一、设备概述

5000kN 微机控制电液伺服卧式拉伸试验机为高精度力学试验设备，适用于导体、钢丝绳、电力金具、安全带、瓷绝缘子、复合绝缘子、紧固件、锚链、结构件及同类试样开展拉伸试验。

配备适配夹具后，设备可完成金属、非金属及复合材料静态力学性能测试与分析，支持拉伸、压缩、保载、往复加载试验，具备应力、应变、位移闭环控制功能。系统可自动计算最大试验力、断裂力、上屈服点、下屈服点、屈服强度、抗拉强度、规定塑性延伸强度、断后伸长率、弹性模量等关键参数。

设备支持恒应力拉伸、恒定载荷拉伸等试验模式，可随时输出包含各项试验参数的试验报告与试验曲线。

我司研发的 WLW 系列微机控制电液伺服卧式拉伸试验机具备加载速率稳定、保载精度高、试验数据准确、拉伸空间大、试样适配范围广、夹具更换便捷等优势。拉伸区间、活塞行程、销轴结构、夹持形式均可根据试验需求定制。

二、设备配置清单

5000kN 伺服液压缸总成 — 1 套

5000kN 主机框架组件 — 1 套

5000kN 反力架组件 — 1 套

5000kN 移动式夹紧小车（遥控行走） — 1 套

5000kN 高精度负荷传感器 — 1 只

5000kN 线拉线式位移编码器 — 1 台

静态试验控制器 — 1 套

微机控制试验软件 — 1 套

智能伺服液压源（内置节能伺服电机、进口齿轮泵、伺服阀） — 1 套

小车电动驱动系统 — 1 套

惠普打印机 — 1 台

计算机（华硕主流配置） — 1 台

液压夹持钳组件（半开口式） — 1 套

三、配套夹持钳（钳体有效长度不小于 250mm）

平板试样平钳：夹持范围 20mm～50mm、50mm～80mm，各 1 套

棒材试样圆钳：夹持范围 φ20mm～50mm、φ50mm～80mm，各 1 套

U 型吊具 — 1 套

四、执行标准

国际标准

ISO 7500-1 金属材料 静力单轴试验机的检验与校准 第 1 部分：拉伸 / 压缩试验机 测力系统的检验与校准・ISO 9513 金属材料 单轴试验用引伸计的校准

ISO 376 金属材料 用于试验机校准的测力仪器校准

ISO 6892-1 金属材料 拉伸试验 第 1 部分：室温试验方法

ASTM E8/E8M 金属材料拉伸试验标准试验方法

ISO 2408 钢丝绳 技术要求

ISO 898-1 碳钢和合金钢紧固件力学性能 第 1 部分：螺栓、螺钉和螺柱

EN 14399 系列 高强度预紧螺栓连接副

国内标准

GB/T 16826 电液伺服万能试验机

GB/T 2611 试验机 通用技术要求

JB/T 6146 引伸计技术条件

GB/T 22066 静力单轴试验机计算机数据采集系统评定

GB/T 13634 单轴试验机标准测力仪校准

GB/T 16825.1 金属材料 静力单轴试验机的检验与校准 第 1 部分：拉力和（或）压力试验机 测力系统的检验与校准

GB/T 12160 单轴试验用引伸计的校准

JJG 139 拉伸、压缩、万能试验机检定规程

JJG 1063 电液伺服万能试验机检定规程

GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第 1 部分：试验方法

GB/T 8358 钢丝绳 实际破断拉力测定方法

GB/T 3098.1 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱

NB/T 31082 风力发电机组塔架用高强度螺栓连接副

五、主要技术参数与性能要求

机型形式：卧式结构（自反力框架，支持在线力值校准）

最大试验力：5000kN

试验机准确度等级：1 级

试验力测量范围：1%～100% FS，全量程不分档连续测量

试验力示值相对误差：±1%

试验力分辨率：满量程 1/500000，最小力增量 4N

活塞最大行程：500mm

位移测量范围：0～500mm

位移示值相对误差：±1% 或 0.01mm（取较大值）

加载速率：0.5mm/min～50mm/min，无级可调

夹持区间距离：0～12000mm，以 500mm 为一档调节

销轴调节步距：500mm

销轴操作方式：手动

移动横梁调节：电动调节，调节行程 0.5m～2.0m

主机外形尺寸（约）：18000mm×1900mm×1200mm

控制模式：恒力连续加载（可依据最大载荷参数调节）

恒载荷控制精度：±1% FS

驱动控制：电液伺服控制（配套智能液压源，静音加载）

具备过载保护、紧急停机功能

自动完成数据采集、运算、显示、存储、报表打印、曲线自适应缩放、试验报告生成

自动计算初始弹性模量、切线模量、抗拉强度、上屈服强度、下屈服强度、最大力总延伸率等力学指标

配置多重安全防护：过载保护、防失稳装置、手动翻转式安全防护网

配备行程限位、过载保护装置，保障人员与设备运行安全

设备结构便于日常维护保养

尾部固定支撑座配备手动微调机构，方便试样装夹与拆卸

六、主机结构说明

5000kN 微机控制电液伺服卧式拉伸试验机主要由主机框架、智能伺服液压源、测控系统、夹具附件、试验监控系统组成。

5000kN 承载主机框架概述

主机承载框架由 5000kN 伺服液压缸总成、床身导轨、液压缸反力框架、夹持机构、可开启金属网安全防护罩、销轴组件、油缸安装底座构成。有效试验标距 500mm，框架内侧开口宽度 850mm，作动器行程 500mm。

（1）主机机架结构

导轨底座与油缸支座采用钢板焊接 + 铸钢组合结构，并经去应力处理，保证整机具备足够刚性。导轨内侧装配导向轨道，可供移动式夹紧小车沿轨道平稳行走。

承载框架主材选用 Q235 钢材，采用厚钢板整体焊接成型。整体结构优势：

规避分段装配带来的形位偏差；

抑制构件间相对滑移，提升整机抗振性能；

依托厚板焊接结构高刚性，最大限度降低加载变形。

（2）液压缸加载总成

加载单元采用双滑座 + 油缸底座四柱式反力框架结构，为整套系统提供试验载荷。包含加载端、伺服液压缸总成、测量单元（负荷传感器及附件）、反力梁、拉杆组件。

相较于双柱结构，该承载形式受力更合理、运行可靠性更高，可避免框架变形引入试验误差，有效提升测试精度。加载端、拉杆、反力梁共同组成液压缸反力校准框架，用于油缸力值标定；测量单元实时采集试验载荷。整套液压加载总成安装于床身底座之上。

夹持钳体、反力梁材质为 ZG450 铸钢；油缸支座采用 Q235 钢板焊接；反力框架拉杆选用 45# 钢。主伺服液压缸采用单缸双作用结构，缸体配置高品质密封组件，缸筒与活塞采用高强度耐磨材料制造；配套高压软管保障液压缸动作精准、无渗漏。

液压缸反作用框架加载端的结构

压缩空间是指主框架加载端与缸体之间的空间，压缩范围为0～500毫米。（如果需要更大的压缩空间或可调节范围，可定制超过500毫米的压缩空间。）

加载端的刚性变形

固定尾架通常通过销钉连接到机床床身上。不进行测试时，可以拔出销钉，使固定尾架能够移动。尾架滑架由电机驱动，电机通过皮带轮机构沿导轨运动。

尾架滑架采用铸钢（ZG310-570）制成，销钉采用 40Cr 钢制成，并经过淬火和热处理以提高耐用性。

尾座夹持端结构

固定尾座的手动微调机构

1. 夹持端采用爪式结构，兼容嵌入式螺栓拉伸夹具或销式拉伸夹具，具有极佳的通用性。（也可根据实际测试需求定制其他类型的夹具。）

2. 销钉采用 40Cr 合金钢制成。经过淬火和热处理后，大直径 40Cr 合金钢能够有效承受主机的剪切力，确保运行安全、可靠，并延长使用寿命。

夹持端的刚性变形

水平拉伸试验机的夹持机构采用液压楔形夹紧方式。这种方式已由我公司广泛成功应用，确保了试样夹持的可靠性。

为确保装载端夹爪的同轴性，其同轴度由液压缸安装底座与装载缸位置之间的位置公差决定。由于装载夹爪和液压缸构成反作用框架的一部分，这种设计确保夹爪中心与机器中心精确对齐，并确定夹爪的中心高度。

尾座夹爪的同轴度以装载端夹爪为参考。其中心位置由机床框架开口的制造公差决定。框架开口的精度由机床精度控制。

此外，为了确保尾架爪的精确中心位置，可以在尾架滑架的两端安装导向滚轮，防止横向移动，并确保与装载端爪对齐。

尾架夹爪的中心高度取决于导轨轨道和销孔位置的加工精度。通过严格遵守设计图纸的公差，可以保证加工精度，从而确保尾架夹爪的中心高度与装载端夹爪的中心高度一致。

总而言之，这种设计保证了装载端爪的周向对准和尾座爪的同轴对准均沿机器的中心轴线和高度保持，从而保证了两个夹爪之间的适当同轴性。

主框架颚夹紧机构结构

（如有需要，可在此处添加图表或进一步说明）

2. 承重框架的安装结构

承重框架的导轨由支架支撑和连接。这些支架放置在支撑板上，并由带有导槽的压板进行导向。这确保了框架和支撑结构在承受试验载荷时保持稳定和约束。

水平拉伸试验机安装在沟槽式基础中，预先嵌入的钢板用于固定周围的土建基础。

图 1 – 整机框架载荷分析

图 2 – 整机框架载荷分析

（注：最终文档中应包含或引用实际图表）

液压动力单元

该液压系统主要由高压伺服电机泵组、低压电机泵组、伺服阀组、进口直动式伺服阀、溢流阀、伺服跟随阀和油箱组成。

高压部分采用最新的智能伺服液压系统，主要由日本进口伺服电机、德国博世力士乐智能变量泵和伺服驱动器组成。该系统可根据需要调节流量和压力输出，从而显著节省能源。

在拉伸和保载阶段，均不会产生热量，因此无需任何冷却装置。液压系统的拉伸速度可手动或自动调节，油缸支持快速前进和后退功能。

与传统系统相比，智能伺服液压系统可节省 75% 以上的能源，从而显著降低测试运行成本。

低噪音：运行期间噪音水平低于 50 分贝。

无热量积聚：由于油温不会升高，因此无需冷却系统。

· 延长部件寿命：密封件和阀门的使用寿命显著延长。

· 延长机油使用寿命：在室温下运行可最大限度地减少机油老化，将换油周期延长至两年。

该液压系统采用伺服闭环控制和高低压组合供油方式，以满足快速正向/反向运动和张力加载的要求。泵和阀门必须是高响应、高可靠性的液压元件。

该系统严格控制内部泄漏，负载保持后的压力降保持在设定压力的1%以内。泵站整体设计节省空间，并配备过载保护装置，确保设备和操作人员的安全可靠，降低意外事故发生的风险。

七、电气系统、控制与测量系统及测试软件概述

1. 电气系统

所有外部传感器电缆、限位开关线和伺服电机线都必须用具有高阻燃性、防水性和高机械强度的黑色波纹导管包裹。

电气控制柜的安装必须符合相关电气标准。它应能承受环境振动，具备冲击保护功能，并提供有效的接地。

电气控制系统：

所有测试操作都集成在一个控制台中，使得单人即可独立操作机器。该系统支持测试力和位移的恒速控制，并且负载传感器采用高精度元件。

系统电源：

输入电压：380V，三相五线制。地线必须使用专用地线。电源频率：50Hz。

主要特点：

实时动态显示测试力、位移和测试曲线。

最大测试力和位移的峰值保持功能。

自动计算机械性能参数并可打印完整的测试报告。

过载保护。

能够存储测试结果以供将来检索和分析，包括曲线重新分析、局部缩放和数据重新编辑。

在内存中自动进行数据处理和计算。

自动存储和检索样本条件，并可选择重新配置。

2. NKCK-600 控制器概述

NKCK-600 控制器是专为测试机行业开发的。其硬件设计强调高集成度和模块化架构，采用 SoC（片上系统）和 FPGA（现场可编程门阵列）作为核心组件。

高集成度确保简化电路和高可靠性。

模块化设计实现了分组程序管理和强大的可扩展性。

主要特点：

采用事件中断技术而非定时器进行数据采集，从而实现准确可靠的采样。（定时器最佳精度为 50 毫秒，而事件中断可实现实时同步采集。）

简化且实用的界面功能（减少到 52 个功能，并增强了功能）。

支持开环测试（有助于识别和区分设备故障）。

支持相对归零和绝对归零（绝对归零会恢复到原始代码，通常用于动态测试机器）。

命令发送监控。

可配置的采样频率。

自动设置测试空间方向。

可配置伺服阀死区和零位。

自动检测控制器 ID（每个控制器的唯一标识符）。

在线PID参数整定。

手动指令传输。

中英文语言切换。

可切换力单位显示。

用户界面友好，技术人员易于学习和操作。

TestWorld 控制和测量软件

3.1 考试信息管理与控制系统

试验机的控制计算机包含一个与上位主机通信的接口（采用TCP/IP协议）。它自动接收来自主机的试验指令、试样ID、钢材牌号等信息。操作人员可以记录试样信息，系统会自动生成序列号用于顺序试验（也支持手动选择）。试验完成后，试验结果和附加数据（例如，手动测量值）会自动上传到主机系统。

由于系统会自动以二进制和标准 Access 数据库格式存储数据，因此如果主机暂时无法接收数据，操作员可以通过手动输入样本数据来继续测试。主机恢复正常后，即可重新导入并上传本地存储的结果。

该系统能够自动预判测试结果是否有效且符合规范（例如，断裂是否发生在标距范围内）。无效或不合格的结果将在数据中标记出来。

测试结果将无限期保留，以便进行长期查询。管理员或用户可以定期（例如，每年）备份和删除记录。

同时支持手动样本登记，并且可以将手动记录的测试结果上传到主机。

上传数据参数（例如，小数精度、数据字段）可以按照软件手册中的说明进行自定义。

3.2 测试数据采集

样品信息可手动输入，也可从上级检测系统下载。主机系统将这些信息导入本地管理软件。测试计算机随后从远程数据库检索信息。操作人员可根据现场情况记录样品信息，并选择相应的序列号和测试参数。

3.3 测试数据上传

每次测试后，结果会自动从本地计算机上传到主机的管理软件数据库。如果主机暂时不可用，结果会保存在本地，并在条件允许时上传。如果上传失败，用户可以手动选择测试结果并以所需的文件格式上传。所有结果也可以保存为本地文本文件，并支持重新计算数据和导出原始数据点（例如，载荷、伸长量、位移、时间）等文本格式数据。

支持手动注册测试样本。数据字段和分隔符可以修改或扩展。上传的数据格式将符合主机系统的要求。

结果将自动以 .txt 和 Access 数据库格式保存到指定文件夹，并上传到买家指定位置（文件夹或数据库），数据传输由卖家负责。卖家将提供下载所需的数据格式，买家必须提供所需的上传格式。

数据记录系统：

拉伸试验机应配备上位机或触摸式液晶显示屏，用于参数设置和实时监控。它应支持：

自动归零和校准

装卸过程平稳连续

自动负载保持

无级调速

全过程监控和数据采集

自动绘制测试曲线

原始记录和曲线图像的存储

打印测试报告

它必须全面记录每根钢丝绳的整个拉伸试验过程和工作曲线。

该系统必须支持实时显示和绘制各种曲线，例如：

时间与负载

时间与位移

时间与形变

位移与载荷

载荷与应变

应力与应变

应同时显示测试力和液压压力。设备发生故障时，应显示故障代码以协助维护。

3.4 数据导出格式

数据可以自动导入Oracle数据库，并根据用户要求重新格式化。

数据可以导出为 Excel 文件（.xls 格式）。

数据可以导入到标准 Access 数据库中。

数据可以导出为文本文件（.txt 格式）。

测试曲线中的所有数据点（包括载荷、伸长率、位移、时间等）都可以导出到 Excel。

注：如用户需要更改格式，我公司将提供免费的定制服务。

将测试结果导出到 Excel 接口

导出到标准 Access 数据库接口

将测试过程数据导出到 Excel 接口

3.5 主要软件功能概述：

拉伸试验机的控制系统配备了专用的拉伸控制程序。根据客户提供的试验方法和标准，开发了相应的操作程序。用户界面友好且易于操作。该软件允许操作员修改试验方法，并可根据 ISO 和 GB 标准及方法完成设置。

多种控制模式：包括恒载、恒位移、恒应变加载/卸载和保持功能。

预载设置功能：支持预载设置，预载力为 20 kN 或其他预设值。

实时显示测试数据：动态显示载荷、位移、变形、时间等。

模拟电压输出和显示：实时电压输出和显示负载和变形情况。

测试曲线：实时动态显示测试曲线；坐标轴刻度和曲线颜色可自定义；坐标参数随数据量增加自动调整。支持曲线叠加——可以选择之前测试过的样本查看相应的曲线。

测试条件设置：可切换载荷和变形通道；可设置承载样本数量以计算每个样本的载荷；可设置模拟输出和失效判断条件。

自动化测试过程控制：可编程测试过程控制分为准备阶段和执行阶段两个阶段。准备阶段包括预加载；执行阶段是主要的测试过程。控制指令包括：方向移动、定位、归零、循环指令等，这些指令可以自由组合以满足测试目的。

测试数据存储：数据将自动保存，文件名为测试报告编号。

查看已完成的测试：可以在软件中重新打开以前完成的测试数据，以查看程序、曲线和结果数据。

测试过程中自动判定失败：测试失败条件可在软件中修改。测试过程中，当满足设定的条件时，系统会自动判定测试失败并停止测试。

可编辑的测试报告：测试报告格式可以根据需要进行编辑和打印；软件中可以预先填写固定字段。

曲线打印：可以打印一组测试样品中的任何曲线或叠加层。

测试过程控制编程

测试曲线设置

测试条件设置

测试报告输出

扭矩控制参数设置

3.6 可编程过程控制

测试控制程序可编程，支持复杂的测试流程。可添加无限数量的控制阶段，每个阶段均可采用不同的控制模式，包括位移控制、载荷控制、伸长率控制、应变控制和应力控制。每个阶段的控制参数均可完全自定义，阶段之间的切换自动且无冲击。单个或多个阶段可设置为循环重复，循环次数可调。

通过这种方法，可以预先配置不同钢材等级的控制模型，使系统能够自动加载并执行每种材料的相应模型，从而大大简化操作员的工作流程。

注意：试用版软件对过程控制编程权限有限。研究版则完全开放。

过程控制编程接口

3.7 设置选项

包括以下内容：

选择负载传感器

载荷、强度、伸长率等单位。

选择显示和上传的测试数据字段

有效数字舍入（小数位数）

引伸计设置（支持多种引伸计，包括纵向和横向类型）

测试类型选择（拉伸、压缩、弯曲、剪切等）

在过程中输入测试参数

测试数据输出选项接口

注意：试用版中的设置选项受到限制，而研究版中的设置选项则完全开放。

3.8 创建新的测试项目

用户可以利用向导功能创建新的测试项目，或者加载并重新编辑现有项目。

建议：使用钢材等级编号作为项目名称。这样，系统可以在后续测试中自动加载相应的控制模型和测试条件，避免重复设置，简化操作人员的工作流程。

八、产品整体性能特点

1. 采用伺服电机作为油源以提高能源效率

2. 可编程测试方法：用户可以通过设置向导创建符合特定测试需求的新方法，并将其保存以供长期使用。

3. 可编程测试报告：利用 Excel 的强大功能，用户可以自由设计报告格式、添加自定义模板，并自动将测试结果和曲线导入 Excel，以便预览、打印或保存为 Excel、HTM 或 HTML 格式。

4. 多种控制模式：包括位移控制、力控制、伸长控制、应力控制、应变控制、恒载（蠕变）、恒应变（松弛）等。

5. 可编程测试控制：无限的控制阶段，每个阶段均可独立设置控制模式和参数，平滑自动切换，以及可自定义的循环。

6. 三轴曲线显示：允许在同一绘图区域同时显示三条不同的测试曲线，可配置为拉伸-应变、拉伸-位移、拉伸-时间等，以便进行直观的监测和分析。

7. 全自动测试执行和数据记录

8. 强大的测试数据管理：支持以多种方式快速搜索、查看和删除测试数据。

9. 测试完成后自动分析和统计评估结果

10. 用户界面遵循标准的 Windows XP 风格，操作直观简便。

11. 专用数据库管理模块

12. 计算机控制系统，可自动跟踪和测量力和位移

13. 动态显示载荷、加载速率、位移、时间和试验曲线

14. 返回原点功能，用于自动返回初始位置

15. 快速、精确的负载和位移数字化校准。每个齿轮在验证过程中均具有过载保护、满载保护和位置保护功能。