試驗(yàn)機(jī)力值的測(cè)量

力值的測(cè)量

通過測(cè)力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)測(cè)量，zui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，即可通過測(cè)出其輸出電壓，從而測(cè)出力的大小。

對(duì)于傳感器，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)一步簡(jiǎn)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)單來說，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，我們通過測(cè)量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。

一般來說，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)過多路開關(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。

形變的測(cè)量

通過形變測(cè)量裝置來測(cè)量，它是用來測(cè)量試樣在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的形變。

該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過一系列傳動(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。再由處理器對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。

橫梁位移的測(cè)量

其原理同變形測(cè)量大致相同，都是通過測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來獲得橫梁的位移量。

使用方法

一、 試驗(yàn)操作規(guī)程

⒈ 使總開關(guān)接通電源。

⒉ 根據(jù)試樣，選用測(cè)量范圍，在擺桿上掛上或取下擺鉈并調(diào)整緩沖閥手柄，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)線。

⒊ 根據(jù)試樣形狀及尺寸把相應(yīng)的夾頭裝入上下鉗口座內(nèi)。

⒋ 在描繪器的轉(zhuǎn)筒上，卷壓好記錄紙（方格紙），此項(xiàng)只是需要時(shí)才進(jìn)行。

⒌ 開動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，擰開送油閥使試臺(tái)上升紙10毫米，然后關(guān)閉油閥，如果試臺(tái)已在升起位置時(shí)則不必先開油泵送油，僅將送油閥關(guān)好即可。

⒍ 將試樣一端夾于上鉗口中。

⒎ 開動(dòng)油泵調(diào)整指針對(duì)準(zhǔn)度盤零點(diǎn)。

⒏ 開動(dòng)下鉗口電動(dòng)機(jī)，將下鉗口升降到適當(dāng)高度，將試樣另一端夾在下鉗口中，須注意使試樣垂直。

⒐ 將推桿上的描繪筆放下進(jìn)入描繪準(zhǔn)備狀態(tài)（需描繪時(shí)才進(jìn)行）。

⒑ 按試驗(yàn)要求的加荷速度，緩慢地?cái)Q開送油閥進(jìn)行加荷試驗(yàn)。

⒒ 試樣斷裂后關(guān)閉油閥，并停止油泵電動(dòng)機(jī)。

⒓ 記錄需要數(shù)值并將描繪。

⒔ 打開回油閥，卸荷后被動(dòng)針撥回零點(diǎn)。

⒕ 取下斷裂后的試樣。

⒖ 壓縮及彎曲等試驗(yàn)可參照上述各項(xiàng)進(jìn)行操作。

二、 安裝、初次運(yùn)轉(zhuǎn)、保養(yǎng)及其他

⒈ 安裝

試驗(yàn)機(jī)安裝在清潔干燥而且溫度均勻的房屋內(nèi)同時(shí)應(yīng)考慮到在機(jī)器上作較長(zhǎng)的長(zhǎng)梁彎曲試驗(yàn)的可能性以及使用鏡式延伸計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)的可能性，所以在試驗(yàn)機(jī)的周圍應(yīng)留出足夠的空余面積。

試驗(yàn)機(jī)主體及測(cè)力計(jì)安裝時(shí)不需要特殊地基，只按地基圖作好一般地基并留出地腳螺絲孔澆固即可。

找試驗(yàn)機(jī)主體水平，可將水平儀放在油缸的外圓上按機(jī)座縱橫兩個(gè)位置及水平方向找好水平，用精度在0.10/1000毫米的水平儀找到±1格，不平時(shí)在底座下面加墊鐵來調(diào)整。

測(cè)力計(jì)頂上有兩個(gè)孔以備再安裝時(shí)穿鋼絲繩用。

測(cè)力計(jì)的水平很重要，找水平時(shí)使擺桿左側(cè)面與標(biāo)準(zhǔn)線板的刻線對(duì)齊，使其不動(dòng)，然后用彎尺靠在擺桿上部的大面上以0.1/1000毫米的水平儀放在彎尺上找到±2格。不對(duì)時(shí)在底座下面加墊鐵，并須是擺鉈與不掛擺鉈是指針均須對(duì)正零點(diǎn)不動(dòng)。

將測(cè)力計(jì)后上方鐵門打開檢查小線錘的線是否繞在指針同軸小齒輪的溝槽中，系線繩的長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，不能太長(zhǎng)或太短，其限度為zui長(zhǎng)不能碰到撤離記得橫隔板上，zui短為小齒輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)效錘不會(huì)碰到小齒輪。

⒉ 接管

在安裝主體與測(cè)力計(jì)相通的油管時(shí)，應(yīng)首先將油管用柴油洗凈，不使任何雜質(zhì)留在管內(nèi)，以保證油路中的清潔。

應(yīng)注意接頭墊圈是否完整，如不完整時(shí)應(yīng)取用本機(jī)器附帶的新墊圈裝好以防高壓時(shí)滲油。

⒊油的規(guī)格選用介紹

在液壓傳動(dòng)中應(yīng)采用的中等粘度礦物油。油內(nèi)要不含水、酸及其他混合物，在普通溫度下應(yīng)不分解、不變稠，并在灌入機(jī)器以前，油液必須經(jīng)過過濾。由于用油不當(dāng)，會(huì)使閥門和油路發(fā)生堵塞以及機(jī)器有可能產(chǎn)生振動(dòng)，這些都會(huì)影響試驗(yàn)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。油的參考規(guī)格：

比重：0.86—0.97

凝固點(diǎn)：-15℃到-20℃

根據(jù)實(shí)際情況也可采用國(guó)產(chǎn)30—50號(hào)機(jī)油

⒊灌油及放油

揭開測(cè)力計(jì)左側(cè)鐵門，可以看到鋼絲網(wǎng)濾油器，灌油時(shí)就通過此濾油器注入油箱內(nèi)，一次灌入的油量約28公升，以油箱外面上邊裝設(shè)之油位指示器為準(zhǔn)，所用之油類規(guī)格可參看油的規(guī)格選用介紹。

開始使用試驗(yàn)機(jī)之前，必須將從油箱到油泵管路中間裝設(shè)的活栓打開，活栓的刻線與管子成一直線時(shí)，表示油箱與油泵之間的油路暢通，如刻線與管子成正交時(shí)，則表示關(guān)閉。

放油時(shí)打開測(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)油開始混穢不能用時(shí)應(yīng)換新油，欲擦試油箱底部或東西掉入取出時(shí)先放凈油，卸下測(cè)力計(jì)左下方的圓蓋即可，完后須上好。

⒌接電

本試驗(yàn)機(jī)的電氣裝置配備在測(cè)力計(jì)內(nèi)，設(shè)有磁力啟動(dòng)器可用按鈕操縱，并有小型變壓器，輸入電源為380伏，輸出電壓為6伏，并在測(cè)力計(jì)正面右上方設(shè)有6.3伏小型指示燈一個(gè)。

本試驗(yàn)機(jī)出廠接線電源為380伏，磁力啟動(dòng)器線圈為380伏，從電源引來的電線，經(jīng)過測(cè)力計(jì)前罩接到接線板上.全部接線可參看本說明書中附帶之電氣線路，接好電源并打開油箱與油泵的通路獲栓，其他各部檢查完畢后，可開動(dòng)測(cè)力計(jì)臺(tái)面上的按鈕，試行運(yùn)轉(zhuǎn)油泵電動(dòng)機(jī)，觀察飛輪旋轉(zhuǎn)方向是否與飛輪箭頭方向一致，如不符合時(shí)應(yīng)調(diào)換電源接頭使其一致，再開動(dòng)下鉗口座升降用電動(dòng)機(jī)，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，再檢查個(gè)超程及超荷電鈕是否合用.

⒍潤(rùn)滑

主體底座上面的壓蓋上設(shè)有注油孔，通過該孔注油來潤(rùn)滑螺母，下鉗口座升降用絲杠的螺紋，根據(jù)使用情況應(yīng)該經(jīng)常潤(rùn)滑，以免磨損妨礙轉(zhuǎn)動(dòng).

主體安裝完畢后通過底座上面探油針的座孔，用漏斗向油池內(nèi)注入機(jī)油，注入的油深為30毫米，以探油針測(cè)出。

測(cè)力計(jì)內(nèi)主軸兩端之滾珠軸承，平時(shí)不準(zhǔn)設(shè)法注油潤(rùn)滑，以免日久產(chǎn)生油泥妨礙機(jī)構(gòu)的靈敏度，如果是使用年限較長(zhǎng)必須拆卸內(nèi)部時(shí)可用火油沖洗后放入極少量潤(rùn)滑油，但要足以能防止其銹蝕，裝好后一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力計(jì)重新校驗(yàn)之。

油泵上沒有一個(gè)螺絲堵，安裝好后，初用時(shí)將它擰開，向油泵內(nèi)部注入大量機(jī)油，以后如內(nèi)部機(jī)油因使用日久不良時(shí)，可將油泵下面螺絲堵擰開放出之，重新灌入，如果機(jī)器經(jīng)常使用時(shí)大約每月應(yīng)換一次。

⒎油泵的初次運(yùn)轉(zhuǎn)及試車

按動(dòng)測(cè)力計(jì)臺(tái)面上的電鈕即可開動(dòng)及停止油泵的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)安裝后初次運(yùn)轉(zhuǎn)或變動(dòng)電線接頭，在開動(dòng)前必須檢查油箱通向油泵通路之活栓是否打開及開動(dòng)后油泵皮帶輪的旋轉(zhuǎn)方向是否按箭頭指示的方向旋轉(zhuǎn)。

安裝油泵后的初次運(yùn)轉(zhuǎn)，先把油泵頂上的螺絲取下以與油箱內(nèi)相同的油用油壺對(duì)準(zhǔn)絲孔灌入，灌滿后再擰緊螺絲，以后如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部機(jī)油使用日久不良時(shí)可將油泵下面螺絲堵擰開放出，再重新灌入清潔的油，如果每天正常使用的話，大約每月抽一次較適當(dāng)。

當(dāng)油泵初次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，油泵內(nèi)部常存在一少部分空氣不能排出或者在某種情況下有空氣被吸入到油泵內(nèi)，那么油液的輸出便形成斷斷續(xù)續(xù)，因此荷載的增加也就不規(guī)則，指針會(huì)產(chǎn)生間歇現(xiàn)象，為了判斷這現(xiàn)象，可以將測(cè)力計(jì)側(cè)面蓋板卸下觀察，由送油閥流回油箱的油如果沒有什么悸動(dòng)現(xiàn)象，可以設(shè)想油泵是在正常的工作。

誤差調(diào)整

材料試驗(yàn)機(jī)是力學(xué)計(jì)量檢定中經(jīng)常遇到的儀器，JJG139－1999檢定規(guī)程中要求其示值允許誤差通常不超過±1%，計(jì)量部門對(duì)其進(jìn)行計(jì)量檢定時(shí)，其示值誤差主要通過以下幾種方式體現(xiàn)：

一、示值正偏差超差。

二、示值負(fù)偏差超差。

三、示值誤差在度盤上呈現(xiàn)“前正后負(fù)”或“前負(fù)后正”且個(gè)別點(diǎn)超差。

針對(duì)以上情況，筆者認(rèn)為該作如下調(diào)整：

*種情況：在確認(rèn)儀器安裝水平度符合規(guī)程要求后，首先要檢查工作部分的摩擦力是否過大，如果是，應(yīng)調(diào)整導(dǎo)輪間隙，消除摩擦力，必要時(shí)清洗工作油缸,如排除摩擦力影響后仍然存在正差，則應(yīng)將測(cè)力部分（讀數(shù)機(jī)構(gòu)）中的擺桿與推板連結(jié)軸套的緊固螺釘松開，將推板向內(nèi)側(cè)調(diào)整，固緊緊固螺釘后，由小度盤逐級(jí)檢定，反復(fù)數(shù)次，直至檢定合格，如果小度盤合格，而大、中度盤仍超差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加B鉈及C鉈的重量，直至檢定合格。

第二種情況：應(yīng)首先檢查測(cè)力活塞是否安裝正確，摩擦力是否過大，排除此原因后，將推板向外側(cè)調(diào)整，將小度盤調(diào)整合格，如大、中度盤仍超差，應(yīng)適當(dāng)減輕B鉈及C鉈的重量，直至檢定合格。

第三種情況：此時(shí)應(yīng)改變推板與齒桿頭接觸面的角度，該接觸面通常是用一塊平整的鋼片通過上下兩個(gè)螺釘固定在推板表面，調(diào)整方法是將兩個(gè)螺釘松開，用銅皮或者其他輕薄的金屬片墊在鋼片與推板之間的上側(cè)或下側(cè)（只能墊在一側(cè)），借以改變角度，反復(fù)檢定調(diào)整后直至合格。

主要技術(shù)指標(biāo)

⒈測(cè)量范圍：10-1000kN

⒉示值精度：±1%

⒊圓試樣夾持直徑：0-40mm/40-60mm

⒋扁試樣夾持厚度：0-40mm寬110mm

⒌主機(jī)外型尺寸：1050x700x2315mm

⒍橫梁升降速度：1~500mm/min

⒎控制臺(tái)外型尺寸：800x600x1130mm

⒏電源功率： 380V±10%

⒐主機(jī)重量：3500kg

試驗(yàn)機(jī)改造

試驗(yàn)機(jī)的滾珠絲杠依然良好，齒型帶傳動(dòng)如常，特殊結(jié)構(gòu)部分功能正常，引伸計(jì)仍可正常使用。

對(duì)于T型絲杠試驗(yàn)機(jī)，位移控制，單方向的力控制，單方向應(yīng)變控制正?？捎茫⑶铱蛻魷y(cè)試的試樣載荷恒定，應(yīng)變恒定。

一般對(duì)于小噸位T型絲杠試驗(yàn)機(jī)（100kN以下）不建議再做改造升級(jí)，因?yàn)椋F(xiàn)如今材料試驗(yàn)機(jī)的價(jià)格較從前更易于讓人接受。

成套的解決方案，從不同類型傳感器的使用，到指令和測(cè)量信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換，直至對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)字控制；而且可以選擇需要的數(shù)字控制模式。

此外，科新也可提供（電機(jī)）功放，試驗(yàn)機(jī)遙控單元，和試驗(yàn)應(yīng)用軟件來顯示試驗(yàn)值，試驗(yàn)曲線及其分析處理以及數(shù)據(jù)采集。

廣泛的應(yīng)用范圍包括：金屬，塑料，橡膠，食品，混凝土等材料的試驗(yàn)，因此用戶可根據(jù)自身需要選擇zui恰當(dāng)?shù)能浖K。當(dāng)然，有一些特殊試驗(yàn)要求*有別于常規(guī)的試驗(yàn)方法和測(cè)量，科新公司都樂于應(yīng)對(duì)此類特殊應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

對(duì)于常規(guī)的材料試驗(yàn)要求，科新公司可向用戶提供經(jīng)濟(jì)性的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。該軟件廣泛應(yīng)用于金屬，塑料和其它常用材料的拉伸和壓縮試驗(yàn)；其它試驗(yàn)種類還包括剪切試驗(yàn)，三點(diǎn)和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，尤其需要提到的是，該軟件還包括塊狀（程序段）加載功能。因此這個(gè)綜合軟件涵蓋了試驗(yàn)機(jī)的所有功能應(yīng)用。

標(biāo)準(zhǔn)顯示包括：試樣數(shù)量，測(cè)量值，zui小zui大值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，試驗(yàn)參量，均值，以及由試驗(yàn)所要求的某些參數(shù)顯示。

絲杠優(yōu)勢(shì)

⒈ 效率高，節(jié)約能源

由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)動(dòng)效率高。即如果驅(qū)動(dòng)同樣大的負(fù)載，采用滾珠絲杠可以使用更小的驅(qū)動(dòng)功率，從而可降低成本，節(jié)約能源。

⒉ 可實(shí)現(xiàn)高速傳動(dòng)

滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速傳動(dòng)。

⒊性高

滾珠絲杠是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)力矩小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)等爬行現(xiàn)象，能實(shí)現(xiàn)的微進(jìn)給。

⒋ 使用壽命長(zhǎng)

滾動(dòng)摩擦的表面損傷小，因此在清潔、潤(rùn)滑等條件符合時(shí)，滾珠絲杠的維持壽命高。

⒌ 無自鎖性

自鎖性一般與傳動(dòng)效率成反比，傳動(dòng)效率越高，自鎖性就越小，因此，滾珠絲杠幾乎沒有自鎖性。

⒍無側(cè)隙、剛性高

滾珠絲杠可加予壓，由于予壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性。

⒎ 試驗(yàn)機(jī)性價(jià)比高

滾珠絲杠一般來說價(jià)格稍微貴點(diǎn)，但是就其傳動(dòng)速率、使用壽命、性等特性綜合考慮，性價(jià)比是*的。