全自動壓力試驗機的原理

隨著各種新型材料不斷涌現(xiàn)，迫切需要用壓力試驗機來檢測各類材料，使被試樣構(gòu)件承受壓力而后測試其彈性和塑性變形過程中的機械承載特性，進而確定其強度和剛度等數(shù)據(jù)，以供設計和其他工程使用。傳統(tǒng)拉力試驗機是以人工手調(diào)溢流閥進行系統(tǒng)壓力設定，從而控制液壓缸輸出的拉力，這種拉力機的缺陷是被試樣構(gòu)件的加載速率不可調(diào)，可控性差，且試驗結(jié)果的性受到一定的限制。為此，我們設計了全自動拉力試驗機系統(tǒng)，它采用計算機自動控制系統(tǒng)完成拉力試驗過程，使試驗結(jié)果更加可靠;同時使用了電液比例調(diào)速閥來控制缸的輸出拉力，使被試樣構(gòu)件的加載速率可調(diào)，增強了可控性，從而擴大了該試驗機的試驗功能，以滿足各種工程需要。

 

　全自動壓力試驗機系統(tǒng)的組成

　　全自動壓力試驗機系統(tǒng)主要是由計算機控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、測力機構(gòu)，及傳感器、工作臺架4部分組成。其工作程序為:液壓缸活塞桿(連同試件夾頭)接近試件→夾頭夾緊試件→按給定的加載速率自動加載至斷裂→松開夾頭，活塞桿返回位置→顯示、打印試驗結(jié)果。

　　該系統(tǒng)為典型的力控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過計算機進行試驗項目及參數(shù)的設定，通過測力機構(gòu)檢測液壓缸的拉力并將檢測值反饋給計算機，由計算機控制步進電機，進而調(diào)節(jié)電液比例調(diào)速閥的輸出，控制液壓缸的輸出拉力，實現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制。其工作過程如圖1所示。

　　

　　液壓傳動系統(tǒng)工作原理

　　

　　該液壓系統(tǒng)能完成以下工作循環(huán):液壓缸接近試件(活塞向右運動) →按給定的加載速率加載(活塞向左緩慢運動拉試件) →試驗結(jié)束后液壓缸回程(活塞向左運動)。

　　a)液壓缸接近試件起動泵1,lYA通電，電磁換向閥左位工作，此時液控單向閥反向?qū)ā＞唧w油路是:泵1}電磁換向閥左位→節(jié)流閥→缸左腔;缸右腔→液控單向閥→電磁換向閥左位→油箱。活塞向右運動，其運動速度由節(jié)流閥控制。

　　b)按給定的加載速率加載起動泵2,1 YA斷電，電磁換向閥中位工作，因換向閥采用了“丫，型的滑閥機能，故液控單向閥的控制油壓為零，此時該閥的作用等同于普通單向閥。具體油路是:泵2→電液比例調(diào)速閥→缸右腔;缸左腔→節(jié)流閥→電磁換向閥中位→油箱?；钊蜃筮\動，因活塞桿與試件連在一起，故這種運動正是對試件的加載方式，其加載的快慢、大小由計算機控制電液比例調(diào)速閥實現(xiàn)。此時節(jié)流閥作背壓閥使用，而泵1的流量則經(jīng)低壓溢流閥回油箱。

　　c)試驗結(jié)束后液壓缸回程關(guān)閉泵2, 2YA通電，電磁換向閥右位工作。具體油路是泵1}電磁換向閥右位→液控單向閥→缸右腔;缸左腔→節(jié)流閥→電磁換向閥右位→油箱?；钊蜃筮\動。

　　該液壓系統(tǒng)的特點如下:

　　a)采用了兩個泵源，使高低壓油路分離，減小了功率損失;

　　b)液控單向閥和電磁換向閥滑閥機能的合理使用，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，管路簡單，可靠性高;

　　c)使用了由計算機控制的電液比例調(diào)速閥，使加載速率可調(diào)，且試驗結(jié)果更加。

　　綜上所述，全自動壓力試驗機系統(tǒng)由于采用了計算機控制，數(shù)據(jù)采集和處理精度高，可根據(jù)用戶需要設計出友好的用戶界面，窗口中顯示加載力、加載速度、加載時間、加載狀態(tài)、加載曲線等。同時，用計算機控制電液比例調(diào)速閥的輸出流量進而控制缸的輸出拉力，使加載速度可調(diào)。這樣的拉力機操作簡單，試驗結(jié)果輸出多樣化。運用該拉力試驗機可以檢測各種材料在不同的拉力情況下的應力變化規(guī)律，從而為材料的使用提供了科學依據(jù)。