拉力機(jī)組成結(jié)構(gòu)分析

 拉力機(jī)又名材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)是用來(lái)針對(duì)各種材料進(jìn)行靜載、拉伸、壓縮、彎曲、剪切、撕裂、剝離等力學(xué)性能試驗(yàn)用的機(jī)械加力的試驗(yàn)機(jī)，適用于塑料板材、管材、異型材，塑料薄膜及橡膠、電線(xiàn)電纜、鋼材、玻纖維等材料的各種物理機(jī)械性能測(cè)試為材料開(kāi)發(fā)，為物性試驗(yàn)、教學(xué)研究、質(zhì)量控制等*的檢測(cè)設(shè)備。

    拉力機(jī)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機(jī)電各自特長(zhǎng)而構(gòu)成的大型精密測(cè)試儀器，具有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠，效率高，可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。

    拉力機(jī)是由測(cè)量系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及電腦等結(jié)構(gòu)組成。

    一、拉力機(jī)測(cè)量系統(tǒng)　　

    a)力值的測(cè)量　　

    通過(guò)測(cè)力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，zui常用的測(cè)力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。　　

    所謂應(yīng)變片式傳感器，就是由應(yīng)變片、彈性元件和某些附件(補(bǔ)償元件、防護(hù)罩、接線(xiàn)插座、加載件組成)，能將某種機(jī)械量變成電量輸出的器件。　　

    應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國(guó)內(nèi)外種類(lèi)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(lèi)型。　　

    從材料力學(xué)上得知，在小變形條件下，一個(gè)彈性元件某一點(diǎn)的應(yīng)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(dāng)傳感器受到拉力P的作用時(shí)，由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片，因?yàn)閺椥栽膽?yīng)變與外力P的大小成正比例，故此將應(yīng)變片接入測(cè)量電路中，即可通過(guò)測(cè)出其輸出電壓，從而測(cè)出力的大小。　　

    對(duì)于傳感器，一般采用差動(dòng)全橋測(cè)量，即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形，導(dǎo)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(guò)測(cè)量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。　　

    一般來(lái)說(shuō)，傳感器的輸出信號(hào)都是非常微弱的，通常只有幾個(gè)mV，如果我們直接對(duì)此信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，是非常困難的，并且不能滿(mǎn)足高精度測(cè)量要求。因此必須通過(guò)放大器將此微弱信號(hào)放大，放大后的信號(hào)電壓可達(dá)10V，此時(shí)的信號(hào)為模擬信號(hào)，這個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)多路開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，至此，力的測(cè)量告一段落。　　

    b)變形的測(cè)量　　

    通過(guò)變形測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量，它是用來(lái)測(cè)量試樣在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的形變。　　

    該裝置上有兩個(gè)夾頭，經(jīng)過(guò)一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與裝在測(cè)量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當(dāng)兩夾頭間的距離發(fā)生變化時(shí)，帶動(dòng)光電編碼器的軸旋轉(zhuǎn)，光電編碼器就會(huì)有脈沖信號(hào)輸出。再由單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行處理，就可以得出試樣的變形量。　　

    c)橫粱位移的測(cè)量　　

    其原理同變形測(cè)量大致相同，都是通過(guò)測(cè)量光電編碼器的輸出脈沖數(shù)來(lái)獲得橫梁的位移量。

    二、拉力機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)　　

    主要是用于材料試驗(yàn)機(jī)的橫梁移動(dòng)，其工作原理是由伺服系統(tǒng)控制電機(jī)，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱等一系列傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到控制橫梁移動(dòng)的目的。通過(guò)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變橫梁的移動(dòng)速度。

    三、拉力機(jī)控制系統(tǒng)　　

    顧名思義，就是控制電腦伺服系統(tǒng)材料試驗(yàn)機(jī)運(yùn)作的系統(tǒng)，人們通過(guò)操作臺(tái)可以控制試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)作，通過(guò)顯示屏可以獲知試驗(yàn)機(jī)的狀態(tài)及各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)，若該機(jī)帶有電腦的話(huà)，也可以由電腦實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析、試驗(yàn)結(jié)果打印。試驗(yàn)機(jī)同電腦之間的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通過(guò)計(jì)算機(jī)背后的串口(COM號(hào))進(jìn)行通信，此技術(shù)比較成熟、可靠，使用方便。

    四、拉力機(jī)電腦　　

    用來(lái)采集和分析數(shù)據(jù)，進(jìn)入試驗(yàn)界面后，電腦會(huì)不斷采集各樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)畫(huà)出試驗(yàn)曲線(xiàn)，自動(dòng)求出各試驗(yàn)參數(shù)及輸出報(bào)表。