全自動壓力試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)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(jī)械承載特性，進(jìn)而確定其強(qiáng)度和剛度等數(shù)據(jù)，以供設(shè)計(jì)和其他工程使用。傳統(tǒng)拉力試驗(yàn)機(jī)是以人工手調(diào)溢流閥進(jìn)行系統(tǒng)壓力設(shè)定，從而控制液壓缸輸出的拉力，這種拉力機(jī)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(yàn)結(jié)果的性受到一定的限制。為此，我們設(shè)計(jì)了全自動拉力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)，它采用計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)完成拉力試驗(yàn)過程，使試驗(yàn)結(jié)果更加可靠;同時(shí)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(qiáng)了可控性，從而擴(kuò)大了該試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)功能，以滿足各種工程需要。

 

　全自動壓力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的組成

　　全自動壓力試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、測力機(jī)構(gòu)，及傳感器、工作臺架4部分組成。其工作程序?yàn)?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(yàn)結(jié)果。

　　該系統(tǒng)為典型的力控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目及參數(shù)的設(shè)定，通過測力機(jī)構(gòu)檢測液壓缸的拉力并將檢測值反饋給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，進(jìn)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(shí)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(yùn)動) →按給定的加載速率加載(活塞向左緩慢運(yùn)動拉試件) →試驗(yàn)結(jié)束后液壓缸回程(活塞向左運(yùn)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(shí)液控單向閥反向?qū)?。具體油路是: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?；钊蛴疫\(yùn)動，其運(yùn)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(jī)能，故液控單向閥的控制油壓為零，此時(shí)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。活塞向左運(yùn)動，因活塞桿與試件連在一起，故這種運(yùn)動正是對試件的加載方式，其加載的快慢、大小由計(jì)算機(jī)控制電液比例調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)。此時(shí)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(yàn)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\(yùn)動。

　　該液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)如下:

　　a)采用了兩個(gè)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(jī)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(jì)算機(jī)控制的電液比例調(diào)速閥，使加載速率可調(diào)，且試驗(yàn)結(jié)果更加。

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