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技術(shù)文章
Technical articles| 伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，國(guó)力的增強(qiáng)，各類新材料層出不窮，原有材料的性能也有了進(jìn)一步的提高，使用面也在不斷的擴(kuò)大，因而對(duì)材料的檢驗(yàn)也提出了更高的要求。材料試驗(yàn)機(jī)由過(guò)去的手動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī)一統(tǒng)天下，發(fā)展到今天，多種控制模式并存，性能特點(diǎn)各異，百花齊放的時(shí)代。在這琳瑯滿目的試驗(yàn)機(jī)中，如何選擇一款適合自己特點(diǎn)的試驗(yàn)機(jī)是大多數(shù)用戶所關(guān)心的事。由于目前絕大多數(shù)的材料試驗(yàn)都是靜力學(xué)性能試驗(yàn)，為此，僅針對(duì)目前市場(chǎng)上的常見(jiàn)試驗(yàn)機(jī)的性能特點(diǎn)做一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比分析，提出一個(gè)選型原則，供大家參考。 一、常見(jiàn)材料試驗(yàn)機(jī)的種類 目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的材料試驗(yàn)機(jī)主要有兩大系列，四種類型： 1、 液壓系列： 手動(dòng)液壓試驗(yàn)機(jī) 電液伺服液壓材料試驗(yàn)機(jī) 2、 電子系列： 常規(guī)電子試驗(yàn)機(jī) 高性能電子材料試驗(yàn)機(jī) 它們的性能各異，優(yōu)缺點(diǎn)并存，各有各的用戶群體。 二、性能特點(diǎn) 1、液壓系列 1 手動(dòng)液壓材料試驗(yàn)機(jī) 手動(dòng)液壓材料試驗(yàn)機(jī)主要采用簡(jiǎn)易高壓油源作為動(dòng)力源，手動(dòng)調(diào)整閥作為控制元件，并進(jìn)行人工手動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載，因而，它屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。由于受油源流量及主機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，它的油缸活塞行程較小，常見(jiàn)的一般在300mm左右，它的試驗(yàn)速度一般也較小。受價(jià)格因素的影響，測(cè)力傳感器一般采用壓力傳感器（大噸位基本采用壓力傳感器）。因而，精度較低，量程較小，一般精度為1級(jí)或2級(jí)，量程一般為4%-100%F.S。受油缸摩擦力的影響，噸位一般很難做到很小，小為5T。但由于它所*的低價(jià)及大噸位的特點(diǎn)，目前，在成品檢驗(yàn)、單一材料指標(biāo)的測(cè)試中還在大量使用。 2電液伺服類材料試驗(yàn)機(jī) 它主要采用了精密高壓油源作為動(dòng)力源，使用伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)控制，因而控制性能較高，一般可實(shí)現(xiàn)載荷、應(yīng)變、位移三種控制模式。同手動(dòng)液壓材料試驗(yàn)機(jī)一樣，受油源流量的限制，他的試驗(yàn)速度較低。由于采用閉環(huán)自動(dòng)控制，系統(tǒng)剛度成了整個(gè)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。*，液體的剛度是比較低的，為了盡可能的減少液體對(duì)整機(jī)剛度的影響，一般電液伺服試驗(yàn)機(jī)的行程都不大，同樣受整機(jī)剛度的影響，電液伺服類試驗(yàn)機(jī)的噸位都不可能做的很小，基本上都在一噸以上。但由于它有多種控制模式，因而具有使用靈活，性能較高的特點(diǎn)。 2、 電子系列 1 常規(guī)電子類材料試驗(yàn)機(jī) 常規(guī)電子主要采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，絲杠、絲母作為執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)移動(dòng)橫梁的速度控制，它的試驗(yàn)速度范圍可進(jìn)行調(diào)整，以RGM-200為例，它的試驗(yàn)速度可達(dá)0.001mm/min-1000mm/min，速比可達(dá)100萬(wàn)倍之多，試驗(yàn)行程可按需要而定，zui大可達(dá)幾米。這是液壓類試驗(yàn)機(jī)無(wú)論如何也實(shí)現(xiàn)不了的。隨著電子技術(shù)的發(fā)展及伺服電機(jī)性能的提高，電子所采用的電機(jī)從早期的直流伺服電機(jī)到現(xiàn)在的更多的采用交流伺服電機(jī)，從早期的功率元件選用可控硅進(jìn)行移相觸發(fā)控制到今天的采用多種功率模塊實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制控制，電子的性能有了質(zhì)的飛躍，人們心目中的電子故障率高，性能較差的情況已經(jīng)不復(fù)存在了。由于常規(guī)電子實(shí)驗(yàn)機(jī)采用速度控制，因而對(duì)系統(tǒng)剛度的要求不高，這樣就為小噸位試驗(yàn)機(jī)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利的條件。從目前、國(guó)內(nèi)的情況看，一噸以下試驗(yàn)機(jī)基本上都為常規(guī)的電子試驗(yàn)機(jī)。它的用途zui廣，。 2高性能電子類試驗(yàn)機(jī) 高性能電子類試驗(yàn)機(jī)與常規(guī)的電子試驗(yàn)機(jī)一樣，它也采用伺服電機(jī)作為動(dòng)力源，絲杠、絲母作為執(zhí)行部件，它與常規(guī)電子試驗(yàn)機(jī)所不同的是它的控制方式可為載荷控制，也可為應(yīng)變控制或位移控制。除了具有常規(guī)電子的速度寬，行程大的特點(diǎn)外，還具有電液伺服類試驗(yàn)機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，因而它是目前性能的材料試驗(yàn)機(jī)。目前，這類試驗(yàn)機(jī)的*基本上都采用德國(guó)Doli公司生產(chǎn)的EDC 120系列作為核心控制部件。當(dāng)然，這類試驗(yàn)機(jī)也有它的缺點(diǎn)。由于具有載荷、應(yīng)變、位移三種控制模式，因而整機(jī)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的剛度有直接的關(guān)系，而試樣剛度又直接影響系統(tǒng)的剛度。所以當(dāng)所做試驗(yàn)的試樣種類較多時(shí)，整機(jī)剛度的變化就會(huì)很大，這樣就很難保證所有的試驗(yàn)都能夠正常進(jìn)行。為了滿足全部的試驗(yàn)都能夠正常進(jìn)行，就需隨時(shí)調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)（P，I，D參數(shù)），這對(duì)于非自動(dòng)控制專業(yè)的人來(lái)說(shuō)是有一定難度的，這樣也就不能*發(fā)揮這類試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)勢(shì)。這類試驗(yàn)機(jī)的價(jià)格比較高。 三、選型 在上文中，主要分析了幾種常見(jiàn)的試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，下文將針對(duì)實(shí)際工作中的情況介紹一下針對(duì)不同類型的試驗(yàn)如何選擇試驗(yàn)機(jī)的類型。 1、常規(guī)液壓材料試驗(yàn)機(jī) 由于常規(guī)液壓材料試驗(yàn)機(jī)價(jià)格低、操作簡(jiǎn)單、大噸位的特點(diǎn)，一般在進(jìn)行結(jié)構(gòu)部件試驗(yàn)或簡(jiǎn)單的材料性能試驗(yàn)時(shí)，可選用此類型的試驗(yàn)機(jī)。如各類建筑結(jié)構(gòu)部件的破壞性試驗(yàn)，或用來(lái)測(cè)試某些材料的單一性能指標(biāo)（如鋼筋的拉伸強(qiáng)度等）。 2、電液伺服類材料試驗(yàn)機(jī) 由于電液伺服類材料試驗(yàn)機(jī)具有三種控制模式，因此它的性能較好，但由于它所固有的行程小，速度低的缺點(diǎn)，一般不適用于要求高速拉伸的橡膠試驗(yàn)及延伸率較大的塑料、高分子材料試驗(yàn)。另外，當(dāng)材料的品種較多時(shí)，因需要經(jīng)常的調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)（P、I、D參數(shù)），為了降低對(duì)操作人員的要求，不宜選用此類試驗(yàn)機(jī)。而在需要恒應(yīng)力或恒應(yīng)變?cè)囼?yàn)時(shí)選用它是*的選擇，如水泥、建材類試樣。金屬類試樣也可使用此類試驗(yàn)機(jī)。 3、常規(guī)電子類材料試驗(yàn)機(jī) 此類試驗(yàn)機(jī)是目前的一個(gè)品種，它的用途zui廣，使用范圍zui大。從對(duì)低速要求*的碳化硅試樣到高速性能要求較高的橡膠類試樣都可選用此試驗(yàn)機(jī)，這類試驗(yàn)機(jī)從對(duì)行程要求不大的壓縮類試驗(yàn)到行程要求*的特種橡膠、高分子材料試驗(yàn)都能夠滿足。另外，由于它*的速度控制模式對(duì)系統(tǒng)剛度的要求不高，因此它的使用很簡(jiǎn)單，不需要因改變?cè)囼?yàn)材料進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整，因而對(duì)試驗(yàn)員的要求不高。它靈活的夾具配置、傳感器的擴(kuò)展，對(duì)實(shí)現(xiàn)多材料試驗(yàn)提供了可能，真正實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。但由于它的控制模式較為單一，因此不適用做恒應(yīng)力、恒應(yīng)變類試驗(yàn)。 4、高性能電子類材料試驗(yàn)機(jī) 它是目前性能的一類材料試驗(yàn)機(jī)，可滿足各類材料試驗(yàn)的要求，但由于價(jià)格較高，而絕大多數(shù)的材料試驗(yàn)都為常規(guī)指標(biāo)的試驗(yàn)。因而在大多數(shù)情況下，它的性能并不能得到充分的發(fā)揮，因此性價(jià)比并不高。另外，由于它的整機(jī)穩(wěn)定性與試樣有關(guān)，因此對(duì)不同試樣需經(jīng)常調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，這就對(duì)試驗(yàn)機(jī)的操作人員提出了較高的要求。由于這些原因，該類型的試驗(yàn)機(jī)*并不大，一般在一些特殊場(chǎng)合使用。如各大專院校、科研院所在進(jìn)行新材料的研究時(shí)選用。另外，在一些既需要寬的速度范圍，又需要大行程場(chǎng)合，且需進(jìn)行恒應(yīng)力、恒應(yīng)變?cè)囼?yàn)時(shí)才會(huì)使用。 三、試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn) 常規(guī)電子試驗(yàn)機(jī)是性能價(jià)格比zui高的，因而就這一類型試驗(yàn)機(jī)的主要性能特點(diǎn)如下: 一、主機(jī)方面： 1、 具有多種外型結(jié)構(gòu)： 1 單柱機(jī)：體積小巧，價(jià)格低廉，適用于單一的低噸位試樣，一般在500kg以下。 2 臺(tái)式機(jī)：體積較小，價(jià)格較低，可擴(kuò)展性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，一般在3T以下。 3 豪華落地式：外型美觀大方，可于國(guó)外機(jī)型相媲美，可擴(kuò)展性好，安裝方便，價(jià)格適中，目前該機(jī)型有兩種外型結(jié)構(gòu)，1T以下和3T以下兩種。 4 大噸位門(mén)式機(jī)：這類機(jī)型剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適應(yīng)面寬，價(jià)格比電液伺服類略低，擴(kuò)展性很好，是金屬類試驗(yàn)的機(jī)型，目前zui大可達(dá)60T。 2、 減速系統(tǒng)： 采用同步圓弧齒形帶多級(jí)減速，它具有安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，壽命長(zhǎng)，效率高（可達(dá)85%），噪音低的特點(diǎn)。 3、 電機(jī)采用日本松下交流伺服電機(jī)，具有好的配套性（電機(jī)與電機(jī)伺服器配套生產(chǎn)）， 無(wú)碳刷、壽命長(zhǎng)、易維護(hù)、防爆的特點(diǎn)。 二、控制器方面 1、 具有獨(dú)立完善的操作控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自主控制，也可與計(jì)算機(jī)配套操作。自主操作時(shí)界面為漢字界面，簡(jiǎn)單易懂，并可顯示各類參數(shù)及結(jié)果曲線，并能夠打印出漢字報(bào)告及曲線。 2、 極寬的速度控制范圍，zui寬可達(dá)到0.001mm/min-2000mm/min（高速與主機(jī)結(jié)構(gòu)噸位有關(guān)），這是因?yàn)椴捎昧?位置脈沖控制技術(shù)。 3、 目前，寬的單一配置的測(cè)量范圍可達(dá)0.2%-100%，zui小分辨率35萬(wàn)分之一，真正實(shí)現(xiàn)一級(jí)多用。 4、 模擬放大器采用多種通道方案，為擴(kuò)展配置提供了先決條件。 5、 方便、實(shí)用且功能強(qiáng)大的可移動(dòng)操作盒，不但能夠?qū)崿F(xiàn)多種速度的橫梁移動(dòng)控制，還可隨時(shí)切換控制方式，常動(dòng)方式與點(diǎn)動(dòng)方式相互切換，當(dāng)與電腦計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用時(shí)，可直接起計(jì)動(dòng)電腦計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。 三、軟件 1、 良好的用戶界面，菜單式的功能選擇； 2、 數(shù)據(jù)庫(kù)程序結(jié)構(gòu)； 3、 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)算法選擇； 4、 用戶自定義功能，可滿足不同情況下的各類試驗(yàn)要求，如定義彈性參數(shù)，定義壓縮比，定義修約規(guī)則，定義非比例應(yīng)力，選擇曲線圖的x-y坐標(biāo)函數(shù)等； 5、 開(kāi)放的程序結(jié)構(gòu)，具有用戶二次開(kāi)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)用戶自行軟件升級(jí)； 6、 強(qiáng)大的報(bào)告輸出能力。使用水晶報(bào)表產(chǎn)生結(jié)果報(bào)告； 7、 常見(jiàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，可用直方圖直觀顯示； 8、 一鍵式遠(yuǎn)程控制試驗(yàn)功能； 9、 具有結(jié)果在曲線圖上直觀顯示的功能； 上海百若試驗(yàn)儀器有限公司相關(guān)產(chǎn)品：試驗(yàn)機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、材料試驗(yàn)機(jī)、拉力試驗(yàn)機(jī)，歡迎廣大新老客戶咨詢?cè)L問(wèn)。 |
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