简述材料试验机的开环控制与闭环控制区别

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 简述材料试验机的开环控制与闭环 控制区别 【摘 要】目前我们常见的检定 材料试验机规范依据有三本规程，JJG 139-2014拉力、压力和万能试验机 、 JJG 475-2008电子万能试验机和 JJG 1063-2010电液伺服拉力（压力） 试验机 ，规程规定材料试验机的不同 控制方式选择相应的检定规程，对于初 学者来说比较难区分开环控制与闭环控 制的不同之处，本文从两者控制方式的 不同原理做详细的阐述。 中国论文网 /8/view-12933350.htm 【关键词】材料试验机；开环控 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 制；闭环控制 中图分类号： O413 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）32- 0053-002 【Abstract】At present， our common test material testing machine specifications based on three rules， JJG 139-2014 “Rally， pressure and universal testing machine”， JJG 475-2008 “electronic universal testing machine” and JJG 1063-2010 “electro-hydraulic servo pull （Pressure） testing machine， ” the rules of the material testing machine different control methods to select the appropriate test procedures for beginners is more difficult to distinguish between the open-loop control and closed-loop control of the difference， this paper from the different principles of the two control methods To elaborate. 【Key words】Material testing -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 machine； Open loop control； Closed loop control 0 引言 材料试验机是在各种条件、环境 下测定金属材料、非金属材料、机械零 件、工程结构等的机械性能、工艺性能、 内部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡 量的精密测试仪器，主要用于橡胶塑料、 纺织物、防水材料、电线电缆、金属等 材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂 等力学性能的测试分析研究1。根据控 制方式不同，有度盘式材料试验机、电 子式材料试验机、微机伺服控制材料试 验机等等，本文以液压驱动的万能材料 试验机为例阐述其开环控制与闭环控制 的不同之处。 1 液压式万能材料试验机的控制 方式 1.1 _环控制 大家都知道液压千斤顶的工作原 理如图 1 所示，手柄 1 往上提的时候， 油箱的油通过单向阀 5 流进缸体，在手 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 柄 1 往下压的时候，单向阀 7 打开，将 流进缸体的油送入油缸，此时 5 单向阀 关闭液压油不会流回油箱，只有在放油 阀 8 打开时候才会将油缸内的油放回油 箱。 我们常见的液压式万能材料试验 机的液压传动原理与千斤顶类似，将图 1 中手柄 1 换成电机驱动油泵，油泵一 旦工作，只要油箱有油，它就一直不停 地供油，如果只是简单地将手柄 1 换成 油泵，那么最终会把活塞顶到脱出油缸， 所以该类试验机都会装个能够控制液压 流量的阀即送油阀，送油阀是由一个溢 流阀和节流阀组合成的，在手轮旋紧状 态下，油泵送进来的油进入缸体，此时 油压不断增大超过顶杆后面压力弹簧作 用力时，就推动滑阀使液压油通过溢流 管返回油箱。当手轮打开时，液压油则 会流向工作油缸，压力弹簧作用力大于 滑阀另外一侧压力而慢慢的将溢流孔封 闭。有了送油阀的作用就不会因为油泵 一启动后液压油一直送往油缸而把试验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 机的活塞顶出。当然我该类试验机上还 有个回油阀，就是将图 1 中放油阀 8 改 成回油阀即可，回油阀即是一个简单的 节流阀，控制将工作活塞内的液压油流 回油箱。 以液压式万能材料试验机如图 2 所示为例，阐述一下其开环控制的原理， 开环控制的液压式万能材料试验机的主 要结构是由油箱、油泵、送油阀、回油 阀、工作油缸以及之间相互连接的液压 油管组成的。度盘式试验机结构上多了 个度盘指示机构，主要由测力活塞系统、 拉杆、摆锤、平衡砣、齿杆、测力度盘 等组成的。当试验机工作时，液压油通 过工作油缸到达测力活塞系统时，测力 活塞（即顶针）顶着拉杆逐渐把摆锤扬 高，此时油泵轴端的小轮与测力油缸外 的大轮通过软皮带相连着，带动测力油 缸转动，减少测力活塞移动时产生的摩 擦力，这根软皮带在检定时候是必不可 少的，没有皮带的话会引起力值无线性 和重复性。通过以上描述的结构原理可 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 以知道，开环控制的试验机仅仅通过送 油阀来手动控制输入量液压油流量大小， 而输出量工作活塞产生的力值并没有反 馈给输入量，而是通过手动控制回油阀 将工作活塞中的液压油送回油箱。 1.2 闭环控制 液压式万能材料试验机要实现闭 环控制功能，则需将输出量工作活塞产 生的力值反馈给输入量送油阀的开口大 小，其目的要实现恒加载速率控制，需 要用到数字流量阀，按照图 1 所示数字 流量阀代替了图中的阀 7 和阀 8 的组合 位置。数字流量阀主要由步进电机、阀 芯、阀体、溢流阀及阀座组成，通常有 四个接头，分别接来自油泵的油管、进 油缸的油管、以及两根回油箱的油管 （其中一根是溢流阀流回油箱的，另一 根是由油缸流回油箱的） 。其工作原理 是当阀处于中位的时候，油泵进来的油 经阀芯流向溢流阀流回油箱，当阀向正 方位转动时候，阀芯将进油孔与进油缸 的孔连通，液压油流向油缸使活塞向上 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 升起，如果工作台上有受载，那么通过 油压传感器即可知道加载的速率，反馈 给控制软件，软件通过调整步进电机的 步数来调节送油的流量大小（即阀口开 口大小） ，从而实现恒加载速率控制。 当阀往反方位转动时，阀芯将进油缸的 孔与回油孔连通，此时油缸内的油逐渐 流回油箱直至活塞落到起点位置。 1.3 开环控制改造成闭环控制 一台开环控制的液压传动试验机 如何改造成闭环控制的试验机，需要用 到一台计算机、一个数字流量阀、一台 相对应的控制器以及一套配套软件。硬 件上改造主要处理好数字流量阀的上各 个接头即可，首先取油泵出来到送油阀 这段油路上一个支点连到数字阀上的进 油孔（如果需要保留原来手动加载系统， 则需在进油孔前加装一个截止阀） ，接 着取液压油进到油缸的油路上一个支点 连到数字阀的送油孔（即进油缸的孔， 同样如果需要保留原来手动加载系统， 则需在送油孔前加装一个截止阀） ，剩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 下两个接头直接接上油管插到油箱即可， 如果保留原来的手动加载系统，那么数 字阀上溢流孔可以堵上，因为送油阀内 有个溢流系统，油泵送来的油可以经送 油阀流回油箱，但是如果手动加载系统 不保留那么数字阀上的溢流孔千万不能 堵住，否则一旦启动油泵必然引起油管 爆裂，因为溢流孔堵住，液压油无法循 环，油泵持续送油引起油压增大使油管 爆裂。按此方法改装的材料试验机，如 果要使用开环控制系统时，只将两个截 止阀关闭即可使用，如果要使用闭环控 制系统时，则将两个截止阀打开，用计 算机软件控制其试验机以恒定的速率加 卸荷。 2 总结 本文以液压式万能材料试验机为 例阐述了其开环控制与闭环控制的不同 原理，并简要叙述了如何将开环控制系 统改造成闭环控制系统，可知开环控制 与闭环控制最大区别就是输出量是否反 馈给输入量，从而再影响输出量。在检