1. 项目概述
YAW-10000J微机控制电液伺服压剪试验机采用油缸下置式、四立柱结构，机架刚度强度高，变形小，满足公路、铁路桥梁板式、盆式、球型支座的检测要求，试验空间无级可调，方便不同高度的试验需求。采用试金自主研发的专有多通道闭环协调加载电液伺服控制系统，微机控制协调多级液压加载、连续加荷平稳、多级试验力保持，自动采集并储存数据、绘制曲线，自动打印试验报告，计算机适时控制试验进程、显示试验力及试验曲线、操作简单可靠，是交通、建材、冶金、航空、航天、大专院校、科研单位等理想的试验设备。
主机外观图如下：
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丝 杠 |
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横 梁 |
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小 车 |
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转角装置 杠 |
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导 轨 |
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浮动油缸 |
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剪切装置 |
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剪切板 |
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上压板 |
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底座 |
2. 试验种类
2.1. 本机用于检测公路桥梁橡胶支座的成品力学性能试验。可分别进行：
2.1.1. 板式支座
l 抗压弹性模量试验
l 极限抗压强度试验
l 抗剪弹性模量试验
l 抗剪粘接性能试验
l 抗剪老化试验
l 摩擦系数试验
l 容许转角试验
2.1.2. 盆式支座
l 成品支座竖向承载力试验
l 成品支座摩擦系数试验
l 成品支座转动试验
2.1.3. 球型钢支座
l 竖向承载力试验
l 支座摩擦因数试验
l 支座转动力矩的测定
l 水平承载力试验
2.1.4. 本产品还能进行铁路桥梁板式、盆式和球型支座国家标准所规定的试验。
3. 方案描述
3.1. 主机垂向系统
3.1.1. 采用下置式柱塞油缸、四丝杠框架式主机，试验空间无级可调，方便不同高度的试验需求。整机刚度高，变形量小，测量数据准确无误；
3.1.2. 底座、横梁采用整体铸造结构，其结构布筋分布合理，工件刚度大，外型美观大方，保证整个零件安全可靠；
3.1.3. 横梁为可移动式，能实现试验空间的无级调整，除了满足橡胶支座的试验外，增加相应的辅具，还能做一些较大试样的压缩试验；
3.1.4. 丝杠采用45#优质结构钢，丝母为高标号的球墨铸铁，既满足了强度又提高了丝杠丝母的使用可靠性，丝杠丝母均采用高精度机床加工，经过时效、调质、定形等热处理，确保工件的精度；
3.1.5. 油缸为柱塞式结构，活塞直径700mm，由铸钢材料铸造而成。活塞为整体实体，且直径大，保证了其高压杆稳定性和较好的刚度。活塞上升时用油压推动，下降靠自重落下，采用35#材料锻造，且锻后经过高温回火消除内应力处理，并由高精度机床加工确保精度，油缸内孔最终工序为珩磨机精密加工而成，从而降低了油缸活塞的摩擦，提高试验机测量精度及使用寿命；
3.1.6. 油缸采用先进的复合密封技术，选用进口密封件，并有间隙油膜和斯特封两级密封，两级密封之后设置间隙回油接管，返回油箱。此种密封方式，保证了油缸密封的可靠性，提高了测力精度和稳定性，增加了油缸、活塞的使用寿命，另外柱塞式油缸，可以在不拆卸油缸的情况下更换密封件，方便以后的维修保养；
3.1.7. 上、下压板均为整体式，两平面都由磨床磨平，平面度较好，保证了橡胶支座试验结果的准确性、可靠性。
3.1.8. 横梁升降传动系统采用丝杠丝母组成螺旋副的方式升降。摆线针轮减速机带动双轴输出正反向带动链轮、链条，链条带动丝杠副传动，实现试验空间的无级调整。四丝杠两根左旋，两根右旋，特点为消除横梁升降对丝杠起动扭矩的影响。
3.1.9. 整机高度约4200mm，底座油缸沉于基础坑内1150mm，地面以上只有3050mm，对实验室高度要求降低。送料小车及剪切装置小车共用一导轨，且与地面平齐，装卸试样方便快捷。
3.1.10. 在送料小车（即下压板）与主油缸活塞之间装有200mm厚的工作台，增加了下压板的受力强度。在工作台上装有导向柱，避免活塞在试验过程中的转动，使试验力值更加准确。
3.1.11. 垂向力值采用0.1级离子束溅射薄膜压力传感器进行测量。该传感器应用先进的离子束溅射和离子束刻蚀工艺，将应变电桥直接制作在金属溅压膜片上，显著改善了普通负荷传感器粘贴工艺带来的长期不稳定性和蠕变特性。被测介质的压力直接作用于传感器的金属膜片，使之产生与介质压力成正比的变形，应变电桥把这一变形量转换成对应于这一压力的电信号，从而测出力值大小。该传感器体积小、精度高，并能耐高温、高压，且具有很高的抗过载能力。
3.2. 横向剪切系统
3.2.1. 剪切系统由剪切油缸、前后横梁、两侧拉杠、剪切中间抽板、上下摩擦板、顶块、连接销、剪切小车等组成。采用双作用伺服缸施加试验力，由剪切小车支撑，浮动油缸调整横向剪切的垂向高度，剪切小车电动行走装置配带电磁离合器，调整剪切装置的前后位置。剪切小车升降调整加载装置水平位置，保证剪切力值的准确性，提高检测精度。
3.2.2. 双作用伺服油缸、连接拉杠、摩擦板、剪切小车、浮动油缸和导轨等构成横向主系统；
3.2.3. 剪切小车由滚轮、伺服浮动油缸、导向柱、行走电机及离合装置等组成；
3.2.4. 剪切小车的前进、后退电动实现，不必手动推动，并配有电磁离合器。行走时离合器带电吸合，剪切试验开始后，离合器失电松开。试验时小车会跟随橡胶支座的剪切变形移动，此时需要把小车移动的阻力降到最低，即移动时不受行走电机的制约，使抗剪试验的结果更具准确性；
3.2.5. 剪切加载装置的垂向高度由剪切小车携带的浮动油缸来调整，浮动缸可调节剪切油缸垂向高度，保证负荷传感器的轴心和中间剪切抽板的对称轴线重合，确保试样水平轴向力的准确；
3.2.6. 剪切油缸为单出杆双作用伺服油缸，使用进口格莱圈、斯特封和防尘圈等密封，密封性好，使用寿命长，安全系数高；
3.2.7. 剪切力值采用高精度负荷传感器直接测力，精度0.3级，量程2000kN，能承受较大过载载荷，使用寿命较长；
3.2.8. 采用两只光栅式位移传感器测量橡胶支座的剪切变形，传感器顶杆与中间抽板接触，分布于抽板两端，准确测量橡胶支座剪切变形；
3.2.9. 配备两块不锈钢板，平面度和光洁度好，满足摩擦系数试验的要求。
3.3. 转角系统
3.3.1. 转角系统采用双作用伺服油缸施加力，并固定在垂向主机的底座上。
3.3.2. 双作用伺服油缸、转角板、球面杆和支承座等构成转角主系统；
3.3.3. 转角油缸为单出杆双作用伺服油缸，使用进口格莱圈、斯特封和防尘圈等密封，密封性好，使用寿命长，安全系数高；
3.3.4. 转角力值采用高精度负荷传感器直接测力，精度0.3级，量程600kN，能承受较大过载载荷，使用寿命较长；
3.3.5. 采用四支光栅式位移传感器测量橡胶支座的转角变形；
3.3.6. 负荷传感器与活塞杆之间通过球头球座组成球铰连接（球铰连接可自由对中，确保转角垂向力的准确性）；
3.3.7. 根据不同大小的试样，可以更换球面杆的长短附具，以满足不同试件厚度的试验要求。.
3.4. 液压系统
此系统为负载适应型进油节流调速系统。油箱内的液压油通过电机带动高压油泵进入油路，流经单向阀、高压滤油器、伺服阀，进入油缸。高精度负荷传感器安装在油缸活塞上，它将力信号转化成电信号传给计算机，计算机采集处理再转化为试验力值显示出来，同时计算机根据传感器的信号和编制的控制程序发出控制信号到伺服阀，控制伺服阀的开口大小和方向，从而控制进入油缸的流量，实现等速试验力（应力）、等速位移、试验力（应力）保持、位移保持等伺服控制。
负载适应型进油节流调速系统，根据试验力的大小，自动控制阀的开口，减少了发热量，减少了多余的能量损失，降低了电机荷载功率。
为减少系统发热和节约能源，伺服油缸采用伺服阀和压差阀分别对流量、方向和试验力实施控制。进行试验时，电液伺服阀开口的大小直接控制活塞进出快慢，从而实现试验速度的快慢，压差阀的压力是跟随试验力的大小自动调节。这种采用压差阀控制的方式被称为负载适应型控制，这种控制方式就是当液压系统的压力升高和降低时，压差阀的调定压力随之改变，与系统压力保持同步，这种控制方式不仅大大降低了能耗、减少了发热、减少了冷却系统的压力，而且提高了整个液压系统的安全性和可靠性。
冷却系统采用水冷模式。水冷冷却效果好，且属于静音冷却方式，安静无声，不对试验环境造成影响，保证试验结果的准确性，需要增加冷却水箱。
4. 主要技术指标及参数
4.1. 垂向加载部分
4.1.1. 最大试验力：10000kN；
4.1.2. 试验力测量范围：4%-100%F.S；
4.1.3. 试验力测量精度：≤示值的±1%；
4.1.4. 油缸空载最大速度：40mm/min；
4.1.5. 油缸最大行程：200mm；
4.1.6. 位移测量范围：0~200mm
4.1.7. 位移测量精度：≤±1%F.S；
4.1.8. 变形测量分度值（mm）：0.001(垂向变形)， 0.001(径向变形)；
4.1.9. 变形测量：四只光栅式数字位移传感器测量试样垂向变形；
四只光栅式数字位移传感器测量试样径向变形；
变形测量范围：0～50mm（垂向变形）、0～20mm（径向变形）；
4.1.10. 试验调整空间：0～1000mm；
4.1.11. 试验最大空间：1000mm；
4.1.12. 上压板尺寸：1050mm×1050×160mm；
4.1.13. 小车压板尺寸：1050mm×1050×160mm；
4.1.14. 等速试验力控制范围：0.5kN/s～25kN/s；
4.1.15. 等速位移控制范围：0.5 mm /min～40 mm /min；
4.1.16. 控制方式和数据处理：计算机伺服控制系统及数据（试验力、位移）图形采集处理等；
4.1.17. 测力方式：采用高精度离子束溅射薄膜压力传感器测力；
4.1.18. 采用低阻尼组合式密封元件，试验力保持稳定可靠。
4.2. 横向剪切部分
4.2.1. 最大试验力：2000kN；
4.2.2. 试验力测量范围：2%-100%F.S.（40 kN～2000 kN）；
4.2.3. 试验力准确度：≤示值的±1%；
4.2.4. 油缸最大行程：200mm；
4.2.5. 油缸空载最大速度：60mm/min；
4.2.6. 位移测量范围：0~200mm；
4.2.7. 位移测量精度：≤±1%F.S；
4.2.8. 变形测量分度值（mm）：0.001；
4.2.9. 变形测量：两只光栅式数字位移传感器测量试样横向剪切变形；
4.2.10. 变形测量范围：0~150mm
4.2.11. 变形测量精度：≤±1%F.S；
4.2.12. 摩擦板尺寸：1050mm×1090mm×30mm；
剪切板尺寸：1050mm×1535mm×30mm
4.2.13. 变形测量：两只光栅式数字位移传感器测量试样的剪切变形；
4.2.14. 测力方式：高精度负荷传感器测力；
4.2.15. 水平剪切装置进退：电机驱动；
4.2.16. 水平剪切装置升降：浮动液压缸调整；
4.2.17. 液压加载，微机伺服自动控制，高精度负荷传感器测量，屏幕显示；
4.2.18. 负荷保持功能：高精度进口伺服阀负荷保持，进行横向剪切力的多级控制；
4.2.19. 采用进口的组合式密封元件，试验力保持稳定可靠。
4.2.20. 控制方式：液压加载，电液伺服闭环控制，高精度负荷传感器测量，屏幕显示。
4.3. 转角部分
4.3.1. 最大转角顶出力：600kN；
4.3.2. 试验力测量范围：4 %-100%F.S （24kN～600kN）；
4.3.3. 试验力准确度：≤示值的±1%；
4.3.4. 油缸最大行程：150mm；
4.3.5. 油缸空载最大速度：0~60mm/min；
4.3.6. 位移测量范围：0~150mm；
4.3.7. 位移测量精度：≤±1%F.S；
4.3.8. 变形测量范围：0～50mm（用垂向的四只传感器）；
4.3.9. 变形测量分度值：0.01mm；
4.3.10. 变形测量精度：≤±1%F.S；
4.3.11. 变形测量：四只光栅式数字位移传感器测量试样的翻转变形；
4.3.12. 测力方式：高精度负荷传感器测力；
4.3.13. 液压加载，微机伺服自动控制，高精度负荷传感器测量，屏幕显示；
4.3.14. 负荷保持功能：高精度进口伺服阀负荷保持，进行转角力的多级控制；
4.3.15. 采用进口的组合式密封元件，试验力保持稳定可靠；
4.3.16. 转角板尺寸（mm）：1320×1050×120；
4.3.17. 控制方式：液压加载，电液伺服闭环控制，高精度负荷传感器测量，屏幕显示。
5. 系统配置清单
5.1. 垂向系统
5.1.1. 主机 1套
5.1.2. 上压板 1件
5.1.3. 下压板（送料小车） 1件
5.1.4. 压力传感器 北京中航 1只
5.1.5. 拉线式位移传感器 济南开思 1只
5.1.6. 变形传感器 上海亮兴 4只
5.2. 横向系统
5.2.1. 横向剪切油缸 1套
5.2.2. 液压升降小车 1台
5.2.3. 剪切板、销轴及摩擦板 1套
5.2.4. 拉杠 2件
5.2.5. 顶块 1件
5.2.6. 负荷传感器 福建莆田（2000kN） 1只
5.2.7. 拉线式位移传感器 济南开思 1只
5.2.8. 变形传感器 上海亮兴 2只
5.3. 转角系统
5.3.1. 转角油缸 1套
5.3.2. 传感器座 1件
5.3.3. 顶杆附具 长短各一件 2件
5.3.4. 负荷传感器 福建莆田（600kN） 1只
5.3.5. 拉线式位移传感器 济南开思 1只
5.3.6. 变形传感器 上海亮兴 4只
5.4. 液压系统
5.4.1. 低噪音内啮合高压齿轮泵 进口日本NACHI 2台
5.4.2. 油泵电机 3台
5.4.3. 伺服阀 进口美国MOOG 2只
5.4.4. 电磁换向阀、溢流阀等 1套
5.4.5. 密封件 1套
5.4.6. 冷却风扇、列管式冷却器、接头等 1套
5.5. 电气部分
5.5.1. 电气控制柜 试金技术 1套
5.5.2. 电气元器件 知名品牌 1套
5.5.3. 电线电缆 1套
5.5.4. 控制系统 1套
5.5.5. 控制器 试金技术 1套
5.5.6. 计算机 联想品牌商用机 1台
5.5.7. 打印机 HP激光打印机 1台
5.5.8. 试验软件 试金技术 1套
5.6. 其他
5.6.1. 安装调试工具及密封备件 1套
5.6.2. 使用说明书，合格证，装箱单等随机技术文件 1套
6. 安装条件
6.1. 实验室配备三相五线制电源，电压380V、50Hz，功率不低于30kW；
6.2. 设备有效占地面积：约7500mm×4500mm（长×宽）；
6.3. 设备总高度约4200mm，沉入基础坑1150mm，地面以上高度3050mm；
6.4. 设备安装基础由需方完成，提前按照供方提供的基础图进行施工；
6.5. 安装2吨以上行车，以便装卸日常试验用附具，如剪切板、转角板等，最重附具为转角板，重量1.2吨；
6.6. 配备冷却水箱或水池，可容2立方以上自来水。冷却器和潜水泵试验机自带，贵方等试验机到位后根据具体位置和距离再配置水管；
6.7. 设备到达时，需方负责设备的卸车及就位工作；
6.8. 设备周围至少留1米的空间以方便安装和日常维修；
6.9. 设备就位时，使用现场须有15吨以上起吊装置，如行车、吊车等吊装设备，以方便设备安装；
6.10. 设备应放置在上方没有高压电线等影响设备安全使用的其它装置的地方，或者根据试验机的具体尺寸建设实验室。
7. 试验机正常工作条件
试验机应在下列条件下正常工作；
7.1. 在室温10℃～35℃范围内；
7.2. 相对湿度应不大于80%；
7.3. 电源电压380V波动应不超过额定电压的±10%；
7.4. 电源频率50Hz，三相五线制；
7.5. 工作环境应无冲击、无振动；
7.6. 无明显电磁场干扰，周围无腐蚀性介质；
7.7. 在稳固的基础上水平安装，其水平度不应大于0.2/1000；
8. 技术情报和资料的保密
8.1. 本技术方案属于我公司技术资料，用户应对我方提供的技术情报和资料承担保密义务，不论本方案是否采用，本条款长期有效；
8.2. 我方对用户提供的技术情报和资料亦应承担保密义务。
