

二． 什么是无间隙拉伸空间？

答：1. 凡是丝杠固定而通过螺母旋转来实现下横梁升降的试验机，螺母与丝杠之间再装配消除间隙机构，施加了预紧力，克服下横梁的自重，螺母在旋转时与丝杠之间是上端面接触，消除了丝杠与螺母之间的间隙，所以称为无间隙拉伸空间。比如C型机。

2. 单拉试验机的上下横梁是固定不动的，拉伸空间的调整通过活塞的升降来实现，是无间隙拉伸空间。

三． 有间隙拉伸空间对试验结果有没有影响？

C型机与D型机有什么区别？

1. 对试验力的测量准确度无影响。对试验力曲线的连续性有影响。

有间隙拉伸空间的万能试验机在做拉伸（或压缩）试验时,首先要克服横梁与丝杠的自重，消除丝杠背帽与底座之间、螺母与丝杠之间的间隙。由于重力方向与拉力（或压力）的测力方向完全一致，丝毫不影响力值测量的准确度。但在绘制力—时间曲线的初始阶段，会呈现出一个平台，平台的力值就是横梁与丝杠的自重，表明了试验力施加的不连续性。这种情况在GB/T228.1—2010中是允许的，还提出了预拉的建议。

2. 对试样延伸性能的测量结果无影响。

有间隙拉伸空间的万能试验机在做拉伸（或压缩）试验时，对延伸性能的试验结果不会有任何影响。因为GB/T228.1—2010金属材料室温拉伸试验方法明确规定：Ae、Ag、Agt、At都是通过引伸计测量所得，与位移无关；断后伸长率A是通过实测断后标距计算而得的，也与位移无关。在绘制位移—时间曲线的初始阶段，会呈现出一个平台，平台的位移量就是丝杠背帽与底座之间、螺母与丝杠之间的间隙。

3. C型机比D型机做工更精细，传动更平稳。

尽管有间隙拉伸空间的万能试验机在做拉伸试验时，对材料的强度性能与延伸性能的测量结果均无影响，但仍然表现出了试验机制造的不足够精细。力—时间曲线、位移—时间曲线的初始阶段都有个小尾巴。

4. 试验机是否为无间隙拉伸空间，是高品质试验机的重要指标之一，不可小视。

第5单元： 液压夹紧与手动夹紧的优劣区别

1. 液压夹紧的试验机在试验操作时更省力、更方便。

2. 在做较软的金属材料（如铝、铜）或较硬的金属材料（如高合金钢、钢绞线）的拉伸试验时，液压夹紧的试验机不易发生滑移现象，保证顺利完成试验。

3. 值得注意： 液压夹紧在做板材试样时，若夹紧油压过大，会造成试样变形，导致试验失败。

第6单元： 钳口（或夹头）的硬度要求是多少？硬度不合格有什么危害？

答：HRC55—65。硬度不合格会缩短钳口的使用寿命，严重不合格的会产生滑移现象而无法完成试验。

第7单元：楔形夹头与平推夹头有什么区别？

一. 楔形夹头

1. 优点： 具有自锁功能，在做金属材料拉伸试验时，不易产生滑移现象。

2. 缺点： 在下夹头夹紧试样时，由于夹持体的重量及其运动，试验力显示窗口会显示一个负值的力。

3. 在GB/T228.1—2010中第10.1项明确规定：一旦设定了力值零点，在试验期间力测量系统不能再发生变化。此时决不允许再去清零。这项规定一方面是为了确保夹持系统的重量在测力时得到补偿，另一方面是为了保证夹持过程中产生的力不影响试样所承受力值的测量。

二. 平推夹头

1．优点：在夹紧试样时，试验力显示窗口不会出现负值。也就是说：试样不承受夹持体的自重及夹持过程中产生的力。

2. 缺点：① 不具有自锁功能，试验期间必须持续施加夹持力，用以克服试样的滑移。且拉伸力越大，夹持力要更大。

② 两端推进的同步要求非常高，一旦调整不好，会严重影响试验机的受力同轴度。

③ 结构复杂，成本很高。

三. 楔形夹头与平推夹头在国家标准中都是可以选用的试样夹持方法。参见GB/T228.1—2010中10.2项规定。

第二章： 测控系统的优劣区别

第1单元： 计量性能的优劣区别

一. 0.5级与1级精度试验机的计量检定用标准器具有什么区别？

答：检定0.5级试验机使用0.1级的标准测力仪，检定1级试验机使用0.3级的标准测力仪。两种级别试验机的小力值和鉴别力阈的检定均可用0.1级的专用砝码。

二. 0.5级和1级精度试验机，力值误差与重复性分别是多少？

答：示值误差分别为±0.5%和±1.0%，重复性分别为0.5%和1.0%.试验机的精准级别实质是试验力示值误差的最大允许值。

三． 0.5级和1级精度的试验机，示值进回程差的标准分别是多少？

答： 分别是0.75%和1.5%

四. 0.5级和1级精度的试验机，试验力的相对分辨力是多少？

答：0.5级和1级试验机的力值相对分辨力分别是0.25%和0.5%. 1/120000或1/300000表达的是相对满量程的分辨力值。比如600kN的试验机，力指示装置可清晰分辨5N，即0.005kN，那该机相对于满量程的分辨力就是1/120000.

五． 0.5级和1级精度的试验机，数据采集频率要求分别是多少？

答： 分别是30个/S和15个/S.

六. 0.5级与1级精度试验机，闭环控制精度分别是多少？

答：0.5级与1级精度试验机的应力速率、应力保持、应变速率、应变保持的控制误差分别为±1%和±2%.

第2单元：试验曲线

1. 金属材料拉伸试验共有六种曲线，分别是力—时间、变形—时间、位移—时间、力—变形（新标准称为力—延伸）、力—位移、应力—应变（新标准称为应力—延伸率）。绘制试验曲线是为了更方便地对材料的力学性能特征点（如上、下屈服强度、规定塑性延伸强度等）进行分析。

2. 试验曲线中的任意一点的力、位移、变形或时间，必须与数据库一一对应，不得有误，更不能造假。

第3单元：传感器配置的优劣区别

一. 0.5级与1级精度的试验机，传感器配置有什么区别？ 负荷传感器与压力传感器有什么区别？

答：1. ① 0.5级的液压万能试验机，间隙密封的缸塞配压力传感器，

选用中航电测。

②0.5级的液压万能试验机，密封圈密封的缸塞配轮辐式负荷传感器，选美国世铨。

③1级精度的液压万能试验机配置压力传感器，选用中航电测。

2. 负荷传感器直接测力。试验机常用的负荷传感器有柱式、轮辐式、法兰式等。应用负荷传感器测力的试验机，其力值性能指标都会得到大幅度的提高，如试验力示值误差、重复性、进回程误差、零点误差、分辨力、鉴别力阈（零点的灵敏性）。另一方面，计算机数据采集频率也会得到提高。但负荷传感器的长期稳定性值得注意。

3. 压力传感器是间接测力（试验力传递到液压系统，传感器测量液压系统的压力）。压力传感器的特点是成本低，稳定性好。但压力传感器必须与间隙密封缸塞配合，才能完全展现其优越性。

第4单元：引伸计配置的优劣区别

一. 0.5级与1级精度的试验机，电子引伸计配置有什么区别？ 变形（延伸）测量的示值误差分别是多少？

答： 分别配置0.5级和1级的电子引伸计；示值误差分别是±0.5%和±1.0%。

二. 全自动或非接触式引伸计主要用于测量什么参数？

主要用于测量极脆材料（如HT）的力学性能，以及金属板材的泊松比u值、应变硬化指数n值、塑性应变比r 值。

第5单元： 硬件与软件的优劣区别

一. PC＋PLC测控系统的定义是什么？

答： 1. PC＋PLC测控系统是中路昌试验机公司独家开发的创新型测控系统，具有完全知识产权，开创了试验机闭环控制的PLC时代。PC机为上位机，负责完成试验数据处理、试验曲线绘制、数据存储、查询、标定、检定、试验要求的设置等功能；PLC（可编程语言控制器）为下位机，负责完成应力速率、应力保持的控制；应变速率、应变保持的控制；横梁位移速率的控制。

二. PC＋PLC测控系统比板卡单片机测控系统有哪些优势？

①. 控制精度高 PC和PLC上位机和下位机分工合作，响应速度更快，控制精度更高。应力、应变、位移的三闭环控制精度可优于±0.2%，远远超过国家标准的要求。

②. 抗干扰能力强、更稳定、更可靠 能适应更宽的温度变化范围和电压波动范围，具有断电保护、故障诊断和信息保护功能。

③. 开放性 系统开放，程序结构模块化。便于客户特殊试验要求的功能定制及远程支持。

④. 易操作性 PLC的程序语言非常容易掌握，程序的输入可直接显示。试验参数的设置、监视和调整十分灵活方便。

第6单元：导出数据的可溯源性

测控系统是否经过第三方评审

对客户来讲，测控系统的评审有哪些实际的意义？

答： 1. 满足了GB/T228.1—2010金属材料室温拉伸试验方法。方法中对试验机明确要求应满足GB/T22066，参见附录A。我们公司的试验机测控系统经过国家钢铁产品质检中心专家的评审，评审结果是完全合格。

2. 验证了力、变形、位移等基础数据合格，满足国家标准。

3. 验证了分辨力值合格，满足国家标准。

4. 验证了数据采集频率满足金属材料拉伸试验的需求。

5. 验证了导出数据合格，满足国家标准。金属材料的拉伸试验，各特征点如ReH、ReL、Rp0.2、Rm的计算机导出数据与手工处理的误差值均在2MPa以内。

6. 测控系统是否通过了评审，其实质是数据的可溯源性。是高品质试验机的重要标志之一，不可小视。测控系统未经评审的试验机，就好比马路上小商小贩的称，到底是八两还是九两，只有天知道。

第三章： 液压系统的优劣区别

一. 试验机用的齿轮泵有什么特点？

答： 试验机常用的如日本的不二越、意大利的马祖奇的齿轮泵均为内啮合齿轮泵。

特点：①流量脉动小，②噪声低

缺点：工作压力低，泵的额定压力最高只能达到30MPa。

二. 试验机用的柱塞泵有什么特点？

答：试验机常用的柱塞泵为5柱塞或7柱塞的斜盘式轴向柱塞泵。

特点： ①工作压力高，一般是20～40MPa,最高可达100MPa。

② 流量范围大 因为只要适当地加大柱塞直径或增加柱塞数目，流量便可增大。

③ 容易实现变量，改变斜盘角度或改变泵的转速即可实现变量。 ④ 主要零件均受压，使用寿命长。

三. 伺服泵专利技术的定义是什么？伺服泵专利技术比伺服阀有哪些优势？

1. 定义：伺服泵专利技术是由伺服电机与油泵直联而成，伺服电机是控制单元，油泵是执行单元。液压油的流量大小及系统压力取决于电机转速。伺服泵控制技术在电液伺服万能试验机上的应用是我公司的独家创新技术，国家专利，完全知识产权。引领了液压试验机控制技术的新方向。

2. 优势主要有三个：

①． 稳定与可靠 由于伺服电机的技术完善以及性能的稳定、可靠，油泵技术的完善以及性能的稳定、可靠，所以伺服泵专利技术的最大特点就是稳定与可靠。液压控制系统的故障率可趋向于零。

②. 控制精度高 应力速率、应力保持、应变速率、应变保持、横梁位移速率的控制精度均优于±0.2%。这对于其它试验机来说是不可想象的。

③． 超静音 越是在加载状态下，静音效果越好。应用伺服泵专利技术控制的电液伺服万能试验机可称为超静音试验机。

3. 液压控制系统为伺服阀（或数字阀）的试验机，液压油的流量大小及系统压力取决于阀芯开口的大小，由阀芯在阀套内持续不停地移动来实现。液压油中的细微颗粒极易造成阀芯卡死，试验机瘫痪。因此，对液压油的清洁度要求、试验机工作环境的清洁度要求都极高。正是由于伺服阀太过娇贵，致使试验机的故障率大幅提高。这是国内试验机行业的一大顽疾。而伺服泵技术则完全克服了这一行业难题，带领我们国家的试验机控制技术前进了一大步。

四. 电液伺服阀有什么特点？

答： 电液伺服阀是一种自动验机控制技术前进了一大步 。

控制阀。通过改变输入信号的大小，连续、双向、成比例地控制液压系统的流量或压力。 可用于位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。

电液伺服阀通常是由电气-机械转换器、液压放大器（先导级阀和功率级主阀）、检测反馈机构三部分组成。

特点：① 结构紧凑、体积小 ②直线性好。

③动态响应好 ④控制精度高

缺点： 太娇贵，极易发生卡死现象.

第四章： 外观质量的优劣区别

一. 结构： 设计是否合理、是否更优秀。比如D型机的四柱式主机就比B型机的两柱式主机的结构受力更均匀，外观则完全对称。C型机与D型机相比：丝杠固定，螺母转动，蜗轮蜗杆传动，传动更平稳。不仅实现了无间隙拉伸空间，外观上也给人一种更稳重的感觉。

二. 比例： 比例是否协调。整机的长、宽、高要协调，主要部件的尺寸也要协调。

三. 色彩： 色彩搭配是否更合理、是否更亮丽。既要有视觉冲击力，过渡又不要太生硬。整体看上去有赏心悦目的感觉才是优秀的色彩设计。

四. 精细： 做工是否更精细。上、下横梁的外表面全部机械加工，立柱全部电镀，丝杠安装防护罩。整体看上去就会有做工精细的感觉。

结语：液压万能试验机结构合理、比例协调、色彩亮丽、做工精细的外观质量是高品质试验机的重要标志之一，不可小视。