在本问答中，MTS 液压加载产品经理 Jim Hennen 探讨了传统工业作动缸与测试作动缸之间的差异，特别测试作动缸如何确保航空结构测试中试样安全和优化能源效率而进行的专门设计。
问：为什么在某些航空结构测试应用中会使用“工业作动缸”？
Hennen： 简单一句话，为了省钱。大多数结构试验室都面临着运营成本的压力，也有很多试验室认为所有的作动缸都一样。不论是哪种心态或者想法，相对较低的采购价格会成为决定因素。在某些行业里，例如工程机械领域，他们生产的作动缸价格低廉，而试验室只愿意选择便宜的产品，想当然的会认为工业作动缸和测试作动缸对于动静态测试没什么两样，看上去外形差不多，性能也似乎么什么显著区别。但，事实上，却是“欲将风来谈旧事，却笑世人归不同”啊。
问：那么，测试作动缸与工业作动缸有何区别？
Hennen：相对于应用在力学测试领域的电液伺服作动缸，工业液压作动缸可靠性和能效比都比较差，精度和准确度也无法比拟。这其实就是测试作动缸和工业作动缸最显著的区别，两者的应用场景也有所不同。如果将工业作动缸应用在力学测试领域，从长久来看，实际上成本和代价更加高昂。尽管采购成本比较低，但是总体使用的成本往往远超预期。
问：在MTS经常能够听到“疲劳级”产品一说，那么什么是“疲劳级”产品？这种所谓的“疲劳级”与测试系统的安全有什么联系吗？
Hennen：
作为MTS的客户经常听到的术语 “疲劳级” 是指该产品设计时就考虑到完成一项测试后，仍然可以应用于其他测试应用的产品。例如我们的作动缸产品，都是“疲劳级”设计。这需要有创新型的过程设计，采用先进的加工工艺和高质量的部件，这样的产品才能够避免在使用过程中出现故障。疲劳级作动缸产品预期可以具有超长的循环载荷寿命，例如，MTS 201 系列作动缸产品的设计寿命实际超过其额定载荷寿命，因此，该型号作动缸产品即便以其100%额定载荷输出进行疲劳测试也不会出现结构性的故障。
于是，所谓“疲劳级” 意味着测试作动缸能够更好地保护贵重的试样。很多原型样品非常昂贵并且都是孤品，完全无法承受意外破坏。疲劳级作动缸可防止这种意外破坏的情况发生。
问：那么具体一些，这与非疲劳级作动缸有何不同？
Hennen： 一般情况下，非疲劳级作动缸依据“静态载荷”而设计，最多只能在 100% 额定载荷下运行。通常，这些作动缸的使用条件不能超过其设计载荷，而且往往会采用低质量的组件或者模块，缩短加工过程或者减少工艺流程，从而降低产品的成本。但是，其问题就是在于这些作动缸极有可能在使用过程中出现一些意想不到的问题。或许，这些产品在全新状态时还能够满足客户的要求，但是使用一段时间之后，各种各样的问题层出不穷，特别是像飞机结构疲劳测试应用这种运行长达数年的应用，如果用这些非疲劳级作动缸来进行协调加载测试，作动缸的性能会逐渐衰减，最后经常性的发生故障，甚至于突发的故障会造成被测样件的意外破坏，这样带来的损失就不是简单的用金钱就能够弥补的了。
问：为什么 MTS 201 系列作动缸具有卓越的性能？
Hennen：我们注重性能卓越而且有长期稳定的表现，因此在设计之初就考虑如何让产品表现得更好。MTS 201系列电液伺服作动缸具有几项微妙而又关键的创新设计，提高了产品的可靠性、能效比和加载测试精度。
问：可否聊一聊都有哪些“细节”？
Hennen：我们的作动缸在连杆和活塞杆之间采用螺栓连接，远优于许多工业作动缸供应商使用的螺纹连接。螺纹连接可以降低成本，但时常会导致结构故障。MTS 作动缸还集成有四个疲劳级的连杆，在端盖的四角每个角落安装一个，使用高于作动缸额定载荷的扭矩预紧，这种配置可产生抵抗轴向应力并很大限度减少重载循环磨损影响所必需的刚度。
MTS 作动缸采用表面积相对较大的高性能聚合物端盖轴承，与工业作动缸中使用的黄铜端盖轴承相比，它们可以更好地承受侧向载荷，也就是悬臂梁侧向扭矩。此外，聚合物轴承更不容易导致液压系统劣化，黄铜轴承磨损时会掉落粗糙的颗粒，污染液压油，加速泵组和阀块的损坏，最终影响整个系统控制品质。
MTS 201 系列作动缸还包括与我们顶级作动缸搭配使用的高精度电液伺服阀和传感器。利用这些部件可以确保我们的产品到底卓越的性能。
问：MTS 作动缸如何提高能效？
Hennen：摩擦是液压加载系统效率低下的主要原因，因此我们使用低摩擦密封件提供理想的动静摩擦水平，同时很大程度减小引入的摩擦。MTS 201 系列作动缸的密封摩擦特性为额定载荷的 1%，相比之下，工业作动缸的这一数值通常为 10%，甚至更高。这意味着 3000 psi 工业作动缸移动活塞杆就需要 300 psi 的压差，而同样额定载荷的 MTS 测试作动缸只需要 30 psi。
在典型的飞机结构测试中，所使用的电液伺服作动缸可能多达数百个，这种能效消耗累积起来非常可观。特别是在耗时的疲劳测试应用中，如果加载作动缸的内摩擦比较大，则大量的能量被消耗在抵消这些动静摩擦，整体的测试系统需要更大的液压动力系统，特别是在大规模的结构试验室，管路的损耗会进一步加剧能源的浪费。简单的说，为了完成同样的工作，如果选择工业作动缸，要比选择测试作动缸消耗更多的能量，建设更大的液压动力系统。
问：使用测试作动缸代替工业作动缸对测试试验室有哪些好处？
Hennen：这样可以让他们对静态和动态测试设置的可靠性具有绝对的信心。通过使用专为测试设计的电液伺服作动缸，飞机结构试验室可以清楚地了解作动缸的使用寿命和所能够承受的载荷。
使用测试作动缸还有助于飞机结构试验室优化成本效益。这些作动缸的购买价格可能略高于工业作动缸，但更长的使用寿命，更低的故障率以及更加优异的能效比让总体使用成本降低很多。此外，通过选择 MTS 作为测试解决方案合作伙伴，测试试验室可以借力无与伦比的系统集成专业知识储备。我们MTS不仅提供测试专业知识，还可以帮助飞机结构试验室做出更优秀的整体试验规划设计。
