試驗機力值的測量

力值的測量

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。

所謂應變片式傳感器，就是由【應變片】、彈性元件和某些附件（補償元件、防護罩、接線插座、加載件組成），能將某種機械量變成電量輸出的器件。應變片式的拉、壓力傳感器國內外種類繁多，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。

從材料力學上得知，在小變形條件下，一個彈性元件某一點的應變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，當傳感器受到拉力P的作用時，由于彈性元件表面粘貼有應變片，因為彈性元件的應變與外力P的大小成正比例，故此將應變片接入測量電路中，即可通過測出其輸出電壓，從而測出力的大小。

對于傳感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應變片組成橋路，

R1、R2、R3、R4，實際為阻值相等的4片（或8片）應變片，即R1=R2=R3=R4，當傳感器受到外力（拉力或壓力）作用時，傳感器彈性元件產生應變而使各電阻值發生變化，其變化值分別為△R1、△R2、△R3、△R4，結果原來平衡的電橋，現在不平衡了，橋路就有電壓輸出，設△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

進一步簡化有

△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）

簡單來說，外力P引起傳感器內應變片的變形，導致電橋的不平衡，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，傳感器的輸出信號都是非常微弱的，通常只有幾個mV，如果我們直接對此信號進行測量，是非常困難的，并且不能滿足高精度測量要求。因此必須通過放大器將此微弱信號放大，放大后的信號電壓可達10V，此時的信號為模擬信號，這個模擬信號經過多路開關和A/D轉換芯片轉變為數字信號，然后進行數據處理，至此，力的測量告一段落。

形變的測量

通過形變測量裝置來測量，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。再由處理器對此信號進行處理，就可以得出試樣的變形量。

橫梁位移的測量

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。

使用方法

一、 試驗操作規程

⒈ 使總開關接通電源。

⒉ 根據試樣，選用測量范圍，在擺桿上掛上或取下擺鉈并調整緩沖閥手柄，對準標線。

⒊ 根據試樣形狀及尺寸把相應的夾頭裝入上下鉗口座內。

⒋ 在描繪器的轉筒上，卷壓好記錄紙（方格紙），此項只是需要時才進行。

⒌ 開動油泵電動機，擰開送油閥使試臺上升紙10毫米，然后關閉油閥，如果試臺已在升起位置時則不必先開油泵送油，僅將送油閥關好即可。

⒍ 將試樣一端夾于上鉗口中。

⒎ 開動油泵調整指針對準度盤零點。

⒏ 開動下鉗口電動機，將下鉗口升降到適當高度，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入描繪準備狀態（需描繪時才進行）。

⒑ 按試驗要求的加荷速度，緩慢地擰開送油閥進行加荷試驗。

⒒ 試樣斷裂后關閉油閥，并停止油泵電動機。

⒓ 記錄需要數值并將描繪。

⒔ 打開回油閥，卸荷后被動針撥回零點。

⒕ 取下斷裂后的試樣。

⒖ 壓縮及彎曲等試驗可參照上述各項進行操作。

二、 安裝、初次運轉、保養及其他

⒈ 安裝

試驗機安裝在清潔干燥而且溫度均勻的房屋內同時應考慮到在機器上作較長的長梁彎曲試驗的可能性以及使用鏡式延伸計進行試驗的可能性，所以在試驗機的周圍應留出足夠的空余面積。

試驗機主體及測力計安裝時不需要特殊地基，只按地基圖作好一般地基并留出地腳螺絲孔澆固即可。

找試驗機主體水平，可將水平儀放在油缸的外圓上按機座縱橫兩個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，不平時在底座下面加墊鐵來調整。

測力計頂上有兩個孔以備再安裝時穿鋼絲繩用。

測力計的水平很重要，找水平時使擺桿左側面與標準線板的刻線對齊，使其不動，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。不對時在底座下面加墊鐵，并須是擺鉈與不掛擺鉈是指針均須對正零點不動。

將測力計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，系線繩的長度應適當，不能太長或太短，其限度為zui長不能碰到撤離記得橫隔板上，zui短為小齒輪旋轉一周時效錘不會碰到小齒輪。

⒉ 接管

在安裝主體與測力計相通的油管時，應首先將油管用柴油洗凈，不使任何雜質留在管內，以保證油路中的清潔。

應注意接頭墊圈是否完整，如不完整時應取用本機器附帶的新墊圈裝好以防高壓時滲油。

⒊油的規格選用介紹

在液壓傳動中應采用的中等粘度礦物油。油內要不含水、酸及其他混合物，在普通溫度下應不分解、不變稠，并在灌入機器以前，油液必須經過過濾。由于用油不當，會使閥門和油路發生堵塞以及機器有可能產生振動，這些都會影響試驗機的正常運轉。油的參考規格：

比重：0.86—0.97

凝固點：-15℃到-20℃

根據實際情況也可采用國產30—50號機油

⒊灌油及放油

揭開測力計左側鐵門，可以看到鋼絲網濾油器，灌油時就通過此濾油器注入油箱內，一次灌入的油量約28公升，以油箱外面上邊裝設之油位指示器為準，所用之油類規格可參看油的規格選用介紹。

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

放油時打開測力計左側底部之油嘴即可，關于油的使用期限根據各地氣候而決定，如發現油開始混穢不能用時應換新油，欲擦試油箱底部或東西掉入取出時先放凈油，卸下測力計左下方的圓蓋即可，完后須上好。

⒌接電

本試驗機的電氣裝置配備在測力計內，設有磁力啟動器可用按鈕操縱，并有小型變壓器，輸入電源為380伏，輸出電壓為6伏，并在測力計正面右上方設有6.3伏小型指示燈一個。

本試驗機出廠接線電源為380伏，磁力啟動器線圈為380伏，從電源引來的電線，經過測力計前罩接到接線板上.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，可開動測力計臺面上的按鈕，試行運轉油泵電動機，觀察飛輪旋轉方向是否與飛輪箭頭方向一致，如不符合時應調換電源接頭使其一致，再開動下鉗口座升降用電動機，檢查下鉗口座的升降動作是否與按鈕上所示的文字相符，再檢查個超程及超荷電鈕是否合用.

⒍潤滑

主體底座上面的壓蓋上設有注油孔，通過該孔注油來潤滑螺母，下鉗口座升降用絲杠的螺紋，根據使用情況應該經常潤滑，以免磨損妨礙轉動.

主體安裝完畢后通過底座上面探油針的座孔，用漏斗向油池內注入機油，注入的油深為30毫米，以探油針測出。

測力計內主軸兩端之滾珠軸承，平時不準設法注油潤滑，以免日久產生油泥妨礙機構的靈敏度，如果是使用年限較長必須拆卸內部時可用火油沖洗后放入極少量潤滑油，但要足以能防止其銹蝕，裝好后一標準測力計重新校驗之。

油泵上沒有一個螺絲堵，安裝好后，初用時將它擰開，向油泵內部注入大量機油，以后如內部機油因使用日久不良時，可將油泵下面螺絲堵擰開放出之，重新灌入，如果機器經常使用時大約每月應換一次。

⒎油泵的初次運轉及試車

按動測力計臺面上的電鈕即可開動及停止油泵的轉動，當安裝后初次運轉或變動電線接頭，在開動前必須檢查油箱通向油泵通路之活栓是否打開及開動后油泵皮帶輪的旋轉方向是否按箭頭指示的方向旋轉。

安裝油泵后的初次運轉，先把油泵頂上的螺絲取下以與油箱內相同的油用油壺對準絲孔灌入，灌滿后再擰緊螺絲，以后如發現內部機油使用日久不良時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。

當油泵初次運轉時，油泵內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，那么油液的輸出便形成斷斷續續，因此荷載的增加也就不規則，指針會產生間歇現象，為了判斷這現象，可以將測力計側面蓋板卸下觀察，由送油閥流回油箱的油如果沒有什么悸動現象，可以設想油泵是在正常的工作。

誤差調整

材料試驗機是力學計量檢定中經常遇到的儀器，JJG139－1999檢定規程中要求其示值允許誤差通常不超過±1%，計量部門對其進行計量檢定時，其示值誤差主要通過以下幾種方式體現：

一、示值正偏差超差。

二、示值負偏差超差。

三、示值誤差在度盤上呈現“前正后負”或“前負后正”且個別點超差。

針對以上情況，筆者認為該作如下調整：

*種情況：在確認儀器安裝水平度符合規程要求后，首先要檢查工作部分的摩擦力是否過大，如果是，應調整導輪間隙，消除摩擦力，必要時清洗工作油缸,如排除摩擦力影響后仍然存在正差，則應將測力部分（讀數機構）中的擺桿與推板連結軸套的緊固螺釘松開，將推板向內側調整，固緊緊固螺釘后，由小度盤逐級檢定，反復數次，直至檢定合格，如果小度盤合格，而大、中度盤仍超差時，應適當增加B鉈及C鉈的重量，直至檢定合格。

第二種情況：應首先檢查測力活塞是否安裝正確，摩擦力是否過大，排除此原因后，將推板向外側調整，將小度盤調整合格，如大、中度盤仍超差，應適當減輕B鉈及C鉈的重量，直至檢定合格。

第三種情況：此時應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螺釘固定在推板表面，調整方法是將兩個螺釘松開，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或下側（只能墊在一側），借以改變角度，反復檢定調整后直至合格。

主要技術指標

⒈測量范圍：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主機外型尺寸：1050x700x2315mm

⒍橫梁升降速度：1~500mm/min

⒎控制臺外型尺寸：800x600x1130mm

⒏電源功率： 380V±10%

⒐主機重量：3500kg

試驗機改造

試驗機的滾珠絲杠依然良好，齒型帶傳動如常，特殊結構部分功能正常，引伸計仍可正常使用。

對于T型絲杠試驗機，位移控制，單方向的力控制，單方向應變控制正常可用，并且客戶測試的試樣載荷恒定，應變恒定。

一般對于小噸位T型絲杠試驗機（100kN以下）不建議再做改造升級，因為，現如今材料試驗機的價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，到指令和測量信號的數模轉換，直至對驅動系統的數字控制；而且可以選擇需要的數字控制模式。

此外，科新也可提供（電機）功放，試驗機遙控單元，和試驗應用軟件來顯示試驗值，試驗曲線及其分析處理以及數據采集。

廣泛的應用范圍包括：金屬，塑料，橡膠，食品，混凝土等材料的試驗，因此用戶可根據自身需要選擇zui恰當的軟件模塊。當然，有一些特殊試驗要求*有別于常規的試驗方法和測量，科新公司都樂于應對此類特殊應用的挑戰。

對于常規的材料試驗要求，科新公司可向用戶提供經濟性的標準軟件包。該軟件廣泛應用于金屬，塑料和其它常用材料的拉伸和壓縮試驗；其它試驗種類還包括剪切試驗，三點和四點彎曲試驗，尤其需要提到的是，該軟件還包括塊狀（程序段）加載功能。因此這個綜合軟件涵蓋了試驗機的所有功能應用。

標準顯示包括：試樣數量，測量值，zui小zui大值，標準偏差，試驗參量，均值，以及由試驗所要求的某些參數顯示。

絲杠優勢

⒈ 效率高，節約能源

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運動，所以運動效率高。即如果驅動同樣大的負載，采用滾珠絲杠可以使用更小的驅動功率，從而可降低成本，節約能源。

⒉ 可實現高速傳動

滾珠絲杠由于運動效率高、發熱小、所以可實現高速傳動。

⒊性高

滾珠絲杠是利用滾珠運動，啟動力矩小，不會出現滑動運動等爬行現象，能實現的微進給。

⒋ 使用壽命長

滾動摩擦的表面損傷小，因此在清潔、潤滑等條件符合時，滾珠絲杠的維持壽命高。

⒌ 無自鎖性

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

⒍無側隙、剛性高

滾珠絲杠可加予壓，由于予壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性。

⒎ 試驗機性價比高

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