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P=10MPa。
1.当柱塞向右运动时，
由 F1=P2A1=(P2π2D)/4 得出 D=0.1m=100mm 所以 d=0.7D=70mm 2.当柱塞向左运动时，
由 F2=P3A2=(P2π（D2-d2)/4 得出 F2=71.4KN
3. 液压缸的材料选Q235无缝钢，活塞杆材料也选Q235钢。所以公称压力取Pn=25MPn， 许用应力(σ)=50MPa。当额定压力一定时，液压缸筒度验压力Py=1.25Pn。
液压缸壁的厚度最薄处 δ≥Py2D/2(σ) δ≥0.031m 取液压缸壁厚 δ=50mm。 4.强度校核，
直径强度校核 [4F/π(σ)]1/2=45.1mm 活塞杆的直径 d=70mm 所以 d≥45.1mm
所以所计算的液压缸尺寸符合实际应用情况。
5.液压缸缸筒以及活塞杆的的长度可以根据拉伸试验所需要的拉伸距离来具体确定。
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3 力与位移测量系统
位移与力测量系统主要是指将实验过程中的压力模拟量经PLC的A/D转换模块采集号和光电编码器的脉冲信号传输到触摸显示屏绘制相应曲线便于分析。该钢丝绳拉力试验机所需要采集的数据主要有：试验机液压缸的压力加载测量及钢丝绳的拉伸长度。
拉伸实验数据采集的过程：
1.压力传感器所测得压力模拟信号通过PLC的AD转换模块进入CPU再传给触摸屏显示,光电位移编码器信号通过PLC的高速脉冲计数器接收信号并传送到触摸显示屏。
2.拉力和位移量可以通过触摸显示屏显示出其位移-拉力曲线，时间-位移曲线，时间-拉力曲线。
3.1 载荷测量
拉力实验加载过程中，钢丝绳被拉伸，钢丝绳发生弹性变形随着加载压力的不断增大而增大，最后断裂。此过程中，所加载的负荷需要被测量，采用压力传感器进行数据收集。压力传感器采用电阻应变式传感器，其具有精度高，制造方便而且结构简单等有点。
压力传感器
压力传感器是通过外力使其中的薄片弯曲变形而产生压阻效应而使电阻发生变化。是采用电阻应变原理，其中有四个电阻应变片，分别粘在传感器的弹性梁上，组成电桥平衡电路，原理图如图3.1所示
图3.1 压力传感器电桥平衡电路原理图
在外力作用下，弹性梁发生弹性变形，从而粘贴在其上的电阻应变片也跟着发生变形，电阻应变片变形，其电阻将会改变，采集电路将电阻的变化转化成电压信号，间接地将外力的变化转化成了电压的变化。并且电桥的输出电压U正比于弹性梁的所受力即施加载荷F地变化。
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压力传感器选用TYC301-S型，主要技术指标如表3.1所示： 表3.1 TYC301-S技术指标 型号 供电电压（V） 灵敏度（mv/v） 安全过载（%额定载荷） 温度零点飘零（%FS/10℃） 工作温度（℃） 输入阻抗（MΩ） 输出阻抗（MΩ） 精度等级 综合误差（%FS） TYC301-S 9～12 2.0±0.02 150 0.03 -35～+65 700±7 700±7 C2 0.03 采用电阻应变式压力传感器，因为其具有安装方便，结构简单，抗干扰性强等优点。在实验过程中，压力传感器与钢丝绳位于同一直线上，能够使传感器所受压力与钢丝绳所受载荷达到一致，提高测量的精度。压力传感器信号通过CP1H的PLC中的内置模拟量输入模块将电压信号转换成数字信号传给CPU,再从触摸显示屏显示出来。压力传感器与PLC(CP1H)接线如图3.2所示
图3.2 压力传感器PLC接线
3.2 位移测量
在拉伸试验过程中，随着对钢丝绳施加的载荷越来越大，钢丝绳也会不断地伸长，直到钢丝绳被拉断。此过程中，钢丝绳的伸长量需要被测量，即伸长量测量使用光电编码器。光电编码器主要是间接地测量钢丝绳的伸长量，输出的是与钢丝绳伸长量成对应的脉冲个数。然后将其脉冲传到PLC进行处理并显示在触摸显示屏上。
光电编码器采用增量式，其中有一码盘式位移-角度-数字检测软件。实验过程中，码盘旋转，输出一系列脉冲，将脉冲输入PLC高速脉冲计数器将脉冲转化成位移量。
增量式光电编码器：共有码盘、光源、光电检测元件、检测光栅以及转换电路等几部分，如图3.3所示：
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图3.3 增量式光电编码器
在码盘上有缝隙，缝隙节距相等，形状为辐射状。每两缝隙间为一个固定的增量周期。与码盘上相对应，在检测光栅上刻着同样两组透光缝隙，是用来使光电检测元件和光源之间的光线通过或者不通过的。两者的缝隙节距是相等的，为了得到输出信号相位角相差π/2，所以两组缝隙相差1/4节距。
光电编码器安装在液压缸柱塞杆右端的小车上，另一端由线连在支架上，线连在码盘上，在钢丝绳拉力试验过程中，液压缸向右运动，线带动码盘转动，而检测光栅不动，光线透过两者上的缝隙照射在光电检测器件上，因此检测元件将输出两组相差π/2的相位，电信号近似正弦波。光电编码器检测角位移时分辨率为θ=360°/2n。N是计数器输出二进制数码的位数，通过对θ计数，就可以得到总的角位移Nθ，有 L= Nθ R得出总的位移量与计数脉冲个数 N成正比。工作原理如图3.4所示：
图3.4 光电位移编码器工作原理
位移光电编码器直接接在PLC上，信号通过PLC处理后，在触摸显示屏上显示。光电编码器与PLC连接如图3.5所示：
图3.5 位移光电编码器与PLC连接
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4 控制系统设计
本钢丝绳拉力试验机控制系统主要是采用PLC控制系统结合触摸显示屏的控制系统。该试验机的所有试验都是由PLC来控制完成，以PLC为控制中心，由触摸屏或手动控制发出指令，控制整个试验的运行。
4.1 左端运动小车控制
左端运动小车上边连有一个控制电机，小车的运动可以由电机正反装来控制其向左和向右运动，由于控制电机选用的是普通单相电机，所以不能精确控制其转动梁，从而不能用它精确控制小车移动的位移，因此，控制电机只能粗略控制，小车位置的最终调整时通过运动小车上滚轮的转动手柄控制，使小车上销孔的位置机架上销孔的位置对应，从而才能用插销固定其在机架上的位置。左端运动小车控制电机电气原理如图4.1所示
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图4.1控制电机电气原理
在实际控制电机的时候是用PLC控制，因此图4.1中控制电路部分均是由PLC内部程序实现。
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