支持多维度力学性能测试的三轴加载机开发

潘志彬+朱琳+戴凤强+聂成

摘 要：为了实现对大型结构件的多维度力学性能测试，设计了一种三轴加载机。基于设计的力封闭体机械结构平台，研究了“PLC+液压系统+传感器”的控制模式，给出了三轴多维度加载的实现方法。通过探讨液压驱动系统的设计方案，实现了加载轴平稳无冲击的运动。以OPC作为上位机LabVIEW人机界面和下位机PLC控制程序的连接通道，实现了数据采集与分析的功能。测试结果表明，开发的三轴加载机运行稳定可靠，能够满足对结构件进行全方位力学性能测试的要求。

关键词：多维度；三轴加载机；液压；PLC控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.260

0 引言

在现代科研和生产中，力模拟加载试验是产品开发中非常重要的环节。产品力学性能如刚度、强度等的好坏直接决定产品研制成功与否，甚至影响到产品的使用期限和稳定安全性能。加载试验机是一种常用的模拟加载试验台，其应用领域十分广泛，有力学性能综合测试平台、负载模拟器、振动台、机构疲劳试验系统等[1]。但是现有的加载试验机存在以下一些问题：①设备体积小、重量轻、承载能力不高，通常只适用于小型构件；②只有一个或两个方向上的加载力，力学性能测试不全面，测试结果不可靠。对于一些工作载荷复杂的大型疲劳结构件，普通试验台因为自身承载力的限制难以对其进行多维度、全方位的力学性能试验[2]。

先后有学者采用不同的技术方法对此进行了研究。文献[3]采用驱动器结构设计了一种多功能力学性能测试试验机，由于需要在测试物料上安装传感检测片，测试数据受环境因素的影响较大；……