材料試驗機的發展及種類選型

材料試驗機的發展及種類選型
一、材料試驗機概述
試驗機行業已有五十多年的發展史，隨著各行各業對試驗機產品需求的增長，隨著我國生產制造水平的不斷提高和測試技術的飛速發展，目前生產試驗機的公司和企業已遍布全國各地，生產著幾百種規格、型號和系列的試驗機產品。試驗機行業主要生產制造以下八類產品：
1.金屬材料試驗機；（應用領域：金屬的拉伸、壓縮等物理性能的測量）　　
2.非金屬材料試驗機：（應用領域：塑膠、橡膠、等非金屬物件的物理性能測試）
3.力與變形測試儀器（包括：力傳感器、測力儀、位移傳感器、引伸計、加速度計等）；　
4.包裝件與工藝性能試驗機（包括：包裝件跌落試驗機、包裝件沖擊試驗機、摩擦磨損試驗機、彎折試驗機、校直機等）；
5.平衡機（包括現場平衡儀，主要用于測量水平）；　　
6.振動臺（包括沖擊臺與碰撞試驗臺）；　　
7.無損檢測儀器（磁粉探傷機、X射線探傷機、γ射線探傷機、超聲探傷儀、渦流探傷儀、聲發射檢測儀等）；　　
8.試驗機功能附件和與試驗機相關的試驗儀器與設備。
二、試驗機選型
一般企業購買電子材料試驗機是用來做拉伸、壓縮、彎曲、摩擦、剝離/撕裂等實驗。
1.機型的選擇:首先確定所需要測試的zui大力值,zui大力值在2KN以下,一般選用單立柱電子拉力試驗機.大于2KN到50KN一般選用雙立柱的臺式電子材料試驗機,在50KN以上是選用落地式電子材料試驗機.
2.試驗機的試驗速度和高度選擇:根據所要測的產品的性能，大致確定試驗機的試驗速度，（是購買可以設定速度的試驗機型）。了解試驗所需要的試驗空間.試驗要求的橫梁位移和垂直試驗空間,（一般情況，橫梁位移898mm,垂直試驗空間1067mm）.如果是彈性體的試驗,橫梁位移和垂直試驗空間會要求高一點.具體情況需要按照實驗要求來定。
3.載荷傳感器的選擇:根據自己所做實驗的要求選擇合適的傳感器，傳感器選擇的原則是所做實驗的zui小力值不能小于傳感器zui大量程的10%，否則就需要選擇不同量程的傳感器。
注：一般情況下傳感器zui大量程的10%以下的度不穩定，測量出來的數據不準確。
4.試驗機柔度的選擇:任何機械系統受力后都會發生變形，不管是多么輕微的變形，這種變形被稱為柔度。并且可以在試驗結果中導致嚴重的誤差。特別是在小行程要求的高載荷試驗中。所以，在試驗機選擇時，應選擇橫梁、載荷傳感器和夾具的剛度比較高的試驗機，以保證實驗結果的正確性。
5.夾具的選擇:夾具的選擇應該遵循：試樣不會滑動、不會造成夾片斷裂，并且確保所施力的軸對稱性的原則。有些情況下，夾持要求非常特別，會需特別設計的夾具或工裝來滿足特殊的試驗標準。
三、試驗機使用過程中的問題和解決辦法
1、試驗機失速或者不動
①電機尾部的光電開關在長時間運行后，一側的接受部位被磨損
解決辦法：更換光電開關
②軟件參數設定出現問題
解決辦法：重新設定軟件的參數
2、試驗機力值零點波動（零點漂移）
試驗機在使用幾年后，力值零點一般會出現上下波動
①油路堵塞（一般是在靜止不動時，出現零點波動）        
解決辦法：重新更換油，清洗油路
②機器所用電壓不穩定
解決辦法：使用穩壓器調整電壓
③傳感器有碰撞損傷過
解決辦法：
a、重新更換傳感器
b、對試驗機進行重新設置。
3、試驗機測量結果產生誤差
電子試驗機
①主機部分
主機部分安裝不水平，將會使工作活塞和工作油缸壁產生摩擦力，從而產生誤差。一般表現為正差，并且隨著載荷的增加，產生的誤差逐漸較小
②測力計部分
測力計部分安裝不水平，將會使擺軸軸承之間產生摩擦力，一般變現為負差。
以上兩種誤差對小負荷測量的影響比較大，對大負荷測量的影響比較小。
解決辦法：a、首先檢查試驗機安裝是否水平，對主機用框式水平尺在工作油缸（或立柱）外圈相互垂直的兩個方向找平。
b、對測力計在擺桿正面調整測力計前后水平，將擺桿邊緣與內側刻線對齊固定，用水平尺靠在擺桿側面調整機體左右水平。
液壓試驗機
①主機部分
主機部分產生摩擦力除了安裝不水平外，還有可能來自于油缸內部，油缸內部有雜物或油的粘度過大，都會產生摩擦力，影響測量結果。
②測力計部分
測力計產生摩擦阻力的原因較多，如測力油缸與測力活塞之間有臟物，油的粘度過大，指示裝置上的從動針摩擦力大，齒輪齒桿上有油污、臟物或齒桿上限位片壓得過緊，測力活塞皮帶磨損斷裂等。
解決辦法：a、對油缸內臟物可放油清洗并更換粘度適宜的機油
b、測力計指示裝置從動針摩擦力過大，齒輪齒桿過臟，可用汽油清洗并調整壓緊螺絲及齒桿上限位片，更換測力活塞上的皮帶
四、試驗機的工作原理
試驗機是現代電子技術與機械傳動技術相結合的產物，是充分發揮了機電各自特長而構成的大型精密測試儀器，可對各種材料進行拉伸、壓縮、彎曲等多項性能試驗，且有測量范圍寬、精度高、響應快等特點。工作可靠，效率高，可對試驗數據進行實時顯示記錄、打印。
試驗機是由測量系統、驅動系統、控制系統、及電腦等結構組成。
1、測量系統
1）力值測量
通過測力傳感器、放大器和數據處理系統來實現測量。zui常用的測力傳感器是應變片式傳感器，當外力作用在傳感器上時，引起傳感器輸出電壓的變化，而傳感器輸出的電壓通過放大器和數據處理系統。將電信號轉化成數值，即所施加力的大小
2）變形的測量
通過變形測量裝置來測量，它是用來測量試樣在試驗過程中產生的形變。
該裝置上有兩個夾頭，經過一系列傳動機構與裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當兩夾頭間的距離發生變化時，帶動光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器就會有脈沖信號輸出。再由單片機對此信號進行處理，就可以得出試樣的變形量。
3）橫粱位移的測量
其原理同變形測量大致相同，都是通過測量光電編碼器的輸出脈沖數來獲得橫梁的位移量。
2、驅動系統
主要是用于試驗機的橫梁移動，其工作原理是由伺服系統控制電機，電機經過減速箱等一系列傳動機構帶動絲桿轉動，從而達到控制橫梁移動的目的。通過改變電機的轉速，可以改變橫梁的移動速度。
3、控制系統
顧名思義，就是控制試驗機運作的系統，人們通過操作臺可以控制試驗機的運作，通過顯示屏可以獲知試驗機的狀態及各項試驗參數，若該機帶有電腦的話，也可以由電腦實現各項功能并進行數據處理分析、試驗結果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過計算機背后的串口（COM號）進行通信，此技術比較成熟、可靠，使用方便。
4、電腦
用來采集和分析數據，進入試驗界面后，電腦會不斷采集各樣試驗數據，實時畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數及輸出報表。
我根據自己的工作經驗和搜集的一些資料，總結了試驗機的一些知識，請大家幫忙看看，還有什么地方需要改進的。