萬能試驗(yàn)機(jī)

　　簡介

　　定義

　　萬能試驗(yàn)機(jī)也叫萬能材料試驗(yàn)機(jī)，或拉力機(jī)，雙絲桿系列，控制、測量、操作一體化結(jié)構(gòu)，融當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)于一體，具有精度高、調(diào)速范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。電子萬能試驗(yàn)機(jī)滿足GB/T1040、1041、8804、9341、9647、ISO7500-1、GB16491、GB/T17200、ISO5893、ASTM D638、695、790和塑料管材等標(biāo)準(zhǔn)的要求。適用于塑料、防水材料、紡織品、紙制品和橡膠等材料試樣及制品的拉伸、壓縮、彎曲、蠕變試驗(yàn)并配有大壓盤可直接進(jìn)行管材扁平壓縮（壓縮復(fù)原）、環(huán)剛度（抗外負(fù)荷）、蠕變比率、環(huán)抗拉強(qiáng)度等試驗(yàn)。

　　萬能材料試驗(yàn)機(jī)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機(jī)電各自特長而構(gòu)成的大型精密測試儀器，可對各種材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項性能試驗(yàn)，且有測量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠，效率高，可對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示記錄、打印。

　　組成

　　萬能材料試驗(yàn)機(jī)是由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電腦（電腦系統(tǒng)型拉力試驗(yàn)機(jī)）等結(jié)構(gòu)組成。

　　分類

　　如果將現(xiàn)市面上的萬能試驗(yàn)機(jī)按照用途分類，可劃屬為測定機(jī)械性能的試驗(yàn)機(jī)。按照試驗(yàn)機(jī)的用途可將所有試驗(yàn)機(jī)分為兩類：

　　1.測定機(jī)械性能的試驗(yàn)機(jī)

　　與萬能試驗(yàn)機(jī)同屬測定機(jī)械性能的試驗(yàn)機(jī)這一大類的還有：A-靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)：包括拉力試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、復(fù)合應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)、蠕變試驗(yàn)機(jī)、持久強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、松弛試驗(yàn)機(jī)以及硬度計中的布氏、洛式和維氏硬度計。B-動負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)：包括沖擊試驗(yàn)機(jī)、疲勞試驗(yàn)機(jī)以及硬度計中的沖擊布氏和肖氏硬度計。

　　拉力試驗(yàn)機(jī)配套設(shè)備：高低溫試驗(yàn)箱，高溫爐、低溫箱、各種制具。

　　拉伸試驗(yàn)高溫爐：配套使用于液壓萬能試驗(yàn)機(jī)和電子萬能試驗(yàn)機(jī)為其試樣提供高溫環(huán)境。電爐外殼采用不銹鋼制作，爐膽采用上、中、下三段加熱，三個溫度控制器分別控制三組加熱絲，爐膛內(nèi)溫度均勻。采用PID模糊控制方式，試驗(yàn)溫度過沖小，控制精度高，是高等院校、科研機(jī)構(gòu)、廠礦材料研究單位的高性能材料試驗(yàn)設(shè)備。可以根據(jù)使用環(huán)境要求與主機(jī)任意組合使用，可完成各種金屬、非金屬的高溫拉伸試驗(yàn)，并能達(dá)到各種特殊行業(yè)（如塑料、橡膠）等的使用要求。做常溫試驗(yàn)時只需把高溫爐移開，可完全滿足GB/T4338-2006,HB5195-1996中圓棒試樣、矩形試樣、管材等，在特殊環(huán)境溫度下的強(qiáng)度檢驗(yàn)。

　　2.工藝試驗(yàn)用試驗(yàn)機(jī)

　　萬能試驗(yàn)機(jī)工藝試驗(yàn)用試驗(yàn)機(jī)：包括杯突試驗(yàn)機(jī)、彈簧試驗(yàn)機(jī)、彎曲試驗(yàn)機(jī)和線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)。測量系統(tǒng)

　　力值測量

　　通過測力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測量，最常用的測力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。

　　所謂應(yīng)變片式傳感器，就是由【應(yīng)變片】、彈性元件和某些附件（補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線插座、加載件組成），能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)外種類繁多，主要有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、S雙連孔型傳感器、十字梁式傳感器等類型。

　　從材料力學(xué)上得知，在小變形條件下，一個彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)變ε與彈性元件所受的力成正比，也與彈性的變形成正比。以S型傳感器為例，當(dāng)傳感器受到拉力P的作用時，由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片，因?yàn)閺椥栽膽?yīng)變與外力P的大小成正比例，故此將應(yīng)變片接入測量電路中，即可通過測出其輸出電壓，從而測出力的大小。

　　對于傳感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路，

　　R1、R2、R3、R4，實(shí)際為阻值相等的4片（或8片）應(yīng)變片，即R1=R2=R3=R4，當(dāng)傳感器受到外力（拉力或壓力）作用時，傳感器彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變而使各電阻值發(fā)生變化，其變化值分別為△R1、△R2、△R3、△R4，結(jié)果原來平衡的電橋，現(xiàn)不平衡了，橋路就有電壓輸出，設(shè)△E

　　則△E=[R1R2/（R1+R2）2]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U

　　式中U為外電源供給橋路的電壓

　　進(jìn)一步簡化有

　　△E=[R2/4R2]（△R1/R-△R2/R+△R3/R-△R4/R）U

　　將△Ri/Ri=Kεi代上上式

　　則有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）

　　簡單來說，外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形，導(dǎo)致電橋的不平衡，從而引起傳感器輸出電壓的變化，我們通過測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。

　　一般來說，傳感器的輸出信號都是非常微弱的，通常只有幾個mV，如果我們直接對此信號進(jìn)行測量，是非常困難的，并且不能滿足高精度測量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號放大，放大后的信號電壓可達(dá)10V，此時的信號為模擬信號，這個模擬信號經(jīng)過多路開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)?span id="rpptvnb" class='hrefStyle'>數(shù)字信號，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測量告一段落。

　　形變測量

　　通過形變測量裝置來測量，它是用來測量試樣在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的形變。

　　該裝置上有兩個夾頭，經(jīng)過一系列傳動機(jī)構(gòu)與裝在測量裝置頂部的【光電編碼器】連在一起，當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時，帶動光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會有脈沖信號輸出。再由處理器對此信號進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。

　　橫梁位移測量

　　其原理同變形測量大致相同，都是通過測量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。

　　操作規(guī)程

　　⒈ 使總開關(guān)接通電源。

　?、?根據(jù)試樣，選用測量范圍，在擺桿上掛上或取下擺鉈并調(diào)整緩沖閥手柄，對準(zhǔn)標(biāo)線。

　?、?根據(jù)試樣形狀及尺寸把相應(yīng)的夾頭裝入上下鉗口座內(nèi)。

　?、?在描繪器的轉(zhuǎn)筒上，卷壓好記錄紙（方格紙），此項只是需要時才進(jìn)行。

　　⒌ 開動油泵電動機(jī)，擰開送油閥使試臺上升紙10毫米，然后關(guān)閉油閥，如果試臺已在升起位置時則不必先開油泵送油，僅將送油閥關(guān)好即可。

　　⒍ 將試樣一端夾于上鉗口中。

　?、?開動油泵調(diào)整指針對準(zhǔn)度盤零點(diǎn)。

　　⒏ 開動下鉗口電動機(jī)，將下鉗口升降到適當(dāng)高度，將試樣另一端夾在下鉗口中，須注意使試樣垂直。

　?、?將推桿上的描繪筆放下進(jìn)入描繪準(zhǔn)備狀態(tài)（需描繪時才進(jìn)行）。

　?、?按試驗(yàn)要求的加荷速度，緩慢地擰開送油閥進(jìn)行加荷試驗(yàn)。

　?、?試樣斷裂后關(guān)閉油閥，并停止油泵電動機(jī)。

　?、?記錄需要數(shù)值并將描繪。

　?、?打開回油閥，卸荷后被動針撥回零點(diǎn)。

　?、?取下斷裂后的試樣。

　　⒖ 壓縮及彎曲等試驗(yàn)可參照上述各項進(jìn)行操作。

　　設(shè)備保養(yǎng)

　?、?安裝

　　試驗(yàn)機(jī)安裝在清潔干燥而且溫度均勻的房屋內(nèi)同時應(yīng)考慮到在機(jī)器上作較長的長梁彎曲試驗(yàn)的可能性以及使用鏡式延伸計進(jìn)行試驗(yàn)的可能性，所以在試驗(yàn)機(jī)的周圍應(yīng)留出足夠的空余面積。

　　試驗(yàn)機(jī)主體及測力計安裝時不需要特殊地基，只按地基圖作好一般地基并留出地腳螺絲孔澆固即可。

　　找試驗(yàn)機(jī)主體水平，可將水平儀放在油缸的外圓上按機(jī)座縱橫兩個位置及水平方向找好水平，用精度在0.10/1000毫米的水平儀找到±1格，不平時在底座下面加墊鐵來調(diào)整。

　　測力計頂上有兩個孔以備再安裝時穿鋼絲繩用。

　　測力計的水平很重要，找水平時使擺桿左側(cè)面與標(biāo)準(zhǔn)線板的刻線對齊，使其不動，然后用彎尺靠在擺桿上部的大面上以0.1/1000毫米的水平儀放在彎尺上找到±2格。不對時在底座下面加墊鐵，并須是擺鉈與不掛擺鉈是指針均須對正零點(diǎn)不動。

　　將測力計后上方鐵門打開檢查小線錘的線是否繞在指針同軸小齒輪的溝槽中，系線繩的長度應(yīng)適當(dāng)，不能太長或太短，其限度為最長不能碰到撤離記得橫隔板上，最短為小齒輪旋轉(zhuǎn)一周時效錘不會碰到小齒輪。

　?、?接管

　　在安裝主體與測力計相通的油管時，應(yīng)首先將油管用柴油洗凈，不使任何雜質(zhì)留在管內(nèi)，以保證油路中的清潔。

　　應(yīng)注意接頭墊圈是否完整，如不完整時應(yīng)取用本機(jī)器附帶的新墊圈裝好以防高壓時滲油。

　　⒊油的規(guī)格選用介紹

　　在液壓傳動中應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的中等粘度礦物油。油內(nèi)要不含水、酸及其他混合物，在普通溫度下應(yīng)不分解、不變稠，并在灌入機(jī)器以前，油液必須經(jīng)過過濾。由于用油不當(dāng)，會使閥門和油路發(fā)生堵塞以及機(jī)器有可能產(chǎn)生振動，這些都會影響試驗(yàn)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。油的參考規(guī)格：

　　比重：0.86—0.97

　　凝固點(diǎn)：-15℃到-20℃

　　根據(jù)實(shí)際情況也可采用國產(chǎn)30—50號機(jī)油

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　　揭開測力計左側(cè)鐵門，可以看到鋼絲網(wǎng)濾油器，灌油時就通過此濾油器注入油箱內(nèi)，一次灌入的油量約28公升，以油箱外面上邊裝設(shè)之油位指示器為準(zhǔn)，所用之油類規(guī)格可參看油的規(guī)格選用介紹。

　　開始使用試驗(yàn)機(jī)之前，必須將從油箱到油泵管路中間裝設(shè)的活栓打開，活栓的刻線與管子成一直線時，表示油箱與油泵之間的油路暢通，如刻線與管子成正交時，則表示關(guān)閉。

　　放油時打開測力計左側(cè)底部之油嘴即可，關(guān)于油的使用期限根據(jù)各地氣候而決定，如發(fā)現(xiàn)油開始混穢不能用時應(yīng)換新油，欲擦試油箱底部或東西掉入取出時先放凈油，卸下測力計左下方的圓蓋即可，完后須上好。

　　4.接電

　　本試驗(yàn)機(jī)的電氣裝置配備在測力計內(nèi)，設(shè)有磁力啟動器可用按鈕操縱，并有小型變壓器，輸入電源為380伏，輸出電壓為6伏，并在測力計正面右上方設(shè)有6.3伏小型指示燈一個。

　　本試驗(yàn)機(jī)出廠接線電源為380伏，磁力啟動器線圈為380伏，從電源引來的電線，經(jīng)過測力計前罩接到接線板上.全部接線可參看本說明書中附帶之電氣線路，接好電源并打開油箱與油泵的通路獲栓，其他各部檢查完畢后，可開動測力計臺面上的按鈕，試行運(yùn)轉(zhuǎn)油泵電動機(jī)，觀察飛輪旋轉(zhuǎn)方向是否與飛輪箭頭方向一致，如不符合時應(yīng)調(diào)換電源接頭使其一致，再開動下鉗口座升降用電動機(jī)，檢查下鉗口座的升降動作是否與按鈕上所示的文字相符，再檢查個超程及超荷電鈕是否合用.

　　5.潤滑

　　主體底座上面的壓蓋上設(shè)有注油孔，通過該孔注油來潤滑螺母，下鉗口座升降用絲杠的螺紋，根據(jù)使用情況應(yīng)該經(jīng)常潤滑，以免磨損妨礙轉(zhuǎn)動.

　　主體安裝完畢后通過底座上面探油針的座孔，用漏斗向油池內(nèi)注入機(jī)油，注入的油深為30毫米，以探油針測出。

　　測力計內(nèi)主軸兩端之滾珠軸承，平時不準(zhǔn)設(shè)法注油潤滑，以免日久產(chǎn)生油泥妨礙精確機(jī)構(gòu)的靈敏度，如果是使用年限較長必須拆卸內(nèi)部時可用火油沖洗后放入極少量優(yōu)質(zhì)潤滑油，但要足以能防止其銹蝕，裝好后一標(biāo)準(zhǔn)測力計重新校驗(yàn)之。

　　油泵上沒有一個螺絲堵，安裝好后，初用時將它擰開，向油泵內(nèi)部注入大量機(jī)油，以后如內(nèi)部機(jī)油因使用日久不良時，可將油泵下面螺絲堵擰開放出之，重新灌入，如果機(jī)器經(jīng)常使用時大約每月應(yīng)換一次。

　　6.油泵的初次運(yùn)轉(zhuǎn)及試車

　　按動測力計臺面上的電鈕即可開動及停止油泵的轉(zhuǎn)動，當(dāng)安裝后初次運(yùn)轉(zhuǎn)或變動電線接頭，在開動前必須檢查油箱通向油泵通路之活栓是否打開及開動后油泵皮帶輪的旋轉(zhuǎn)方向是否按箭頭指示的方向旋轉(zhuǎn)。

　　安裝油泵后的初次運(yùn)轉(zhuǎn)，先把油泵頂上的螺絲取下以與油箱內(nèi)相同的油用油壺對準(zhǔn)絲孔灌入，灌滿后再擰緊螺絲，以后如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部機(jī)油使用日久不良時可將油泵下面螺絲堵擰開放出，再重新灌入清潔的油，如果每天正常使用的話，大約每月抽一次較適當(dāng)。

　　當(dāng)油泵初次運(yùn)轉(zhuǎn)時，油泵內(nèi)部常存在一少部分空氣不能排出或者在某種情況下有空氣被吸入到油泵內(nèi)，那么油液的輸出便形成斷斷續(xù)續(xù)，因此荷載的增加也就不規(guī)則，指針會產(chǎn)生間歇現(xiàn)象，為了判斷這現(xiàn)象，可以將測力計側(cè)面蓋板卸下觀察，由送油閥流回油箱的油如果沒有什么悸動現(xiàn)象，可以設(shè)想油泵是在正常的工作。