1、橡胶支座压剪试验机制造目的
为了满足用户检验公路桥梁橡胶支座成品的力学性能（5000kN/10000KN）试验的需要，提供具有*技术水平的微机控制电液伺服压剪试验机
2、橡胶支座压剪试验机适用范围
本文给出了微机控制电液伺服压剪试验机总体技术方案；
本文作为微机控制电液伺服压剪试验机初步设计评审方案，供专家及用户评审使用。
本方案经评审、批准后作为微机控制电液伺服压剪试验机详细设计的依据。
3、橡胶支座压剪试验机设计依据及引用文件
（1）《GB/T3722—92液压式压力试验机》的有关规定。
（2）《JB/T8612—97微机电液伺服*试验机》
（3）《JT/T4--2004公路桥梁板式橡胶支座力学性能试验方法》
（4）《JT391-1999公路桥梁盆式橡胶支座》
（5）《GB/T17955-2000球型支座技术条件》
（6）《GB/T2611—92试验机通用技术要求》
4、橡胶支座压剪试验机系统试验能力与主要技术要求
4.1系统试验功能
试验中，模拟试件工作状况，将试样放在试验机试验空间里，由电机驱动横梁，调整好空间，由电机驱动油泵，通过微机控制电液伺服阀对试样施加载荷，进行抗压强度，弹性模量试验。通过横剪装置和转角装置对橡胶支座产品进行转角、剪切等强度性能试验。
4.2试验机正常工作条件
1、室温: 10-35℃   湿度: ≤80%
2、湿度：≤75%
3、电源: 3相  380V±10%  50Hz  15kW
4、无强烈振动、无腐蚀性介质、无较强电磁场干扰的环境中
5、计算机电源：220V±10%    50Hz   单独接入
4.3主要规格及参数
（一）5000kN四柱式压力试验
（1）、zui大试验力：5000kN（压力表示值30MPa）
（2）、试验力范围：（0.4%—）20 kN—5000 kN
（3）、试验力精确度：≤±1%
（4）、四点位移测量范围：0-10mm(数显千分表分辨率1微米)
（5）、四点位移测量平均值精确度：≤±1%FS
（6）、活塞行程：0－200mm
（7）、上、下压板距离；0－1500mm
（8）、上、下压板尺寸：900×700mm
（9）、四柱净距（左右/前后）：1040mm/640mm
（10）、位移测量范围：0-250mm
（11）、位移测量精度：±0.5%FS
（二）1000kN横向卧式剪力试验装置
（1）zui大拉伸(剪切)试验力:1000kN（压力表示值25MPa）
（2）试验力范围:（2%－）20 kN——1000kN
（3）试验力精确度：±1%FS
（4）活塞行程：0－150mm
（5）拉伸速度：0－50mm/min
（6）位移测量范围：0－150mm
（7）位移测量精度：±0.5%FS
（8）剪切拉板尺寸：900×700×70mm
（三）、转角试验装置
（1）zui大转角力：300kN（压力表示值25MPa）
（2）转角力精确度：±1%FS
（3）活塞行程：0－100mm
（4）转角板尺寸：1400×700×120 mm

5、橡胶支座压剪试验机总体技术方案
本方案设计以满足用户对橡胶支座成品进行抗压强度试验、抗压弹性模量试验、抗剪弹性模量试验、转角试验、剪切角试验等。本机还可对金属，非金属材料，建筑材料等大型结构构，弹性模量试验为目的。以采用*的试验技术和测量方法为出发点。在充分利用现代*科学技术的基础上，采用国内外*的、成熟的控制技术。以技术*性、设备实用性、安全可靠性、运行经济性、性价比*、投资zui少为设计理念和追求目标。提出了微机控制电液伺服压剪试验机总体设计方案。
5.1技术*性体现在采用现代*的计算机自动化测控技术，采用国内外成功的*试验技术和试验方法，可任意选择恒定或按载荷指令加载方式实施加载。
5.2功能多用性体现在一台设备可进行抗压强度试验、抗压弹性模量试验、抗剪弹性模量试验、转角试验、剪切角试验等。本机还可对金属，非金属材料，建筑材料等大型结构构件弹性模量试验。
5.3设备的实用性体现在以满足试验能力和需求为前提，设计思路清晰、机构简练、设备配置合理，可自动完成试验记录和数据处理。
5.4安全可靠性体现在设备各系统都有安全保护机构，如在油源压力保护，油温控制，试验力过载保护，四柱的安全防护等。
5.5经济性主要体现在满足试验基本功能的前提下，相对同类设备系统消耗量较小。
5.6性、价比体现在技术性能*的条件下相对同类设备投资zui少。

6、橡胶支座压剪试验机主要结构及工作原理
主机采用我厂成熟的技术，主机刚度高，稳定性好，变形小，密封效果好。油源采用国产品牌油泵电机组，美国威格士控制阀，国产品牌冷却器， 及其他液压辅件，适配性好，性能稳定可靠，能充分满足本机流量及压力液压需求。
控制柜里主要有控制器控制伺服阀，还有一些其他辅助电气设施。计算机对试验参数采集和处理，由屏幕实时显示测试过程和试验结果及过程再现（抗压强度，弹性模量，转角，抗剪弹性模量等），由打印机打印试验报告。
6.1、主要结构
YAJ－5000型微机控制电液伺服压剪试验机主要由以下五部分组成：
（1）、5000kN四柱式压力试验机
（2）、1000kN横向卧式剪力试验装置
（3）、300kN转角试验装置
（4）、多功能液压源
（5）、微机伺服测控系统
（一）5000kN四柱式压力试验主机
该主机是独立的，同时也是组合的试验单元，它可进行橡胶支座的抗压强度和四点变形平均值及弹性模量试验。它与1000kN横向卧式剪力试验装置组合，可实现橡胶支座的抗拉、抗剪性能试验。该主机为四柱式框架结构，油缸置于下底座。上横梁可调。
主机采用四柱立式、油缸下置、动横梁结构。主油缸材料采用铸钢，活塞材料采用球墨铸铁，主油缸与活塞密封采用间隙加密封圈密封，这样使用寿命长，密封性能可靠，无外泄。下压板（小车）可前后移动，便于装卸试样；压缩空间通过动横梁进行调节；机座及横梁为铸造件，四根丝杠均采用锻造件；从而，使整机具有良好的刚度。
我公司生产的5000kN四柱式压力试验机主机净重20吨，整机刚度达2×1010N/m（即在5000kN压力下整机变形不大于0.3mm；上下压板变形不大于0.001mm）。因为试验机是一种精密设备，试验机的刚度直接影响试验精度、试验结果的准确性；尤其是做橡胶支座的检测试验，试验法要求主机和压板必须具有一定的刚度。因为橡胶支座本身是一种塑性材料，变形大。如果主机和压板刚度不够，势必要参与试样的变形中去，这样做出的数据就会有一定的误差。
我公司生产的5000kN四柱式压力试验机主机活塞行程250mm，zui大可达300mm。活塞行程大有利于用户的使用。如：用户要在该试验机上做变形大的构件，我公司的试验机活塞行程大，就完*满足用户的要求。
另外试验机正常使用时，在加力前活塞至少升起30－50mm。由于我公司的试验机活塞行程大，因此，在做试验时试样变化不是很大时，*可以用活塞行程来调节试验空间。这样即方便了用户做试验，同时也提高了工作效率。
我公司生产的5000kN四柱式压力试验机主机还有一个特点：跨度大。即杠与杠之间的净距离宽（左右1040mm；前后640mm），因为我们在设计时考虑到用户购买大吨位的试验机不光能做单一产品的试验，同时要一机多用；比如：做一些大型构件、大型水泥管等等。所以用户购买了本机就等于购买了一台多功能试验机，                                                                                                  1）机座：
机座材料为球墨铸铁，一次浇铸成型。该机座在5000kN压力下变形仅为0.002mm。此种材料刚性好，经三十多年用户使用验证，整机刚度没有发生任何变形，保证了整机*使用的稳定性。工作油缸采用铸钢件，工作活塞内设计一个可调心的球面支承，这样在发生偏心作用力时可以减轻工作活塞的侧倾力以保证测力精确，试验力值稳定可靠。
油缸坐在机座里，这样油缸与机座形成一体，在做横向剪切试验时，油缸和活塞不承受侧向力，从而保证了油缸、活塞的使用寿命。
  2）横梁：
横梁上装有升降电动机，通过蜗轮、蜗杆使横梁沿着丝杠上升或下降来达到调整试验空间，但在加荷时不得升降。横梁上装有间隙消除器，以消除传动螺母与丝杠之间的间隙。
横梁的外形设计也是我公司的一大特色，此种形状经过我公司四十多年的验证重量轻、刚度好；稳定、可靠；该横梁在5000kN压力下变形仅为0.002mm。在此刚度下横梁的外形设计是zui合理的，重量也是zui轻的。
  3）压板
      上压板通过螺钉连接在横梁下面，下压板装有车轮可在轨道上移动，上下压板材料为钢件。因为下压板可移动，利用托板上的定位销使下压板对准中心，这样可以方便地装卸试验件。在做橡胶支座剪切试验时，利用小车将两块摩擦板安装在上下压板上，这样就可以做橡胶支座横剪状态下的抗拉、抗剪弹性模量试
验。
橡胶支座压剪试验机压力机主机主要由以下部分组成：
（1） 5000kN主压力机一台
（2） 负荷传感器（5000kN）一只
（3） 位移传感器一只
（二）1000kN横向卧式剪力试验装置  
横向卧式剪力试验装置必须与5000kN主机合作的情况下共同工作。这部分主要用于橡胶支座的抗拉、抗剪试验。横向剪力试验装置的组成部分主要有：1000kN工作油缸组件、油缸支座车体组件、1000kN负荷传感器、横向位移传感器、拉杠横梁、拉力托板及升降装置等组成。
根据试验要求，对力值设定并保压。横向剪切试验的受力状态非常好，它是一对内力，横向剪切油缸的作用力通过传感器及球面支撑作用到横剪拉板上，横向剪切油缸的反作用力通过油缸座支撑作用到上下压板（摩擦板）上，这样作用力与反作力互相抵消，对于试验机的主机不产生测向力，从而对主机任何部位均无损坏。
横剪装置升降控制采用我公司研制的新技术，属国内*。该升降装置，使横剪装置做到了实时跟踪，横剪作用力始终作用在中心位置上。由于横剪装置是用四个滚珠丝杠升降，其重心在横剪小车上，这样在做横剪试验时，横剪装置的自重可以*消除，保证了试验结果的准确性。
横剪试验装置主要由以下部分组成：
（1） 切摩擦板二块
（2） 1000kN横向加试验力油缸一套
（3） 负荷传感器（1000KN）一只
（4） 位移传感器一只
（三）转角试验装置
转角试验装置由一块平板及一个300kN顶出的油缸组件组成。它的原理是：通过四柱式试验机主机的上下压板夹住两块橡胶支座试件，在两试件中夹着转角平板，在受力点300kN活塞向平板施加试验力，试件产生一个转角位移，其转角计算由计算机来完成，然后打印试验报告。
转角试验装置主要由以下部分组成：
（1） 转角压板一块
（2） 300kN转角加试验力油缸一套
（3） 负荷传感器（300kN）一只
（4） 位移传感器一只
（四）多功能液压源
液压源由油箱、两套泵组、滤油器、电磁换向阀、2个比例伺服阀、溢流阀等组成。油泵打出的高压油经过滤油器进入配流座。进入配流座的油经2个伺服阀分别用于对主油缸、剪切油缸、转角油缸试验力的控制，当油液的压力达到溢流阀调定的压力时，多余的油经溢流阀溢流后流回油箱。系统的压力通过压力表可随时观察到。伺服阀要求使用清洁的油液，因此，油箱采用封闭式油箱，避免了二次污染，在系统中使用了滤油器，过滤精度为5um，用以过滤掉油液中的杂质，*使用，滤油器会因存有过多的杂质而堵塞。因此，应根据具体情况更换滤油芯，这样保证油路系统的清洁，提高了各液压元件的使用寿命。同时配置了管式冷却器，超过设定温度报警器报警，开启冷却器，限制油温升高，使液压系统总处于*工作状态。
（五）微机测控系统
该系统是专门为压剪试验机开发的测控系统。该系统为多通道伺服控制系统，可控制多个伺服作动器。,由一台计算机控制，功能强大的测控软件由VC++语言编程，在Windows98/2000/NT/XP中文操作系统下工作。由多个伺服阀（或者电液伺服比例阀）作为控制元件，与位移传感器、负荷传感器(压力传感器)，变形传感器组成闭环控制系统。根据需要对每个独立的测量控制系统进行参数设置，每个作动器可分别、同时进行测量控制，从而完成给定的程序波形试验。
1、微机测控系统由以下部分组成
1）、数据采集、处理系统
根据新的试验标准规定抗压弹性模量及抗剪弹性模量试验均有试验力保持要求。为此配置了两套伺服阀，分别控制轴向压力试验主机和横向剪力试验装置及转角试验装置，通过改变控制器的电压信号改变流过伺服比例阀的油量和方向，实现对工作油缸的控制，*抗压弹性模量和抗剪弹性模量试验要求，可以实现等速加荷、试验力保持、等速卸荷等功能，以上功能是真正的闭环控制，不受外界环境影响，保证试验的准确性，系统稳定性得到很大提高。
2） 工业控制计算机
由于采用了计算机，几乎所有操作均在中文虚拟面板上进行，操作直观便捷，轻松完成试验参数设置、试验控制、数据分析与处理；由屏幕实时显示测试过程和力-时间曲线、力—位移、力—变形曲线等。并由打印机打印试验报告及曲线。
3）、  品牌打印机
4）、  各种电缆线
5）、  WINDOWS平台下的中文试验软件包
2、主要技术参数
1）试验力测量系统
采用力传感器（主作动器和水平作动器）对试验力无惯性连续测量。
⑴．垂直zui大试验压力：5000kN
• 试验力测量精度：±1% 。
• 试验力测量范围：0.4～FS（连续全量程测量）。
• 试验力值显示：计算机屏幕实时显示直读数。
⑵．水平zui大剪切力：1000kN
• 试验力测量精度：±1% 。
• 试验力测量范围：2～FS（连续全量程测量）。
• 试验力值显示：计算机屏幕实时显示直读数。
⑶．转角zui大顶出力：300kN
• 试验力测量精度：±1% 。
• 试验力测量范围：2～FS（连续全量程测量）。
• 试验力值显示：计算机屏幕实时显示直读数。
变形测量系统
• 采用变形传感器测量试样变形（垂直方向四只）。
• 变形测量范围：0-10mm（连续全量程测量）。
• 变形测量分辨率：0.001mm。
• 变形测量误差：±1%FS 。
• 变形显示：计算机屏幕实时显示直读数。
2）位移测量系统
• 采用位移传感器测量油缸活塞位移量，位移值由计算机屏幕显示（垂直方向和水平方向两只）。
• 位移量程：0～250mm；0～100mm。
• 位移测量分辨率：0.002mm
• 测量误差：±0.5%
• 变形显示：计算机屏幕实时显示直读数。
3）速度控制
①试验力等速率控制：0.1～FS/min
• 等速率控制精度：±1%设定值
②位移等速率控制：0.5～50mm/min
• 等速率控制精度：±1%设定值
③恒试验力、恒变形、恒位移速率控制精度：±1%设定值
7、橡胶支座压剪试验机控制系统及主要功能
主要功能特点
可实现计算机对试验过程的自动控制。还可通过计算机进行手动控制。
1）测量控制系统采用美国AD公司电子器件生产，采用计算机总线插卡式设计。系统具有自动调零、自动标定、连续全程测量、无级调速等功能。计算机软件采用VC++语言编程，可在Windows98/2000/XP/NT操作系统下工作。内容包括了试验力、位移、变形测量控制,试验曲线显示、数据处理和打印、判别等功能，
并有完整的数据库软件接口供用户使用。采用全数字闭环调速系统，可对试验的全过程进行监控、自动采集处理试验数据、打印试验曲线报告。同时具有曲线、数据存储功能及曲线放大功能。
2） 进行试验力等速率控制，并可进行试验力保持。
3） 进行位移等速率控制，并可进行位移保持。
4） 在试验过程中各种控制速率及控制功能均可互相切换。
5） 具有整机保护功能。
6） 可通过联机帮助查看或打印软件说明、操作规程、注意事项等内容。