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拉力試驗(yàn)機(jī)的系統(tǒng)和維護(hù)

電子拉力試驗(yàn)機(jī)是由測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結(jié)構(gòu)組成。

一、測(cè)量系統(tǒng)

　　1、力值的測(cè)量

　　通過(guò)測(cè)力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，常用的測(cè)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(guó)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(gè)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(shí)，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(cè)量電路中，即可通過(guò)測(cè)出其輸出電壓，從而測(cè)出力的大小。

　　對(duì)于電子拉力試驗(yàn)機(jī)傳感器，一般采用差動(dòng)全橋測(cè)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(shí)，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(lái)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(jìn)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(guò)測(cè)量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。

　　一般來(lái)說(shuō)，傳感器的輸出信號(hào)都是非常微弱的，通常只有幾個(gè)mV，如果我們直接對(duì)此信號(hào) 進(jìn)行測(cè)量，是非常困難的，并且不能滿足高精度測(cè)量要求。因此必須通過(guò)放大器將此微弱 信號(hào)放大，放大后的信號(hào)電壓可達(dá)10V，此時(shí)的信號(hào)為模擬信號(hào)，這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)多路 開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測(cè)量告一段落。

　　2、變形的測(cè)量：通過(guò)變形測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量，它是用來(lái)測(cè)量試樣在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的形變。

　　該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過(guò)一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與裝在測(cè)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(shí)，帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會(huì)有脈沖信號(hào)輸 出。再由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。

　　3、橫粱位移的測(cè)量：其原理同變形測(cè)量大致相同，都是通過(guò)測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖 數(shù)來(lái)獲得橫梁的位移量。

二、電子拉力試驗(yàn)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

　　主要是用于試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱等一 系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以 改變橫梁的移動(dòng)速度。

三、控制系統(tǒng)

　　顧名思義，就是控制試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng)，人們通過(guò)操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作，通過(guò)顯 示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，若該機(jī)帶有電腦的話，也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各 項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。

　　試驗(yàn)機(jī)同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過(guò)計(jì)算機(jī)背后的串口 （COM號(hào)）進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。

四、電腦

　　用來(lái)采集和分析數(shù)據(jù)，進(jìn)入試驗(yàn)界面后，電腦會(huì)不斷采集各樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫出試驗(yàn)曲 線，自動(dòng)求出各試驗(yàn)參數(shù)及輸出報(bào)表。

拉力試驗(yàn)機(jī)維護(hù)

　　拉力試驗(yàn)機(jī)應(yīng)安裝在清潔、干燥、無(wú)震動(dòng)而且室溫為20℃±10℃房間內(nèi)，并注意到作梁彎曲試驗(yàn)和使用引伸計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)以及對(duì)設(shè)備的維修等在試驗(yàn)機(jī)周圍應(yīng)留出足夠的空余面積。

　　*，安裝

　　拉力試驗(yàn)機(jī)的主體及測(cè)力計(jì)，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?；A(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(yàn)機(jī)。

　　①拉力試驗(yàn)機(jī)的安裝及初步精度找正

　　將主體及測(cè)力計(jì)分別搬運(yùn)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(cè)力計(jì)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(cè)力計(jì)的底下部（與基礎(chǔ)之間），用0.05/1000精度的方形水平儀進(jìn)行分別找正。

　　主體的初步找正

　　可在兩立柱的縱橫兩個(gè)不同位置上，用方形水平儀測(cè)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(yàn)機(jī)精度找正

　　經(jīng)過(guò)以上對(duì)試驗(yàn)機(jī)的初步精度找正后，接通油管、電源及灌油后進(jìn)行初步運(yùn)轉(zhuǎn)試車，經(jīng)試車情況良好時(shí)，再進(jìn)行對(duì)試驗(yàn)機(jī)精度找正。用方形水平儀器靠在工作平臺(tái)上，找正油缸鉛垂度，調(diào)整或增減其機(jī)座下面的墊鐵，使誤差不得大于0.10/1000。試驗(yàn)機(jī)精度找好后，用水泥漿將機(jī)座下面的全部空隙填死，保持機(jī)座與水泥基礎(chǔ)良好結(jié)合，防止在使用過(guò)程中因受震動(dòng)而造成試驗(yàn)機(jī)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(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)。（水泥干燥時(shí)間一般不少于10－15天）待水泥*干燥后，緊固好運(yùn)腳螺母，對(duì)試驗(yàn)機(jī)的安裝精度進(jìn)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(yàn)機(jī)在使用過(guò)程中，由于試驗(yàn)時(shí)的震動(dòng)容易產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象，所以拉力試驗(yàn)機(jī)使用一段時(shí)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(cè)力計(jì)相通的油管時(shí)，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(shí)滲油。

　　第三，油的規(guī)格選用

　　在液壓轉(zhuǎn)動(dòng)中，可采用N68精密機(jī)床液壓油，亦可采用其它近似規(guī)格的油液其運(yùn)動(dòng)粘度為（100℃）11－14厘沲。

　　第四，灌油與排油

　　打開(kāi)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(shí)打開(kāi)測(cè)力計(jì)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(kāi)始變質(zhì)或污穢不能用時(shí)應(yīng)換新油。

　　第五，接電

　　拉力試驗(yàn)機(jī)的電器裝置在測(cè)力計(jì)內(nèi)，供電為三相四線制，主體和測(cè)力計(jì)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(dòng)測(cè)力計(jì)臺(tái)面板上的“電源”按鈕指示燈亮證明已開(kāi)始供電，這時(shí)可按油泵啟動(dòng)按鈕，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，再按下鉗口座升降按鈕，檢查下鉗口座的升降動(dòng)作是否與按鈕上所示的文字相符，同時(shí)檢查各限為開(kāi)關(guān)是否起作用。

　　第六，潤(rùn)滑

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

　　第七，油泵的初次運(yùn)轉(zhuǎn)及試車

　　按動(dòng)測(cè)力計(jì)臺(tái)面上的按鈕即可開(kāi)動(dòng)或停止油泵轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)安裝后初次運(yùn)轉(zhuǎn)或變動(dòng)電線接頭時(shí)，都應(yīng)檢查油泵油路是否暢通。

　　第八，安全裝置

　　拉力試驗(yàn)機(jī)主體油缸和液壓夾頭部門均裝有保護(hù)溢流閥和限位開(kāi)關(guān)。操作時(shí)必須注意事項(xiàng)：

　　①如果正在試驗(yàn)過(guò)程中，油泵突然停止工作，此時(shí)應(yīng)將所加之負(fù)荷卸掉，使油壓降低，檢查后重新開(kāi)動(dòng)油泵進(jìn)行試驗(yàn)，不應(yīng)在高壓下起動(dòng)油泵或檢查事故原因。

　　②如果在拉力試驗(yàn)機(jī)工作時(shí)，電器發(fā)生失靈，起動(dòng)或停止按鈕不起作用時(shí)，應(yīng)立即切斷電源，使試驗(yàn)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　③禁止非操作該機(jī)人員上機(jī)操作。

　　第九，拉力試驗(yàn)機(jī)之保養(yǎng)

拉力試驗(yàn)機(jī)各部應(yīng)經(jīng)常擦拭干凈，對(duì)沒(méi)有噴漆的擦拭干凈后應(yīng)用棉紗沾少量的機(jī)油再擦一遍，以防止生銹，雨季期間更應(yīng)注意擦拭，不用時(shí)用防塵罩罩起以防止塵土侵入。每次試驗(yàn)后試臺(tái)下降，活塞不落到油缸底上，稍留一點(diǎn)距離，以利下次使用。測(cè)力計(jì)上所有活門不應(yīng)打開(kāi)放置，以免塵土進(jìn)入內(nèi)部，影響測(cè)量機(jī)構(gòu)的靈敏性能。試驗(yàn)暫停時(shí)應(yīng)將油泵電動(dòng)機(jī)關(guān)閉。