拉力试验机的系统和维护

电子拉力试验机是由测量系统、驱动系统、控制系统、及电脑等结构组成。

一、测量系统

　　1、力值的测量

　　通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现测量，常用的测力传感器是应变片式传 感器。

　　所谓应变片式传感器，就是由应变片、弹性元件和某些附件（补偿元件、防护罩、接线插 座、加载件组成），能将某种机械量变成电量输出的器件。

　　应变片式的拉、压力传感器国内外种类繁多，主要有筒状力传感器、轮辐式力传感器、S 双连孔型传感器、十字梁式传感器等类型。

　　从材料力学上得知，在小变形条件下，一个弹性元件某一点的应变ε与弹性元件所受的力 成正比，也与弹性的变形成正比。以S型传感器为例，当传感器受到拉力P的作用时，由于 弹性元件表面粘贴有应变片，因为弹性元件的应变与外力P的大小成正比例，故此将应变 片接入测量电路中，即可通过测出其输出电压，从而测出力的大小。

　　对于电子拉力试验机传感器，一般采用差动全桥测量，即将所粘贴的应变片组成桥路，R1、R2、R3、R4，实际为阻值相等的4片（或8片）应变片，即R1=R2=R3=R4，当传感器受到外 力（拉力或压力）作用时，传感器弹性元件产生应变而使各电阻值发生变化，其变化值分别 为△R1△、R2、△R3、△R4，结果原来平衡的电桥，现在不平衡了，桥路就有电压输出， 设△E则△E= [R1R2/（R1+R2）2 ]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U式中U为外电源供给桥路的电压进一步筒化有△E=[R2/4R2]（△R1/R-△R2/R+△R3/R-△R4/R）U将△Ri/Ri=Kεi代上上式则有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）

　　简单来说，外力P引起传感器内应变片的变形，导致电桥的不平衡，从而引起传感器输出 电压的变化，我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。

　　一般来说，传感器的输出信号都是非常微弱的，通常只有几个mV，如果我们直接对此信号 进行测量，是非常困难的，并且不能满足高精度测量要求。因此必须通过放大器将此微弱 信号放大，放大后的信号电压可达10V，此时的信号为模拟信号，这个模拟信号经过多路 开关和A/D转换芯片转变为数字信号，然后进行数据处理，至此，力的测量告一段落。

　　2、变形的测量：通过变形测量装置来测量，它是用来测量试样在试验过程中产生的形变。

　　该装置上有两个夹头，经过一系列传动机构与装在测量装置顶部的光电编码器连在一起， 当两夹头间的距离发生变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器就会有脉冲信号输 出。再由单片机对此信号进行处理，就可以得出试样的变形量。

　　3、横粱位移的测量：其原理同变形测量大致相同，都是通过测量光电编码器的输出脉冲 数来获得横梁的位移量。

二、电子拉力试验机驱动系统

　　主要是用于试验机的横梁移动，其工作原理是由伺服系统控制电机，电机经过减速箱等一 系列传动机构带动丝杆转动，从而达到控制横梁移动的目的。通过改变电机的转速，可以 改变横梁的移动速度。

三、控制系统

　　顾名思义，就是控制试验机运作的系统，人们通过操作台可以控制试验机的运作，通过显 示屏可以获知试验机的状态及各项试验参数，若该机带有电脑的话，也可以由电脑实现各 项功能并进行数据处理分析、试验结果打印。

　　试验机同电脑之间的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通过计算机背后的串口 （COM号）进行通信，此技术比较成熟、可靠，使用方便。

四、电脑

　　用来采集和分析数据，进入试验界面后，电脑会不断采集各样试验数据，实时画出试验曲 线，自动求出各试验参数及输出报表。

拉力试验机维护

　　拉力试验机应安装在清洁、干燥、无震动而且室温为20℃±10℃房间内，并注意到作梁弯曲试验和使用引伸计进行试验以及对设备的维修等在试验机周围应留出足够的空余面积。

　　*，安装

　　拉力试验机的主体及测力计，应安装在混凝土的基础上，基础尺寸根据外形及地基图规定，留出地脚螺

钉和下钳口丝杆用孔及其它电线安装管道等装置。基础的上平面应平整，用水平尺找正，待基础干燥后，再装上试验机。

　　①拉力试验机的安装及初步精度找正

　　将主体及测力计分别搬运到混凝土的基础上，根据外形及地基图调整好主体与测力计之间的距离并调整好方向，然后可用薄的小块铁块分别插入主体及测力计的底下部（与基础之间），用0.05/1000精度的方形水平仪进行分别找正。

　　主体的初步找正

　　可在两立柱的纵横两个不同位置上，用方形水平仪测量，不铅垂度不得大于0.3/1000，然后，可用方形水平仪靠在油缸外表面的纵横两位置，找正其铅垂度。

　　②拉力试验机精度找正

　　经过以上对试验机的初步精度找正后，接通油管、电源及灌油后进行初步运转试车，经试车情况良好时，再进行对试验机精度找正。用方形水平仪器靠在工作平台上，找正油缸铅垂度，调整或增减其机座下面的垫铁，使误差不得大于0.10/1000。试验机精度找好后，用水泥浆将机座下面的全部空隙填死，保持机座与水泥基础良好结合，防止在使用过程中因受震动而造成试验机的不水平。

　　地脚螺母浇固后，在水泥未干燥前，不准紧固地脚螺母和开动试验机。（水泥干燥时间一般不少于10－15天）待水泥*干燥后，紧固好运脚螺母，对试验机的安装精度进行复查，是否与找正精度相符合。如不符合应重新找正。拉力试验机在使用过程中，由于试验时的震动容易产生松动现象，所以拉力试验机使用一段时间后，应将有关零件加以紧固。

　　第二，接管

　　在安装主体与测力计相通的油管时，应首将油管内部用煤油洗净，保证油路中的清洁。应注意接处垫圈是否完整，以防高压时渗油。

　　第三，油的规格选用

　　在液压转动中，可采用N68精密机床液压油，亦可采用其它近似规格的油液其运动粘度为（100℃）11－14厘沲。

　　第四，灌油与排油

　　打开油箱上的空气滤清器，灌油注入油箱内，一次注入的油量约24公斤，所用之油类规格可参看油的规格介绍。放油时打开测力计左侧底部之油嘴即可，关于油的使用期限根据各地气候而决定，如发现油开始变质或污秽不能用时应换新油。

　　第五，接电

　　拉力试验机的电器装置在测力计内，供电为三相四线制，主体和测力计之间的电路采用插头连接，通电前应将电器箱内的灰尘和其它杂质清扫干净，在引入电源线后，按动测力计台面板上的“电源”按钮指示灯亮证明已开始供电，这时可按油泵启动按钮，观察电机转动方向，再按下钳口座升降按钮，检查下钳口座的升降动作是否与按钮上所示的文字相符，同时检查各限为开关是否起作用。

　　第六，润滑

　　可在下钳口丝杆上浇注润滑油，使丝杆与丝杆螺母得到润滑，机座上带有注油孔，是向油沲内注入机油润滑蜗杆之间，油沲内油液的刻度可用测油针测出，其油沲的高油位以下不超过测油针的下部扁部即可。测油针的下端部为油沲内油的低油位。

　　第七，油泵的初次运转及试车

　　按动测力计台面上的按钮即可开动或停止油泵转动。当安装后初次运转或变动电线接头时，都应检查油泵油路是否畅通。

　　第八，安全装置

　　拉力试验机主体油缸和液压夹头部门均装有保护溢流阀和限位开关。操作时必须注意事项：

　　①如果正在试验过程中，油泵突然停止工作，此时应将所加之负荷卸掉，使油压降低，检查后重新开动油泵进行试验，不应在高压下起动油泵或检查事故原因。

　　②如果在拉力试验机工作时，电器发生失灵，起动或停止按钮不起作用时，应立即切断电源，使试验机停止运转。

　　③禁止非操作该机人员上机操作。

　　第九，拉力试验机之保养

拉力试验机各部应经常擦拭干净，对没有喷漆的擦拭干净后应用棉纱沾少量的机油再擦一遍，以防止生锈，雨季期间更应注意擦拭，不用时用防尘罩罩起以防止尘土侵入。每次试验后试台下降，活塞不落到油缸底上，稍留一点距离，以利下次使用。测力计上所有活门不应打开放置，以免尘土进入内部，影响测量机构的灵敏性能。试验暂停时应将油泵电动机关闭。