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液壓萬能材料試驗機的技術改造

日期：2010-08-13　　有1403人瀏覽

摘要

文章介紹了液壓式萬能材料試驗機的技術改造內容及改造原理、改造后試驗機的功能，通過改造，極大地提高了設備的試驗精度和實用性，減輕了人工勞動的工作量，并節約了大量設備投資費用，使傳統設備得到升級換代。

主題詞萬能材料試驗機技術改造

液壓式萬能試驗機由于結構簡單，操作方便，深受用戶的歡迎，現在一些實驗室、工礦企業和研究機構至今仍擁有大量的這種設備，隨著教學信息化和網絡化的發展，我校現有多臺液壓式萬能材料試驗機，由于購置時間較長，且使用頻繁，精度和技術水平已經遠遠達不到現在試驗教學的要求，因為經費緊張，不能全部購買新的，因此，我們決定將它進行技術改造。

1. 改造內容

1.1、指示系統的改造

由于試驗機是近二十年前生產的，數據顯示系統是度盤指針顯示，且只能指示力值，有三檔可調，誤差大，精度不高。改造后，精度提高了一個等級，具有四檔換位功能，使從前試驗機沒辦法做的小量程試驗現在可以精確地進行，并由計算機屏幕實時顯示力值，變形值，時間，速度等數據。

1.2、數據處理自動化

材料的特征點（上屈服點，下屈服點，ZUI大點，斷裂點），彈性模量E，斷面收縮率等實驗結果，自動處理顯示，可以輸出打印，并可以實時屏幕顯示變形——試驗力曲線，時間——試驗力曲線。

1.3、試樣夾持機構的改造

試樣夾持方式由人工手動夾持改為液壓自動夾持，由于人工手動夾持在試驗初期夾持不緊，容易造成試件滑動，嚴重影響實驗結果，改為液壓自動夾緊裝置后，徹底解決了這一困繞學生多年的問題，使學生實驗時輕松許多。

2．改造原理

2.1、放大器及計算機單元的改造原理

油源控制部分對主機液壓進行控制并施加試驗力，試驗力由壓力傳感器變送出來，轉化為與力值成正比例的電壓信號，通過力放大器進行放大，滿量程為10V，送到計算機內AD卡中。試樣在變形過程中，變形量通過引伸計變送出來，采用同樣原理把變形信號也送到計算機內的AD卡中。AD卡把力和變形兩路模擬信號轉化為數字信號，并送到計算機進行數據處理，試驗完成后打印機打印試驗結果。

原理方框圖如下：

圖1 放大器及計算機單元原理

2..1、放大器單元

放大器為雙路放大器，內部采用高精度，低漂移的差動運算放大電路，其主要作用是把壓力傳感器和變形傳感器（引伸計）輸出的微弱電壓信號進行比例放大，每級滿量程放大到10V，并完成1，2，5，10四檔量程的轉換，擴展了試驗機的測量范圍，提高了小試驗力和小變形量的測量精度。

放大器設計有內校準功能，當按下標定按鈕時，相當于給輸出端接入一個穩定的直流電平，經過多級比例放大，送入到計算機內部，標定值在屏幕上顯示出來。如果標定值和給定標準標定值不符，可以通過調節試驗力或變形校準電位器，使顯示值等于給定標準標定值。由于采用了內校準方法，從而免去了用測力計或引伸計標定儀校驗的麻煩，也保證了試驗數據的準確性。

為了保證試驗機的工作安全，還設計有試驗力超載保護功能，當試驗力超過每檔滿量程的2—5%時，油源可停止工作。

2.1.2、計算機單元

計算機主要完成試驗數據的采集，處理，顯示，打印及繪圖等工作。采用鍵盤操作，人機對話形式，實現試驗參數及報表參數的輸入。屏幕顯示試驗力，變形數據，加荷和變形速率，實時顯示試驗力—變形曲線或者試驗力—時間曲線。打印機打印材料的特征點（上下屈服點，ZUI大點，斷裂點），彈性模量，斷面收縮率等實驗結果。

根據材料特性和試驗實際需要，試驗可分為有明顯屈服，無明顯屈服和使用引伸計，不使用引伸計等情況。若材料有明顯屈服，計算機則自動處理屈服點，ZUI大點，斷裂點等結果，若材料無明顯屈服，計算機則自動處理規定非比例伸長應力，ZUI大點，斷裂點。使用引伸計則顯示和繪制試驗力—變形曲線，并且報告有特征點的伸長率，若不使用引伸計則顯示和繪制試驗力—時間曲線，報告無伸長率一項。

2.2、液壓夾持系統原理

液壓夾持系統就是通過油壓源過來的高壓油帶動夾持油缸上下運動，從而夾緊或松開試件，其動作通過安裝在試驗機夾持裝置附近立柱上的操作按鈕控制電磁換向閥來實現的。

其液壓原理圖如下：

圖2 液壓夾持系統原理

油箱（1）內的油被油泵（2）吸入，經油泵將高壓油送至溢流節流閥（3）（即送油閥），通過旋轉送油閥手輪，可將高壓油一路送至工作油缸（4），使活塞上升，另一路送至電磁換向閥，用于控制夾緊和松開。通過旋轉回油閥（4）的手輪，可使工作油缸內的油回油箱，使活塞下降。

3．改造后的功能

（1）計算機屏幕顯示數據，變形，加載速率，變形速率。

（2）變形—試驗力曲線，時間—試驗力曲線實時顯示。

（3）材料特性點（上下屈服點，ZUI大點，斷裂點），彈性模量，斷面收縮率等實驗結果可以整理成報表。

（4）支持打印機及繪圖儀對實驗結果的打印和實驗曲線的繪制，屏幕所見即報表所得。

（5）可進行成批實驗報告及檢驗報告的打印和存儲，永久性的保留實驗報告。

（6）可進行人工數據處理。