疲劳试验机(PA系列、PX系列、PD系列)参数和技术

一、公司概况与品牌定位  

吉林冠腾自动化技术有限公司坐落于素有“中国试验机工业发源地”之称的长春市，位于长春九台国投智能装备产业园，是一家集研发、生产、销售和服务四位一体的高品质试验设备制造商。公司创立之初即通过ISO9001质量管理体系认证，先后被评为科技型中小企业、专精特新中小企业，拥有22条软件著作权，具备完善的研发体系与生产实力。  

冠腾品牌机型丰富，涵盖了各种规格的电子式试验机、电液式试验机、专用试验机等在内的动静态材料试验系统，主营产品包括电子万能试验机、压力试验机、疲劳试验机、拉伸试验机、高频疲劳试验机、蠕变持久试验机、岩石三轴试验机、力学试验机、刚度疲劳试验台、起落架试验台等，可进行拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪切、蠕变、疲劳、环境模拟等力学性能试验。公司产品广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通、船舶制造、石油化工、钢铁冶金、核能电力、土木建筑等工程质检科研领域。  

二、疲劳试验机产品系列概述  

吉林冠腾疲劳试验机按照驱动原理和技术路线，主要分为三大产品系列：  

（一）PA系列电液伺服疲劳试验机  

PA系列电液伺服疲劳试验机是吉林冠腾的定型系列产品，以伺服阀作为控制核心与控制器组成自动控制系统，控制方式包括力控制、位移控制、应变控制三大闭环模式。这是一种功能强、精度高、可靠性好、性能价格比高的试验设备，广泛应用于材料和零部件动态、静态力学性能试验，可实现拉伸、压缩、疲劳、疲劳裂纹扩展、断裂力学及模拟实际工况的力学试验、寿命试验。PA系列涵盖PA-20、PA-300、PA-500等多个型号，试验力量程覆盖±20kN至±500kN的宽泛区间。此外，PA系列还提供作动器上置式版本，特别适合结构件/零部件动刚度的测试以及材料的弯曲疲劳测试、压缩疲劳测试。  

（二）PX系列高频疲劳试验机  

PX系列高频疲劳试验机采用电磁激振或机械共振原理，专为金属及复合材料的高周疲劳测试设计。相比传统液压伺服试验机（通常在0-50Hz），测试效率提升了数倍至数十倍。该系列以PX-20、PX-100等型号为代表，工作频率范围可覆盖10Hz至300Hz，部分定制型号甚至可达500Hz以上，最大动态载荷覆盖±10kN至±500kN的宽泛区间。  

（三）PD系列电子疲劳试验机  

PD系列作动器上置式微机控制电子疲劳试验机主要用于检测金属微小试样、非金属材料及零部件、弹性体的动力学性能试验，完成试件的拉拉疲劳、压压疲劳、三点弯曲疲劳、四点弯曲疲劳耐久寿命等力学性能测试，以伺服驱动器作为控制核心，控制方式包括力控制、位移控制、应变控制。  
 

三、核心技术参数详解  

（一）PA-20型电液伺服疲劳试验机技术参数  

整机精度等级达到1级，满足GB/T14786-2008等国家标准要求。主要技术指标如下：最大静态试验力±20kN，最大动态试验力±16kN，力测量范围2%~100%FS，位移测量精度≤±0.5%，位移测量范围1%~100%FS，变形测量精度≤±0.5%，变形测量范围0.2%100%FS。位移行程（振幅）可选±50mm、±75mm、±100mm、±125mm，试验频率0.150Hz或0.1~100Hz。试验波形涵盖正弦波、三角波、斜波、方波、梯形波、外部输入波等，控制方式支持位移控制、负荷控制、变形控制三种模式。立柱净间距500mm，上下夹头（移动）距离50600mm，主机重量约1200kg。  

（二）PA-500型四柱式电液伺服疲劳试验机技术参数  

PA-500型为单轴轴向加载试验机，适用于更大规格试样的疲劳测试。以伺服阀作为控制核心与控制器组成自动控制系统，控制方式包括力控制、位移控制、应变控制。最大静态试验力±500kN，最大动态试验力根据具体配置有所差异，适用于大尺寸金属材料、大型结构件及零部件的疲劳性能测试。  

（三）PX-20型高频疲劳试验机技术参数  

整机精度等级1级，最大静态试验力±20kN，最大单向脉冲试验力±20kN，最大动态试验力10kN，力测量范围4%~100%FS，平均负荷示值相对误差±0.5%，平均负荷波动度±0.5%FS，交变负荷波动度±0.5%FS，试验频率60~300Hz，控制方式为负荷控制。立柱净间距≥420mm，上下夹头（移动）距离50~500mm，主机重量1500kg。  

（四）PX-100型高频疲劳试验机技术参数  

最大静态试验力高达±100kN，最大单向脉冲试验力±100kN，最大动态试验力50kN，力测量范围4%~100%FS，平均负荷示值相对误差±0.5%，平均负荷波动度±0.5%FS，交变负荷波动度±0.5%FS，试验频率60~300Hz，控制方式为负荷控制。立柱净间距≥580mm，上下夹头（移动）距离50~700mm，主机重量3500kg。  

在符合标准方面，设备满足GB/T2611《试验机通用技术要求》、GB/T3075《金属轴向疲劳试验方法》、JB/T9397《拉压疲劳试验机技术条件》、JJG556-2011《轴向加力疲劳试验机》等国家标准与计量规范的要求。  

四、全数字测量控制系统  

吉林冠腾自主研发、制造的全数字测量控制器是冠腾疲劳试验机的“大脑”。该控制器采用荷兰ARM芯片，通过网口通讯实现高速数据传输，采样频率高达10000Hz，具有精度高、性能稳定、售后无忧的特点。高采样频率确保了对瞬态载荷变化的精准捕捉，特别适用于高速疲劳裂纹扩展等动态测试场景。此外，冠腾公司还开发了GTC550、GTC650等系列测量控制器，采样频率覆盖1000Hz至1000000Hz的宽泛范围，为不同应用场景提供了灵活配置选项。  

一、电液伺服控制技术  

电液伺服疲劳试验机是吉林冠腾的拳头产品线。该系列试验机以伺服阀作为控制核心，与控制器组成自动控制系统，控制方式包括力控制、位移控制、应变控制三大闭环模式。这种多模态控制架构实现了对加载过程的精确调控，可满足从材料力学性能测试到结构件实物试验的多样化需求。  

在核心配件选型上，冠腾电液伺服疲劳试验机采用美国世铨力传感器、美国MTS磁滞式位移计、MOOG伺服阀、陶瓷密封伺服作动器。油源系统配备ABB品牌电机、日本NACHI油泵，采用触摸控制屏与欧姆龙PLC组合控制，并配置保护电机的软启动器。  

二、作动器设计技术  

伺服作动器采用软支承结构，活塞径向加工均压支承环槽，活塞杆表面采用“磨镀磨”工艺——镀硬铬后磨削抛光处理，显著提高使用寿命；密封元件应用保色-霞板技术制作的组合密封件，具有摩阻小、效率高、启动压力小、动态响应高等特点。伺服作动器还安装了进回油蓄能器，伺服阀直接与作动器短路连接，有效降低管路的能量损耗。  

作动器采用多伺服阀控制结构，动、静态性能优异。双向伺服作动器结构合理、工艺先进，具有高频响、低阻尼的特点。  

三、高刚度主机结构设计  

主机结构的刚度是疲劳试验机精度保障的物理基础。冠腾疲劳试验机采用高刚度主机设计，通过系统的结构优化、精密加工与装配，确保整机具有优异的同轴度，有效减小重复测量误差。以PA系列电液伺服疲劳试验机为例，主机采用当代疲劳机流行的双柱门式框架结构，刚度好，结构紧凑，外形简洁。两立柱（光杠）经调质处理后表面镀硬铬并抛光，硬度高、耐磨耐腐蚀。光杠与工作台联接应用螺栓夹紧技术，安装孔易于定位，与移动横梁锁紧孔同时加工，保证两件中心线同轴。  

优化设计的主机结构使整机质量大、刚度高，运动部件质量小、频响快，系统幅频特性高。横梁全行程液压提升、下降，液压锁紧，移动方便。  

四、传感器与测量系统  

全密封动态试验机专用负荷传感器，精度高、频响快、磁滞低，性能稳定。高精度轴向位移传感器安装在作动器内，测量精准、防护措施完善。疲劳机专用的轴向和径向引伸计，试样变形测量精度高、响应快、稳定性好。力值测量方面，力测量范围覆盖4%~100%FS，平均负荷示值相对误差仅为±0.5%，平均负荷波动度与交变负荷波动度均控制在±0.5%FS以内，能够精准捕捉材料在疲劳测试过程中的细微力值变化。  

五、封闭式液压夹头  

封闭式液压夹头重量轻、夹持力大，操作快捷方便，与主机无间隙安装，拆装方便。夹头的合理设计和优质制造保证了试样装夹的同轴度和稳定性，避免了偏心加载对试验结果的影响。  

六、加载波形与试验功能  

具备高周循环试验、低周循环疲劳试验功能，加载波形涵盖正弦波、三角波、斜波、方波及外部输入波形。能够精准模拟材料在实际工作中的载荷变化规律，完成对称疲劳试验、不对称疲劳试验、单向脉动疲劳试验等多种试验类型。  

七、夹具工装定制能力  

冠腾公司可自主研发、制造适用的夹具工装：可选择配置拉压疲劳、压缩、弯曲等夹具用于标准材料的疲劳测试，亦可配备相应的特殊夹具工装，完成汽车/高铁客车的零部件、轨道零部件、建筑构件的疲劳和性能试验。可标准配备拉伸夹具，还可选择配置不同的夹具工装或环境实验装置，用于测试各种材料和零部件（如板材、齿轮、曲轴、螺栓、链条、连杆、紧凑拉伸等）的疲劳寿命。  

八、安全保护系统  

具备完善的安全警报系统，可实现试验过程中无人值守。硬件保护包括电机缺相保护、过流保护、油温互锁保护、滤芯堵塞保护、急停保护，当上述任何一项保护发生时，系统都会自动报警或停机。软件保护方面，可以对试验力、位移设置上下限保护，超过限位则主机会自动停止工作，确保试验安全。手动控制盒设计精巧、抗干扰，操控主机方便、快捷、安全。  

一、场地基础要求  

疲劳试验机的安装环境直接影响设备寿命与数据精度。根据国家标准（GB/T14786-2008）及行业实践，需满足以下条件：  

地基要求：地基承载力需≥2000kg/m²，采用C30混凝土浇筑并预埋地脚螺栓，水平度误差≤0.1/1000。地基承重能力应≥1.5倍设备重量，避免振动导致沉降。对于大型试验机如PX-100型（主机重量3500kg），地基承载能力要求更高，建议地面基础承载能力达到设备重量的3倍。  

水平度要求：试验机应水平安装，安装基础须平稳，主机工作台纵横方向水平误差应不超过0.2/1000。安装后需使用精密水平仪进行校准，确保水平度符合要求，以保证加载的同轴度和测量精度。  

二、环境条件要求  

温度与湿度：试验机需放置在干燥、通风、无振动、无腐蚀性气体的环境中。环境温度控制在10℃35℃，相对湿度≤80%，避免温度、湿度大幅波动影响传感器精度和测试数据稳定性。对于更高精度要求的应用场景，建议环境温度控制在1825℃，湿度≤70%。应尽量远离门窗等空气流动性大的地方，防止暴晒或靠近空调设备，环境温度每小时波动应小于2℃。  

振动与电磁干扰：环境应无震动，无强磁场干扰，避免外部振动传递到试验机。应远离大型电机、变频器等电磁干扰源，并配备独立接地系统（接地电阻≤4Ω）。  

腐蚀性介质：周围无腐蚀性介质，避免化学物质对设备金属部件的侵蚀。  

三、电源要求  

电源电压的波动范围不应超过额定电压的±10%，频率的波动不应超过额定频率的2%。电液伺服疲劳试验机需采用三相五线制电源，50Hz，并确保有可靠接地。测试区域需清理干净，无杂物堆放，预留足够操作空间。  

四、安装调试流程  

第一步：主机就位与水平调整。将主机吊装至预埋地脚螺栓位置，初步就位后使用水平仪调整主机水平度，确保纵横方向水平误差≤0.2/1000。拧紧地脚螺母，完成主机固定。  

第二步：油源安装与管路连接。将伺服油源放置在合适位置（通常靠近主机），按照管路标识连接高压油管和回油管。确保管路连接紧固，无渗漏。油源油箱采用不锈钢板焊接制造，全封闭结构型式，提高液压油的使用寿命。  

第三步：电气系统连接。连接主电源线、控制电缆和传感器信号线。电源线需满足设备功率要求，控制电缆需做好屏蔽处理，避免信号干扰。  

第四步：液压系统注油与排气。向油箱注入规定型号的液压油，液面应达到油标指定位置。启动油泵电机，运行液压系统进行管路排气，直至管路中无气泡产生。  

第五步：控制系统调试。启动控制系统软件，检查各传感器信号是否正常，执行机构动作是否平稳。进行力传感器和位移传感器的零点校准和量程校准。进行PID参数整定，确保控制系统的响应特性满足要求。  

第六步：试运行与验收。安装标准试样，进行低负荷试运行，检查各功能是否正常。进行加载精度校验，确认设备性能满足技术规格要求。填写安装调试记录，完成验收。  

安装调试工作建议由专业人员进行，确保试验机的正确安装和校准。调试前应对机械部件进行全面检查，包括机架、夹具、液压管路等是否完好，确保连接紧固无松动。  

一、操作前的准备工作  

试验前的准备工作是确保试验顺利进行的基础，需严格遵循以下步骤：  

1.设备检查：确认试验机各部件完好无损，特别是驱动装置和夹具。检查液压管路是否有渗漏，油源液位是否在正常范围。检查电气连接是否牢固，控制电缆无破损。  

2.环境检查：确认实验室环境温湿度在设备允许范围内，检查设备周围区域是否清洁、无杂物、无油污、无积水。  

3.试样准备：测量试样形状尺寸，检查试样表面无缺陷。根据试样类型选择合适的夹具工装。将试样稳固地固定在工装夹具中，确保试样轴线与加载方向一致，夹持力适中（避免试样滑移或损伤）。  

4.校准检查：确认传感器零点正确，力值显示为0。如需要，进行力调零和位移清零操作，为设置报警和记录数据做好准备。  

二、开机操作流程  

第一步：电源开启。依次打开总电源开关、控制柜电源、计算机主机电源。对于电液伺服疲劳试验机，先开启液压油源电源，再开启控制系统和冷却系统。  

第二步：软件启动。打开试验机控制软件，点击机台联机，建立计算机与试验机的通讯连接。在软件界面中确认各传感器信号正常。  

第三步：油泵启动。点击泵浦启动按钮，启动液压油泵电机。观察油泵运行声音是否正常，油温是否在正常范围内。对于配备冷却系统的设备，在油温超过60℃时必须打开冷却系统。  

第四步：横梁调整。根据试样长度，调整上下夹头之间的距离。使用手动控制盒或软件界面控制横梁移动，使夹头间距略大于试样长度，便于试样装夹。  

三、试样装夹操作  

1.夹具选择：根据试样形状及尺寸把相应的夹头装入上下钳口座内。选择合适的工装夹具，并根据试样类型进行安装。  

2.试样安装：将试样居中夹持在夹具中，确保试样轴线与振动方向一致，夹持力适中。对于拉-压疲劳测试，需在试样两端加装防扭转装置，防止试样旋转。  

3.对中检查：试样安装后，检查试样是否与加载轴线对中。如使用引伸计，按要求安装引伸计并进行清零。  

4.安全确认：确认试样已牢固夹紧，无松动迹象。确认急停按钮处于释放状态，安全防护装置已就位。  

四、试验参数设置  

1.新建试验：在软件界面中新建试验记录，输入试样编号、材料类型、试样尺寸等基本信息。  

2.加载参数设置：设置试验波形（正弦波、三角波、斜波、方波、梯形波等），设置试验频率（根据设备规格和试样特性确定），设置加载载荷（静态载荷、动态载荷幅值、载荷比R值等）。  

3.保护参数设置：设置位移报警上下限、力值报警上下限。超过限位则主机会自动停止工作，确保试验安全。设置循环次数限值，到达规定循环次数后自动停机的功能。  

4.数据采集设置：设置数据采集频率和存储方式，确定需要记录的试验数据（力值、位移、循环次数等）。  

五、试验执行操作  

1.清零操作：在试样安装到位且处于无载荷状态时，进行力值清零和位移清零操作。  

2.预加载：手动操作或通过软件进行低负荷预加载，确认加载方向正确，试样无异常变形或松动。  

3.启动试验：清除循环次数计数器，点击动负荷启动按钮进行试验。启动后密切关注设备运行状态，观察力值曲线和位移曲线是否正常。  

4.过程监控：试验过程中保持对设备运行状态的监控，注意异常声响、振动、泄漏等迹象。对于长时间的疲劳试验，可利用设备的安全警报系统实现无人值守。  

六、试验结束与数据导出  

1.停机操作：试验达到预设循环次数或试样断裂后，设备自动停机或手动停止试验。先停止动态加载，卸载载荷至零，再关闭油泵。  

2.数据保存：保存试验数据和曲线记录，导出试验报告。记录试样编号、参数设置、异常情况等试验信息。  

3.试样拆除：松开夹具，小心取出试样。对于断裂试样，注意收集断裂碎片，观察断口特征。  

4.设备清理：清理工作台和夹具，清除氧化皮、金属碎屑等残留物，保持试验机清洁。  

七、关机操作流程  

1.系统卸载：确认试验力已卸载，位移归零。  

2.关闭油源：关闭液压油泵电机，释放系统压力。  

3.关闭控制系统：退出控制软件，关闭计算机，关闭控制柜电源。  

4.关闭总电源：关闭设备总电源开关。  

5.填写记录：填写设备使用记录，记录试验内容、运行时间、设备状态等信息。  

八、操作注意事项  

任何时候操作设备都要严格遵守安全操作规程。在安装试样和调试设备时，确保双手远离加载区域。  

务参考并严格遵守设备制造商提供的操作手册和维护手册。  

使用合适的夹具完成相应的试验，否则不但试验不会很成功，还会损坏夹具。  

夹具必须涂有防锈油，经常检查钳口的螺丝是否有松动，及时拧紧松动的螺丝。  

操作过程中保持警惕，关注异常振动、读数漂移、泄漏等现象，及时记录并报告，不要带病运行。  

严禁擅自拆卸或改装设备。  

一、液压系统维护  

液压系统是电液伺服疲劳试验机的核心部件，其维护质量直接影响设备的可靠性和使用寿命。  

（一）液压油管理  

液压油在长期工作中会氧化焦化，并且液压系统中的泵、阀、油缸等的磨损会产生一些金属屑，因此必须加强液压油的管理。必须经常检查油箱液面并及时补油，一般要每使用2000至4000小时换一次油。油温不得超过70℃，在油温超过60℃时必须打开冷却系统。液压油中若混入水分或杂质，应及时更换或净化处理。  

（二）滤芯更换  

定期更换油路滤芯、清理变质油是液压系统维护的关键。电液伺服疲劳试验机由于故障往往由液压油中金属污染造成，因此定期更换系统油路中的滤芯，放掉滤油器中存油，可防止污物进入伺服阀，有效防止故障发生，延长伺服阀的运行时间。对于不带堵塞指示器的过滤器，一般每隔6个月要更换一次；对于带堵塞指示器的过滤器，要不断监视，当指示器报警后必须立即更换。  

（三）伺服阀维护  

定期更换伺服阀，定期清洗、更换力矩马达和先导阀，防止污染，杜绝故障发生。伺服阀的装拆应在尽可能干净的环境中进行，操作时应先去掉接到伺服阀上的电气信号，再卸掉液压系统的压力，然后拆下伺服阀。  

（四）蓄能器维护  

有些电液伺服疲劳试验机上配有蓄能器，必须保证蓄能器的压力处于正常工作状态，如果发现压力不够，需要马上补充压力。注意只准向蓄能器充入氮气。  

（五）冷却系统维护  

采用风冷的冷却器的积垢要定期清理；采用水冷的要定期观察冷却铜管有没有破裂漏水的现象。  

二、机械系统维护  

（一）清洁保养  

随时保持机台之清洁，每次使用前后应用棉布擦拭机台，以保持干净。试验过程中不可避免会产生一些粉尘，如氧化皮、金属碎屑等，如果不及时打扫干净，不仅会对某些零件的表面产生磨损、划伤，更严重的是如果这些粉尘进入液压系统，会产生堵塞阀孔、划伤活塞表面等非常严重的后果。  

（二）润滑保养  

丝杠及传动部分要定期涂润滑油，防止产生干摩擦。每周于机台表面金属部位喷涂一次防锈油（喷注2小时后擦净）。每半年检查链条松紧度，定期润滑导轨、齿轮等部位。升降齿条及油杯中应该经常加入润滑油。  

（三）紧固件检查  

试样拉断后的振动经常会使一些紧固件退松，一定要定期进行巡检（正常使用三十个工作日左右），以避免由于紧固件松动造成大的损失。经常检查钳口的螺丝是否有松动，及时拧紧松动的螺丝。  

（四）密封件更换  

定期检查主机和油源处是否有漏油的地方，如发现有漏油，应及时更换密封圈或组合垫。  

三、电气与控制系统维护  

（一）传感器校准  

负荷传感器和位移传感器是试验机的核心部件，定期校准可以确保其测量的准确性。建议每半年进行一次校准。在校准过程中，使用标准试样进行校准，确保校准结果的可靠性。疲劳试验机在正常工作状态下，误差需要校验一次，其有效周期为一年。只有经过校验，才能保证测量的数据准确无误。  

（二）元器件巡检  

所有压力控制阀、流量控制阀、泵调节器以及压力继电器、行程开关、热继电器之类的信号装置，都要进行定期检查。定期检查试验机的各个部件，特别是驱动装置和夹具。  

（三）控制器维护  

定期对试验机的控制系统进行校准，确保各参数设置正确，显示的力值、位移值与实际值相符。这有助于确保测试数据的准确性。  

四、定期维护计划  

每日检查：检查设备清洁状况，检查液压油液位，检查管路有无渗漏，检查急停按钮状态。  

每周维护：清洁设备表面和夹具，喷涂防锈油，检查紧固件松紧度。  

每月维护：检查各传感器信号是否正常，检查油温控制是否有效，检查冷却系统运行状况。  

每季度维护：更换或清洗过滤器滤芯，检查蓄能器氮气压力，检查密封件老化状况。  

每半年维护：进行传感器校准，润滑导轨和传动部件，全面检查电气连接。  

年度维护：更换液压油，进行全面性能检定，由专业人员对设备进行整体检修。  

五、常见故障与排除  

（一）油温过高：检查冷却系统是否正常工作，检查油液是否变质，检查是否存在长时间超负荷运行。  

（二）加载不稳定：检查伺服阀是否堵塞，检查液压油是否污染，检查PID参数是否适当。  

（三）力值漂移：检查传感器是否老化或损坏，检查信号线连接是否可靠，重新进行零点校准。  

（四）异响异常：检查机械部件是否有松动，检查轴承和导轨是否缺油，检查液压泵是否有异常磨损。  

（五）泄漏问题：检查密封件是否老化或损坏，检查管路连接是否紧固，检查油温是否过高导致密封失效。  

六、安全管理要点  

操作人员必须经过专业培训，熟悉试验机的操作方法和使用注意事项。培训内容应包括试验机操作技术、校准操作、维护保养等，使学员能够熟练掌握试验机的操作。公司应建立设备维护档案，记录每次维护和维修的详细信息。严格遵守设备制造商提供的操作手册和维护手册。建立事故预防机制，提高警惕并密切注意细节，可以及早发现事故苗头，防止酿成大的事故。在设备最初投入运行的时候尤其是这样，应始终注意外泄漏、污染物、元器件损坏以及来自泵、联轴器等的异常噪声。  

吉林冠腾自动化技术有限公司作为中国高品质试验设备制造商，凭借深厚的技术积累和持续的创新投入，已发展成为国内疲劳试验机领域的企业。其产品体系涵盖了电液伺服、高频电磁谐振和电子驱动三大技术路线，能够满足从标准材料试样到大型结构件、从低周疲劳到高周疲劳的各类测试需求。用户在使用过程中应严格遵循设备操作规程，重视日常维护保养，才能充分发挥设备性能，保障测试数据的准确可靠，延长设备使用寿命。