拉力試驗機的系統(tǒng)和維護

電子拉力試驗機是由測量系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結(jié)構(gòu)組成。

一、測量系統(tǒng)

　　1、力值的測量

　　通過測力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實現(xiàn)測量，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（補償元件、防護罩、接線插 座、加載件組成），能將某種機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，因為彈性元件的應(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。

　　對于電子拉力試驗機傳感器，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)在不平衡了，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一步筒化有△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)閿?shù)字信號，然后進行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測量告一段落。

　　2、變形的測量：通過變形測量裝置來測量，它是用來測量試樣在試驗過程中產(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。再由單片機對此信號進行處理，就可以得出試樣的變形量。

　　3、橫粱位移的測量：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。

二、電子拉力試驗機驅(qū)動系統(tǒng)

　　主要是用于試驗機的橫梁移動，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機，電機經(jīng)過減速箱等一 系列傳動機構(gòu)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而達到控制橫梁移動的目的。通過改變電機的轉(zhuǎn)速，可以 改變橫梁的移動速度。

三、控制系統(tǒng)

　　顧名思義，就是控制試驗機運作的系統(tǒng)，人們通過操作臺可以控制試驗機的運作，通過顯 示屏可以獲知試驗機的狀態(tài)及各項試驗參數(shù)，若該機帶有電腦的話，也可以由電腦實現(xiàn)各 項功能并進行數(shù)據(jù)處理分析、試驗結(jié)果打印。

　　試驗機同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計算機背后的串口 （COM號）進行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。

四、電腦

　　用來采集和分析數(shù)據(jù)，進入試驗界面后，電腦會不斷采集各樣試驗數(shù)據(jù)，實時畫出試驗曲 線，自動求出各試驗參數(shù)及輸出報表。

拉力試驗機維護

　　拉力試驗機應(yīng)安裝在清潔、干燥、無震動而且室溫為20℃±10℃房間內(nèi)，并注意到作梁彎曲試驗和使用引伸計進行試驗以及對設(shè)備的維修等在試驗機周圍應(yīng)留出足夠的空余面積。

　　*，安裝

　　拉力試驗機的主體及測力計，應(yīng)安裝在混凝土的基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)尺寸根據(jù)外形及地基圖規(guī)定，留出地腳螺

釘和下鉗口絲桿用孔及其它電線安裝管道等裝置。基礎(chǔ)的上平面應(yīng)平整，用水平尺找正，待基礎(chǔ)干燥后，再裝上試驗機。

　　①拉力試驗機的安裝及初步精度找正

　　將主體及測力計分別搬運到混凝土的基礎(chǔ)上，根據(jù)外形及地基圖調(diào)整好主體與測力計之間的距離并調(diào)整好方向，然后可用薄的小塊鐵塊分別插入主體及測力計的底下部（與基礎(chǔ)之間），用0.05/1000精度的方形水平儀進行分別找正。

　　主體的初步找正

　　可在兩立柱的縱橫兩個不同位置上，用方形水平儀測量，不鉛垂度不得大于0.3/1000，然后，可用方形水平儀靠在油缸外表面的縱橫兩位置，找正其鉛垂度。

　　②拉力試驗機精度找正

　　經(jīng)過以上對試驗機的初步精度找正后，接通油管、電源及灌油后進行初步運轉(zhuǎn)試車，經(jīng)試車情況良好時，再進行對試驗機精度找正。用方形水平儀器靠在工作平臺上，找正油缸鉛垂度，調(diào)整或增減其機座下面的墊鐵，使誤差不得大于0.10/1000。試驗機精度找好后，用水泥漿將機座下面的全部空隙填死，保持機座與水泥基礎(chǔ)良好結(jié)合，防止在使用過程中因受震動而造成試驗機的不水平。

　　地腳螺母澆固后，在水泥未干燥前，不準(zhǔn)緊固地腳螺母和開動試驗機。（水泥干燥時間一般不少于10－15天）待水泥*干燥后，緊固好運腳螺母，對試驗機的安裝精度進行復(fù)查，是否與找正精度相符合。如不符合應(yīng)重新找正。拉力試驗機在使用過程中，由于試驗時的震動容易產(chǎn)生松動現(xiàn)象，所以拉力試驗機使用一段時間后，應(yīng)將有關(guān)零件加以緊固。

　　第二，接管

　　在安裝主體與測力計相通的油管時，應(yīng)首將油管內(nèi)部用煤油洗凈，保證油路中的清潔。應(yīng)注意接處墊圈是否完整，以防高壓時滲油。

　　第三，油的規(guī)格選用

　　在液壓轉(zhuǎn)動中，可采用N68精密機床液壓油，亦可采用其它近似規(guī)格的油液其運動粘度為（100℃）11－14厘沲。

　　第四，灌油與排油

　　打開油箱上的空氣濾清器，灌油注入油箱內(nèi)，一次注入的油量約24公斤，所用之油類規(guī)格可參看油的規(guī)格介紹。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)油開始變質(zhì)或污穢不能用時應(yīng)換新油。

　　第五，接電

　　拉力試驗機的電器裝置在測力計內(nèi)，供電為三相四線制，主體和測力計之間的電路采用插頭連接，通電前應(yīng)將電器箱內(nèi)的灰塵和其它雜質(zhì)清掃干凈，在引入電源線后，按動測力計臺面板上的“電源”按鈕指示燈亮證明已開始供電，這時可按油泵啟動按鈕，觀察電機轉(zhuǎn)動方向，再按下鉗口座升降按鈕，檢查下鉗口座的升降動作是否與按鈕上所示的文字相符，同時檢查各限為開關(guān)是否起作用。

　　第六，潤滑

　　可在下鉗口絲桿上澆注潤滑油，使絲桿與絲桿螺母得到潤滑，機座上帶有注油孔，是向油沲內(nèi)注入機油潤滑蝸桿之間，油沲內(nèi)油液的刻度可用測油針測出，其油沲的高油位以下不超過測油針的下部扁部即可。測油針的下端部為油沲內(nèi)油的低油位。

　　第七，油泵的初次運轉(zhuǎn)及試車

　　按動測力計臺面上的按鈕即可開動或停止油泵轉(zhuǎn)動。當(dāng)安裝后初次運轉(zhuǎn)或變動電線接頭時，都應(yīng)檢查油泵油路是否暢通。

　　第八，安全裝置

　　拉力試驗機主體油缸和液壓夾頭部門均裝有保護溢流閥和限位開關(guān)。操作時必須注意事項：

　　①如果正在試驗過程中，油泵突然停止工作，此時應(yīng)將所加之負(fù)荷卸掉，使油壓降低，檢查后重新開動油泵進行試驗，不應(yīng)在高壓下起動油泵或檢查事故原因。

　　②如果在拉力試驗機工作時，電器發(fā)生失靈，起動或停止按鈕不起作用時，應(yīng)立即切斷電源，使試驗機停止運轉(zhuǎn)。

　　③禁止非操作該機人員上機操作。

　　第九，拉力試驗機之保養(yǎng)

拉力試驗機各部應(yīng)經(jīng)常擦拭干凈，對沒有噴漆的擦拭干凈后應(yīng)用棉紗沾少量的機油再擦一遍，以防止生銹，雨季期間更應(yīng)注意擦拭，不用時用防塵罩罩起以防止塵土侵入。每次試驗后試臺下降，活塞不落到油缸底上，稍留一點距離，以利下次使用。測力計上所有活門不應(yīng)打開放置，以免塵土進入內(nèi)部，影響測量機構(gòu)的靈敏性能。試驗暫停時應(yīng)將油泵電動機關(guān)閉。