HYG-100高频疲劳试验机

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董小新 ：1042396184 号：

技术方案

高频疲劳试验机被广泛用来测试各种金属材料抵抗疲劳断裂性能、测试KIC值、S—N曲线等等；配以各种夹具，被广泛用来测试各种零部件（如板材、齿轮、曲轴、螺栓、链条、连杆、紧凑拉伸等等）的疲劳寿命，可完成对称疲劳试验、不对称疲劳试验、单向脉动疲劳试验、块谱疲劳试验、调制控制疲劳试验、高低温疲劳试验、三点弯、四点弯、扭转等种类繁多的疲劳试验。目前很多高等院校、科研部门和工矿企业均采用高频疲劳试验机进行断裂韧性试验、测试金属材料裂纹扩展速率及材料的门坎值，随着微电子技术和计算机技术的发展，以及测试手段的完善，它的使用功能正在不断的扩大中。

100kN疲劳试验机
一、主要技术特点：
1、HYG-×××系列微机测控系统主要由计算机测量控制单元、**动态测量放大器、动态力激励放大器等组成。操作都在计算机虚拟面板上完成（在主机上另配有操作盒和急停按钮，操作盒上有LED显示器，直接显示负荷和加载速度，非常方便装卸试样和观察裂纹时及时停机），集成度高，操作方便。由于采用计算机控制，因此具有系统响应快、控制精度高、长时间稳定工作、保护完善等优点。AD测量选用20位Σ-Δ芯片，保证测量分辨率高于1：20000，控制采用全数字化闭环控制，选用16位分辨率脉宽调制输出，可保证控制精度极高。
2、软件采用HYG系列高频机测控软件，WINDOWS2000/XP 中文界面，操作方便。并配有数据处理软件、波形显示软件等软件包。HYG系列控制系统核心采用双STC系列嵌入式单片系统，可独立控制设备，保证系统工作的稳定性，即使WINDOWS系统出现故障，仍能正常控制设备工作。HYG系列控制器采用脉宽调制输出方式，在启振时，功率系统对连接试样施加一个启振力，在试样的自由消振过程中的个波形中即可检测到谐振的加载点，之后，在每一个振动波形中都有相应的控制输出，因此本系统具有快速的启振响应和*控制稳定性。而其他厂家的产品多采用调谐式控制方法，调谐式的控制方法的缺点是寻找谐振点时间相对较长，因此启振时间较长，当试样打滑或谐振点发生变化时，系统需重新调谐，因此动负荷会产生波动，这将极大地影响动负荷的控制品质，容易造成误判断。HYG系列控制器采用了计算机数字闭环控制系统，智能化数字选频，可有效地抑制非谐振频率的干扰，对频率、相位等自动跟踪，使控制系统能够始终工作在主机谐振点上，波形失真度小，工作稳定、起振容易，且不随试样或构件本身性能的变化而停振。
3、电磁激励功率放大器采用新型的低压激振系统。功放模块采用SAMSUNG公司的大功率IGBT模块，功放模块可承受10μs的短路时间。电流过流保护电路在4μs内可以关闭电流输出。一般在负载阻值很小时也能使功率放大器得到安全的保护。
4、静负荷加载系统采用日本松下交流电机（型号：MDME），调速比高达10000倍，使静负荷控制更稳定，精度更高。
5、提供一套频率法测量裂纹深度的套装软件。此方法适用于批量裂纹扩展试验，根据已完成的裂纹扩展试件的频率特性，近似估计裂纹扩展的方法。
6、具有恒静负荷、恒动负荷控制（控制精度0.5%）。在试验过程中，可以自由地改变负荷设置，系统自动调节稳定到新的负荷值。各参数可通过软件自动调零。可以预置疲劳次数，疲劳次数到自动停机。
7、实时显示载荷波形、电流波形，具有锁定波形功能。用于检测试验是否正常及试验过程的研究分析。
8、具有常规疲劳试验（对称、不对称、单向脉动）、块谱疲劳试验、动负荷幅值给定调制控制疲劳试验（正弦波、三角波、梯形波、方波）等。
9、完备的保护功能，如：过载（110%）保护、过流保护、限位保护、试样断裂保护、断电保护，还具有任意设置的动负荷上下限保护、静负荷上下限保护、频率保护等。
10、计算机完成控制、数据采集的全过程，并能实时显示动负荷、静负荷、频率、疲劳次数、设备工作时间及单次试验时间等参数。试验数据自动存储、数据处理、S-N曲线拟合、打印报表等功能。
11、试验状态及数据定时自动存储，断电后数据不丢失。每次试验结果单独存储在文件中，可以打开以前的数据继续试验。也可以在试验中暂时停止试验，重新调整试样后继续试验，不影响数据的连续性。
12、主机采用多自由度的力学模型进行优化设计，动态力误差小，波动度小（静态试验力精度±0.3%，静态、动态试验力波动度均高达±0.3%）。
13、主机框架采用门式结构，双丝杠传动，刚度大、试验空间大，电机安装在台座下面，与台座连接在一起，通过减速机、尺型带带动丝母转动，驱动横梁上升、下降。能很好地保证同轴度，保证试验数据的精确性、稳定性。台座带有梯型槽，装夹试件方便。
14、试验过程中可做到无人值守，保护功能完善，稳定性、可靠性高。
8.2.**由于主机模型分析及设计上的独到之处，使本公司的高频机在整个频率范围内一般不需要动态试验力补偿。
技术应用：
在我们的产品中，我们改进了功率驱动系统，主要表现在，用新型的IGBT功率管代替以前的晶体管，由于IGBT的驱动功率几乎等于零，而晶体管的驱动功率在设计时为几十瓦，因此新型功率驱动系统的寿命远远大于以前的系统。IGBT产品选择韩国三星的IGBT管，它本身还有10µs的短路保护功能，另外，所有元器件都直接焊接在电路板上，可靠性大大提高。

新型功率放大器板
电气部分与以前的改进主要表现在采用了分布式系统，控制器采用了ARM系列嵌入式单片系统，可独立控制设备，保证系统工作的稳定性，即使WINDOWS系统出现故障，仍能正常控制设备工作。


CPU嵌入式高频机*控制板
如下的新型功率放大器，已应用在沈阳黎明集团理化室、哈飞集团、西昌大学等。