電子萬能試驗機的原理及組成成分

2022-12-26 14:51:07

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萬能試驗機是集拉伸、壓縮、彎曲等功能于一體的材料試驗機，主要用于金屬、非金屬材料力學性能試驗，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備。

電子萬能試驗機采用電機、油泵和機械傳動系統(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，通過計算機電子測控系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，從而進一步得到被測對象的力學性能參數(shù)。

萬能試驗機的主要結(jié)構(gòu)其實就分為兩大結(jié)構(gòu)：主機、控制（原油）部分（包含電氣和軟件）。主機主要實現(xiàn)我們式樣的夾持、固定、承載以及力的轉(zhuǎn)化?？刂撇糠种饕峁﹦恿碓?，實現(xiàn)力的傳動、以及傳動方式，數(shù)據(jù)的采集、分析。

壹

主機

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

貳

控制（原油）部分

1）電氣部分

a. 強電

強電部分，一般小噸位的（1000kN或者更大量程）以下的萬能機或者壓力機電路基本都一樣，對于普通人來說可能覺得很復雜，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，其實就是一個簡單的拖動過程，主要涉及到油泵電機的啟停，橫梁電機的順逆啟動（調(diào)節(jié)試驗空間），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電路基本就完成了。

對于稍微大點噸位的機子才會有所不同，也無非是增加了星三角延時啟動，近遠控切換，等等，再復雜點引入plc就另當別論了。所以對于這一部分我們不必過于追求，都是一些基本配置，所有萬能試驗機必備的部分。

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、比例閥（或者伺服閥）、采集卡，組成。

萬能試驗機從現(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傳動。

液壓傳動

優(yōu)點：經(jīng)濟實惠，價格好多檢測單位都能接受，能實現(xiàn)較大負載。

缺點：受環(huán)境影響比較大，維護麻煩，控制精度差。

伺服電機控制

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

缺點：造價高，扭矩小，大噸位負載實現(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、油泵電機組、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)實中是，根據(jù)試驗目的，給定一目標值，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，目標值，速度，點擊運行，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，進而實現(xiàn)加載過程。

這其實只是一次簡單的開環(huán)過程，實際使用中我們?yōu)榱诉_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，以及先進的軟件算法，真實再現(xiàn)實驗過程，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。

叁

萬能試驗機原理

在上下橫梁之間形成拉伸空間，可以實現(xiàn)試樣拉伸變形，下橫梁和試臺之間形成壓縮空間，可以實現(xiàn)試樣的壓縮、彎曲、剪切等變形，我們通過安裝在機座底部的減速機移動橫梁調(diào)整試驗空間，啟動油泵，裝好式樣，運行軟件發(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)進行處理、分析，從而得出試驗結(jié)果。