萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)是集拉伸、壓縮、彎曲等功能于一體的材料試驗(yàn)機(jī),主要用于金屬、非金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn),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(mén)的理想檢測(cè)設(shè)備。
電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)采用電機(jī)、油泵和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)試件加載,通過(guò)多種控制方式如力控、位移控、變形控等對(duì)試樣施加一定的力,通過(guò)計(jì)算機(jī)電子測(cè)控系統(tǒng),采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù),從而進(jìn)一步得到被測(cè)對(duì)象的力學(xué)性能參數(shù)。
萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)其實(shí)就分為兩大結(jié)構(gòu):主機(jī)、控制(原油)部分(包含電氣和軟件)。主機(jī)主要實(shí)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﹦?dòng)力來(lái)源,實(shí)現(xiàn)力的傳動(dòng)、以及傳動(dòng)方式,數(shù)據(jù)的采集、分析。
主機(jī)主要是由機(jī)座、試臺(tái)、油缸、傳遞負(fù)荷的框架(包含上、下夾頭)、絲杠、光杠、移動(dòng)橫梁、電機(jī)組件、自動(dòng)找平裝置等構(gòu)件組成。
1)電氣部分
a. 強(qiáng)電
強(qiáng)電部分,一般小噸位的(1000kN或者更大量程)以下的萬(wàn)能機(jī)或者壓力機(jī)電路基本都一樣,對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)可能覺(jué)得很復(fù)雜,但是對(duì)于一名初級(jí)電工或者電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)很簡(jiǎn)單,都是一些入門(mén)電路,一眼就能看明白,其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的拖動(dòng)過(guò)程,主要涉及到油泵電機(jī)的啟停,橫梁電機(jī)的順逆啟動(dòng)(調(diào)節(jié)試驗(yàn)空間),液壓鉗口的夾緊與松開(kāi)(夾持松開(kāi)試樣),配合按鈕、限位等電子元器件一個(gè)電路基本就完成了。
對(duì)于稍微大點(diǎn)噸位的機(jī)子才會(huì)有所不同,也無(wú)非是增加了星三角延時(shí)啟動(dòng),近遠(yuǎn)控切換,等等,再?gòu)?fù)雜點(diǎn)引入plc就另當(dāng)別論了。所以對(duì)于這一部分我們不必過(guò)于追求,都是一些基本配置,所有萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)必備的部分。
b. 弱電部分
弱電部分主要由測(cè)控儀(控制器)、傳感器、拉線編碼器、引伸計(jì)、比例閥(或者伺服閥)、采集卡,組成。
萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)從現(xiàn)如今的市場(chǎng)發(fā)展情況看,基本可以分為兩種:液壓傳動(dòng)和伺服電機(jī)傳動(dòng)。
液壓傳動(dòng)
優(yōu)點(diǎn):經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,價(jià)格好多檢測(cè)單位都能接受,能實(shí)現(xiàn)較大負(fù)載。
缺點(diǎn):受環(huán)境影響比較大,維護(hù)麻煩,控制精度差。
伺服電機(jī)控制
優(yōu)點(diǎn):由于采用了伺服驅(qū)動(dòng)器加伺服電機(jī),通過(guò)相位可以達(dá)到準(zhǔn)確控制,控制精度比較高,易于維護(hù)。
缺點(diǎn):造價(jià)高,扭矩小,大噸位負(fù)載實(shí)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(jī)、油泵電機(jī)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(jī)的力量源泉,通過(guò)她源源不斷的把動(dòng)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(guò)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(shuō)法,為的是更容易理解。
現(xiàn)實(shí)中是,根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康?,給定一目標(biāo)值,或者無(wú)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(biāo)值,速度,點(diǎn)擊運(yùn)行,軟件會(huì)發(fā)送一系列指令到電路,通過(guò)AD和DA轉(zhuǎn)換成與之相匹配的信號(hào)給伺服閥,液壓油通過(guò)伺服閥調(diào)節(jié)流量大小推動(dòng)油缸活塞做功,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加載過(guò)程。
這其實(shí)只是一次簡(jiǎn)單的開(kāi)環(huán)過(guò)程,實(shí)際使用中我們?yōu)榱诉_(dá)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(jìn)的軟件算法,真實(shí)再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)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。
在上下橫梁之間形成拉伸空間,可以實(shí)現(xiàn)試樣拉伸變形,下橫梁和試臺(tái)之間形成壓縮空間,可以實(shí)現(xiàn)試樣的壓縮、彎曲、剪切等變形,我們通過(guò)安裝在機(jī)座底部的減速機(jī)移動(dòng)橫梁調(diào)整試驗(yàn)空間,啟動(dòng)油泵,裝好式樣,運(yùn)行軟件發(fā)送指令,來(lái)自油源的高壓油通過(guò)伺服閥(比例閥)送至油缸,油缸活塞把力傳遞給固定在試臺(tái)下面的載荷傳感器,再由載荷傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給測(cè)量系統(tǒng),通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析,從而得出試驗(yàn)結(jié)果。