材料試驗(yàn)機(jī)
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電子萬能試驗(yàn)機(jī)的原理及組成成分

2022-12-26 14:51:07

萬能試驗(yàn)機(jī)是集拉伸、壓縮、彎曲等功能于一體的材料試驗(yàn)機(jī),主要用于金屬、非金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn),是工礦企業(yè)、科研單位、大專院校、工程質(zhì)量監(jiān)督站等部門的理想檢測設(shè)備。

電子萬能試驗(yàn)機(jī)采用電機(jī)、油泵和機(jī)械傳動系統(tǒng)對試件加載,通過多種控制方式如力控、位移控、變形控等對試樣施加一定的力,通過計(jì)算機(jī)電子測控系統(tǒng),采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù),從而進(jìn)一步得到被測對象的力學(xué)性能參數(shù)。


萬能試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)其實(shí)就分為兩大結(jié)構(gòu):主機(jī)、控制(原油)部分(包含電氣和軟件)。主機(jī)主要實(shí)現(xiàn)我們式樣的夾持、固定、承載以及力的轉(zhuǎn)化。控制部分主要提供動力來源,實(shí)現(xiàn)力的傳動、以及傳動方式,數(shù)據(jù)的采集、分析。


主機(jī)

主機(jī)主要是由機(jī)座、試臺、油缸、傳遞負(fù)荷的框架(包含上、下夾頭)、絲杠、光杠、移動橫梁、電機(jī)組件、自動找平裝置等構(gòu)件組成。


控制(原油)部分

1)電氣部分

a. 強(qiáng)電

強(qiáng)電部分,一般小噸位的(1000kN或者更大量程)以下的萬能機(jī)或者壓力機(jī)電路基本都一樣,對于普通人來說可能覺得很復(fù)雜,但是對于一名初級電工或者電子愛好者來說很簡單,都是一些入門電路,一眼就能看明白,其實(shí)就是一個(gè)簡單的拖動過程,主要涉及到油泵電機(jī)的啟停,橫梁電機(jī)的順逆啟動(調(diào)節(jié)試驗(yàn)空間),液壓鉗口的夾緊與松開(夾持松開試樣),配合按鈕、限位等電子元器件一個(gè)電路基本就完成了。

對于稍微大點(diǎn)噸位的機(jī)子才會有所不同,也無非是增加了星三角延時(shí)啟動,近遠(yuǎn)控切換,等等,再復(fù)雜點(diǎn)引入plc就另當(dāng)別論了。所以對于這一部分我們不必過于追求,都是一些基本配置,所有萬能試驗(yàn)機(jī)必備的部分。

b. 弱電部分

弱電部分主要由測控儀(控制器)、傳感器、拉線編碼器、引伸計(jì)、比例閥(或者伺服閥)、采集卡,組成。

萬能試驗(yàn)機(jī)從現(xiàn)如今的市場發(fā)展情況看,基本可以分為兩種:液壓傳動和伺服電機(jī)傳動。

液壓傳動

優(yōu)點(diǎn):經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,價(jià)格好多檢測單位都能接受,能實(shí)現(xiàn)較大負(fù)載。

缺點(diǎn):受環(huán)境影響比較大,維護(hù)麻煩,控制精度差。

伺服電機(jī)控制

優(yōu)點(diǎn):由于采用了伺服驅(qū)動器加伺服電機(jī),通過相位可以達(dá)到準(zhǔn)確控制,控制精度比較高,易于維護(hù)。

缺點(diǎn):造價(jià)高,扭矩小,大噸位負(fù)載實(shí)現(xiàn)比較困難。

2)油路組成部分

油路主要由閥板組件,液壓閥、油冷機(jī)、油泵電機(jī)組、濾油器、調(diào)壓閥、壓力表、送回油閥等組成,新老產(chǎn)品可能有些微小區(qū)別。但是總體而言差別不大。

這一部分也可以理解為整機(jī)的力量源泉,通過她源源不斷的把動力提供給我們,并且按照我們的要求給物體施加一定的力,通過多種控制方式,位移、變形、力控,也可以自定義編程為混合控制,這只是一種廣義的說法,為的是更容易理解。

現(xiàn)實(shí)中是,根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?,給定一目標(biāo)值,或者無限加載模式,油泵持續(xù)供油,在軟件中選擇一種加載方式,目標(biāo)值,速度,點(diǎn)擊運(yùn)行,軟件會發(fā)送一系列指令到電路,通過AD和DA轉(zhuǎn)換成與之相匹配的信號給伺服閥,液壓油通過伺服閥調(diào)節(jié)流量大小推動油缸活塞做功,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加載過程。

這其實(shí)只是一次簡單的開環(huán)過程,實(shí)際使用中我們?yōu)榱诉_(dá)到高精度,一般都采用閉環(huán)控制,反饋電路,PID調(diào)節(jié),高分辨率,以及先進(jìn)的軟件算法,真實(shí)再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程,分析數(shù)據(jù),輸出結(jié)果。


3)軟件部分

根據(jù)不同儀器配備軟件使用。


萬能試驗(yàn)機(jī)原理

在上下橫梁之間形成拉伸空間,可以實(shí)現(xiàn)試樣拉伸變形,下橫梁和試臺之間形成壓縮空間,可以實(shí)現(xiàn)試樣的壓縮、彎曲、剪切等變形,我們通過安裝在機(jī)座底部的減速機(jī)移動橫梁調(diào)整試驗(yàn)空間,啟動油泵,裝好式樣,運(yùn)行軟件發(fā)送指令,來自油源的高壓油通過伺服閥(比例閥)送至油缸,油缸活塞把力傳遞給固定在試臺下面的載荷傳感器,再由載荷傳感器把力信號轉(zhuǎn)換成電信號傳送給測量系統(tǒng),通過測量系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析,從而得出試驗(yàn)結(jié)果。

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