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拉力试验机的测量原理及测量的重要性

发布时间:2017-06-19    点击次数:

拉力机无论是静力单轴类实验机、扭力类实验机仍是动力实验机,每个实验机全体都是由机身、试样支撑有些、动力驱动(或释放)和操控有些、丈量和数据处理有些、安全防护等五个部件及有些可选附件组合而成的一套实验体系。可是,除了丈量和数据处理有些, 实验机其他各有些的效果首要是为了能够保质保量完结实验而装备的确保条件。因而能够说,缺少了丈量和数据处理有些,实验机将不成其为实验机,充其量只能算作机器或许设备了。所以,有必要对实验机的丈量体系进行具体介绍。

拉力机测力原埋与拓展器

咱们先介绍的静力单轴类实验机,扭力类实验机及动态力实验机,在构造方式、运用方法、实验目标方面有很大不一样,由于资料的机械功用也即是力学功用是不能脱离力的丈量的。,即便改动

实验机的扭矩丈量也离不开力的丈量,冲击实验机的冲击能的丈量也与力的丈量有关。所以,实验机丈量的内容根本上是力值或许以力值为主的参数丈量。事实上,目前用于对资料进行机械性 能实验的资料实验机的丈量体系都是丈量力值或许以力值为主的构造方式。

拉力机的测力原理

实验机测力构造的作业原理能够分为运用力的动力效应和运用力的静力效应两种测力原理。

(1)动力效应界说

力的动力效应是指物体动量发作改动,发生加速度,经过丈量物体的质量及其所取得的加速度,依据牛顿第二定律,就断定了效果在该物体上的力。在重力场中地球的引力使物体发生重力加速度,即发生了重力。因而,知道了物体的质量及地址地址的重力加速度,就知道了该物体发生的重力。

运用该方法测力的典型实验机有纸箱堆码实验机、下加载式耐久实验机。其特点是直接将砝码重力施加到试样上。不光准确度高,并且稳定性好。

(2)静力效应界说

力的静力效应是使物体发生变形(线变形或角变化)。运用具有弹性的物体在弹性规模内,物体变形量与效果力(或力矩)成正比的虎克定律,在断定变形量与力值(或力矩或力偶)的对应联系以后,再经过测定物体的弹性变形量即可测得力值(或力矩或力偶)。实验机直接运用依据力的静力效应丈量力值(或力矩或力偶)的元件有绷簧、负荷传感器、扭矩传感器。也能够运用压强传感器或许压力表直接丈量纸板耐破度值。

拉力机的丈量构造与拓展器

运用重力砝码测力尽管原理简略便利,但在实践运用规模却有很大约束,不光测力规模小,实验时的接连性、安全性都存在先天缺点;而传感器尽管丈量规模很广大,可是由于输出的电压信号对比弱小,无法直接选用。因而,选用合理的丈量构造及运用丈量组织中的拓展构造,不光能够使丈量进程无限接连还可极大地拓展实验机的丈量上限,将实验机的量程规模拓展很多,特别是液压拓展更是能够将力值(力矩或许力偶)上限拓展数百倍。

咱们将依据测力原理构成的最简略的丈量构造称作根本丈量构造,根本丈量构造包含最简略的丈量拓展器,如杠杆、油缸、电子拓展电路等。

拉力机的丈量拓展构造

杠杆是最简略的拓展器,杠杆构造的三种根本方式,由于砝码效果有很大局限性,有必要联系杠杆运用,所以将砝码与简略杠杆联系为根本丈量构造。在此基础上将力值再进行二次拓展的有些,咱们称其为丈量拓展器。首要有三种构造方式。

a)杠杆拓展

I)复杠杆

无论是直杠杆丈量构造,仍是第I类杠杆丈量或许第2类杠杆丈量构造,均能够在其基础上添加一至二根直杠杆效果,拓展丈量上限。

2)支点可变的直(或复)杠杆

除了添加杠杆数量能够改动丈量体系的量程规模外,还能够经过改动杠杆支点的方法改动实验机的丈量规模。

3)多支点测力杠杆

经过添加支点改动杠杵臂比的简略构造方式,英国AVREY公司出产的500kN 的卧式缆绳拉力实验机即是选用小摆锤变支点的卧式拉力实验机。

4)杠杆的换询功用

杠杆除了能够作为力值或许力矩的拓展器,还能够变换力的方向,只不过效果在杠杆上的力值方向近似互呈直角联系。其运用特性与直杠杆一样。

b)液压拓展

当直接运用力的动力效应丈量力值时,其效果方式和规模适当有限,即便借助于仅有的直杠杆及第二、第三类曲杠杆作为拓展器构成完好的丈量构造,其力值丈量上限体现在实验机商品上,咱们出产的标准为3000KN的微电脑式压力实验机。

因而,实验机标准要拓展,其力值或许力矩丈量构造有必要依据请求联系不一样方式的拓展器进行规划。经过测力破码与杠杆、液压拓展器的组合效果,能够大大丰厚和改观实验机的丈量构造,极大拓展丈量量程,大幅进步丈量上限。多见液压拓展构造方式如下。

1) 一套作业油缸

摆锤式液压万能实验机和液压压力实验机均选用这种液压拓展构造,该组织并不能直接丈量试样上实验力,仅是经过此液压拓展构造以较小的可丈量的力值去平衡远远大得多的实验力。

依据帕斯卡原理,当两个油缸经过油管联通后,就形成了契合帕斯卡原理的联通器。

2)两套作业油缸

此液压拓展构造与选用1套作业油缸的液压体系在原理上并没有啥两样。仅仅为了拓展量程,多添加了1个有效面积更大点的作业油缸。

c)电子拓展

当实验机的丈量构造选用输出模拟信号的传感器进行丈量时,有必要装备相应的传感器专用电子拓展器。电子拓展的效果是将传感器弱小的电信号拓展到满意的强度,然后进行A/D (模/数)变换并送计算机进行处理。

实验机常用的输出模拟信号的传感器首要有:负荷传感器、扭矩传感器、引伸计、改动计等。别的,实验机变形丈量设备上也多见非触摸式的电感位移传感器。因而,不一样原理和构造方式的传感器装备的拓展器也是专用的各不一样的。

1)信号前置拓展器原理

为了便利介绍,负荷传感器输出信号的灵敏度通常在2mV/V,假如电源的鼓励电压为10V,其输出信号的满度值只要20mV,那么需求至少不低于100的倍率的前置拓展器将其拓展,其输出进人二级拓展器,即分挡拓展器。

2)分挡拓展器原理

由于受到A/D变换元件其时只要10~12位的约束,实验机能够显现的数码在1024 - 4096 之间。假定I级压力实验机选用该传感器及拓展器进行力值检测,在确保示值相对分辨力不大于 0.5%且其他要素能够忽略不计的情况下,实验机的丈量下限也只能到达满量程的20%~5%。 为了满意用户对宽丈量规模方面的请求,实验机规划人员只能经过添加不一样倍率的信号拓展器数量来拓展实验机的丈量规模。

通常地,参照实验机标 准的分挡规矩,信号拓展器可拓展至五挡量程。依照1/1、1/2、1/5、1/10、1/20分挡,1/20 挡是最小丈量量程。

3)选用高位A/D变换器材

进入21世纪后,高功用电子拓展元件和高达24位的A/D变换器材得到遍及。传感器丈量仪器的质量和功用都进步到一个新的挡次。这时期,实验机厂家开发的丈量20mV左右电压信号的外表现已能够运用到10数码至30数码。合作相应的传感器,相同I级实验机的丈量下限能够向下延伸至满量程的0.2%。这段时期研讨的电子拓展器现已不运用精细电阻来调整传感器信号的增益和零点,而是将标定系数存储在内部芯片中,因而能够确保拓展器功用稳定牢靠,不受外界要素搅扰。

拉力机丈量拓展器归纳运用

直接运用已知砝码的重力丈量实验力时,即便借助于仅有的直杠杆及第二、 第三类曲杠杆作为拓展器构成完好的丈量构造,其效果方式和丈量规模仍是有限。假如归纳运用杠杆和液压拓展器。能够大大丰厚和改观实验机的丈量构造,极大拓展丈量量程,大幅提髙丈量上限。

最终,需求说明的是,在运用负荷传感器及有关外表丈量力值时,即便运用作业油缸,也不能将此油缸作为实验机的液压拓展体系。由于,实验机丈量的实验力与作业油缸的液压压强尽管 有关,但实验力的丈量准确度却与作业油缸的液压压强无关。换句话即是说,作为实验机用的作业油缸一起需求具有液压拓展功用时,需求进行严格的规划和精细的加工。不思考作业油缸一起 具有液压拓展功用时,油缸请求将变得简略很多,这时油缸所起的效果仅仅是力源的效果,一个液压千斤顶也具有的功用。

假如实验机只用1个作业油缸,也可作为液压拓展器,这时通常合作选用压力表,油压传感 器等运用力的静力效应测力的元件。

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