万能试验机

　　简介

　　定义

　　万能试验机也叫万能材料试验机，或拉力机，双丝杆系列，控制、测量、操作一体化结构，融当代先进技术于一体，具有精度高、调速范围宽、结构紧凑、操作方便、性能稳定等优点。电子万能试验机满足GB/T1040、1041、8804、9341、9647、ISO7500-1、GB16491、GB/T17200、ISO5893、ASTM D638、695、790和塑料管材等标准的要求。适用于塑料、防水材料、纺织品、纸制品和橡胶等材料试样及制品的拉伸、压缩、弯曲、蠕变试验并配有大压盘可直接进行管材扁平压缩（压缩复原）、环刚度（抗外负荷）、蠕变比率、环抗拉强度等试验。

　　万能材料试验机是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物，是充分发挥了机电各自特长而构成的大型精密测试仪器，可对各种材料进行拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪切等多项性能试验，且有测量范围宽、精度高、响应快等特点。工作可靠，效率高，可对试验数据进行实时显示记录、打印。

　　组成

　　万能材料试验机是由测量系统、驱动系统、控制系统及电脑（电脑系统型拉力试验机）等结构组成。

　　分类

　　如果将现市面上的万能试验机按照用途分类，可划属为测定机械性能的试验机。按照试验机的用途可将所有试验机分为两类：

　　1.测定机械性能的试验机

　　与万能试验机同属测定机械性能的试验机这一大类的还有：A-静负荷试验机：包括拉力试验机、压力试验机、扭转试验机、复合应力试验机、蠕变试验机、持久强度试验机、松弛试验机以及硬度计中的布氏、洛式和维氏硬度计。B-动负荷试验机：包括冲击试验机、疲劳试验机以及硬度计中的冲击布氏和肖氏硬度计。

　　拉力试验机配套设备：高低温试验箱，高温炉、低温箱、各种制具。

　　拉伸试验高温炉：配套使用于液压万能试验机和电子万能试验机为其试样提供高温环境。电炉外壳采用不锈钢制作，炉胆采用上、中、下三段加热，三个温度控制器分别控制三组加热丝，炉膛内温度均匀。采用PID模糊控制方式，试验温度过冲小，控制精度高，是高等院校、科研机构、厂矿材料研究单位的高性能材料试验设备。可以根据使用环境要求与主机任意组合使用，可完成各种金属、非金属的高温拉伸试验，并能达到各种特殊行业（如塑料、橡胶）等的使用要求。做常温试验时只需把高温炉移开，可完全满足GB/T4338-2006,HB5195-1996中圆棒试样、矩形试样、管材等，在特殊环境温度下的强度检验。

　　2.工艺试验用试验机

　　万能试验机工艺试验用试验机：包括杯突试验机、弹簧试验机、弯曲试验机和线材扭转试验机。测量系统

　　力值测量

　　通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现测量，最常用的测力传感器是应变片式传感器。

　　所谓应变片式传感器，就是由【应变片】、弹性元件和某些附件（补偿元件、防护罩、接线插座、加载件组成），能将某种机械量变成电量输出的器件。应变片式的拉、压力传感器国内外种类繁多，主要有筒状力传感器、轮辐式力传感器、S双连孔型传感器、十字梁式传感器等类型。

　　从材料力学上得知，在小变形条件下，一个弹性元件某一点的应变ε与弹性元件所受的力成正比，也与弹性的变形成正比。以S型传感器为例，当传感器受到拉力P的作用时，由于弹性元件表面粘贴有应变片，因为弹性元件的应变与外力P的大小成正比例，故此将应变片接入测量电路中，即可通过测出其输出电压，从而测出力的大小。

　　对于传感器，一般采用差动全桥测量，即将所粘贴的应变片组成桥路，

　　R1、R2、R3、R4，实际为阻值相等的4片（或8片）应变片，即R1=R2=R3=R4，当传感器受到外力（拉力或压力）作用时，传感器弹性元件产生应变而使各电阻值发生变化，其变化值分别为△R1、△R2、△R3、△R4，结果原来平衡的电桥，现不平衡了，桥路就有电压输出，设△E

　　则△E=[R1R2/（R1+R2）2]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U

　　式中U为外电源供给桥路的电压

　　进一步简化有

　　△E=[R2/4R2]（△R1/R-△R2/R+△R3/R-△R4/R）U

　　将△Ri/Ri=Kεi代上上式

　　则有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）

　　简单来说，外力P引起传感器内应变片的变形，导致电桥的不平衡，从而引起传感器输出电压的变化，我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。

　　一般来说，传感器的输出信号都是非常微弱的，通常只有几个mV，如果我们直接对此信号进行测量，是非常困难的，并且不能满足高精度测量要求。因此必须通过放大器将此微弱信号放大，放大后的信号电压可达10V，此时的信号为模拟信号，这个模拟信号经过多路开关和A/D转换芯片转变为数字信号，然后进行数据处理，至此，力的测量告一段落。

　　形变测量

　　通过形变测量装置来测量，它是用来测量试样在试验过程中产生的形变。

　　该装置上有两个夹头，经过一系列传动机构与装在测量装置顶部的【光电编码器】连在一起，当两夹头间的距离发生变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器就会有脉冲信号输出。再由处理器对此信号进行处理，就可以得出试样的变形量。

　　横梁位移测量

　　其原理同变形测量大致相同，都是通过测量光电编码器的输出脉冲数来获得横梁的位移量。

　　操作规程

　　⒈ 使总开关接通电源。

　　⒉ 根据试样，选用测量范围，在摆杆上挂上或取下摆铊并调整缓冲阀手柄，对准标线。

　　⒊ 根据试样形状及尺寸把相应的夹头装入上下钳口座内。

　　⒋ 在描绘器的转筒上，卷压好记录纸（方格纸），此项只是需要时才进行。

　　⒌ 开动油泵电动机，拧开送油阀使试台上升纸10毫米，然后关闭油阀，如果试台已在升起位置时则不必先开油泵送油，仅将送油阀关好即可。

　　⒍ 将试样一端夹于上钳口中。

　　⒎ 开动油泵调整指针对准度盘零点。

　　⒏ 开动下钳口电动机，将下钳口升降到适当高度，将试样另一端夹在下钳口中，须注意使试样垂直。

　　⒐ 将推杆上的描绘笔放下进入描绘准备状态（需描绘时才进行）。

　　⒑ 按试验要求的加荷速度，缓慢地拧开送油阀进行加荷试验。

　　⒒ 试样断裂后关闭油阀，并停止油泵电动机。

　　⒓ 记录需要数值并将描绘。

　　⒔ 打开回油阀，卸荷后被动针拨回零点。

　　⒕ 取下断裂后的试样。

　　⒖ 压缩及弯曲等试验可参照上述各项进行操作。

　　设备保养

　　⒈ 安装

　　试验机安装在清洁干燥而且温度均匀的房屋内同时应考虑到在机器上作较长的长梁弯曲试验的可能性以及使用镜式延伸计进行试验的可能性，所以在试验机的周围应留出足够的空余面积。

　　试验机主体及测力计安装时不需要特殊地基，只按地基图作好一般地基并留出地脚螺丝孔浇固即可。

　　找试验机主体水平，可将水平仪放在油缸的外圆上按机座纵横两个位置及水平方向找好水平，用精度在0.10/1000毫米的水平仪找到±1格，不平时在底座下面加垫铁来调整。

　　测力计顶上有两个孔以备再安装时穿钢丝绳用。

　　测力计的水平很重要，找水平时使摆杆左侧面与标准线板的刻线对齐，使其不动，然后用弯尺靠在摆杆上部的大面上以0.1/1000毫米的水平仪放在弯尺上找到±2格。不对时在底座下面加垫铁，并须是摆铊与不挂摆铊是指针均须对正零点不动。

　　将测力计后上方铁门打开检查小线锤的线是否绕在指针同轴小齿轮的沟槽中，系线绳的长度应适当，不能太长或太短，其限度为最长不能碰到撤离记得横隔板上，最短为小齿轮旋转一周时效锤不会碰到小齿轮。

　　⒉ 接管

　　在安装主体与测力计相通的油管时，应首先将油管用柴油洗净，不使任何杂质留在管内，以保证油路中的清洁。

　　应注意接头垫圈是否完整，如不完整时应取用本机器附带的新垫圈装好以防高压时渗油。

　　⒊油的规格选用介绍

　　在液压传动中应采用优质的中等粘度矿物油。油内要不含水、酸及其他混合物，在普通温度下应不分解、不变稠，并在灌入机器以前，油液必须经过过滤。由于用油不当，会使阀门和油路发生堵塞以及机器有可能产生振动，这些都会影响试验机的正常运转。油的参考规格：

　　比重：0.86—0.97

　　凝固点：-15℃到-20℃

　　根据实际情况也可采用国产30—50号机油

　　⒊灌油及放油

　　揭开测力计左侧铁门，可以看到钢丝网滤油器，灌油时就通过此滤油器注入油箱内，一次灌入的油量约28公升，以油箱外面上边装设之油位指示器为准，所用之油类规格可参看油的规格选用介绍。

　　开始使用试验机之前，必须将从油箱到油泵管路中间装设的活栓打开，活栓的刻线与管子成一直线时，表示油箱与油泵之间的油路畅通，如刻线与管子成正交时，则表示关闭。

　　放油时打开测力计左侧底部之油嘴即可，关于油的使用期限根据各地气候而决定，如发现油开始混秽不能用时应换新油，欲擦试油箱底部或东西掉入取出时先放净油，卸下测力计左下方的圆盖即可，完后须上好。

　　4.接电

　　本试验机的电气装置配备在测力计内，设有磁力启动器可用按钮操纵，并有小型变压器，输入电源为380伏，输出电压为6伏，并在测力计正面右上方设有6.3伏小型指示灯一个。

　　本试验机出厂接线电源为380伏，磁力启动器线圈为380伏，从电源引来的电线，经过测力计前罩接到接线板上.全部接线可参看本说明书中附带之电气线路，接好电源并打开油箱与油泵的通路获栓，其他各部检查完毕后，可开动测力计台面上的按钮，试行运转油泵电动机，观察飞轮旋转方向是否与飞轮箭头方向一致，如不符合时应调换电源接头使其一致，再开动下钳口座升降用电动机，检查下钳口座的升降动作是否与按钮上所示的文字相符，再检查个超程及超荷电钮是否合用.

　　5.润滑

　　主体底座上面的压盖上设有注油孔，通过该孔注油来润滑螺母，下钳口座升降用丝杠的螺纹，根据使用情况应该经常润滑，以免磨损妨碍转动.

　　主体安装完毕后通过底座上面探油针的座孔，用漏斗向油池内注入机油，注入的油深为30毫米，以探油针测出。

　　测力计内主轴两端之滚珠轴承，平时不准设法注油润滑，以免日久产生油泥妨碍精确机构的灵敏度，如果是使用年限较长必须拆卸内部时可用火油冲洗后放入极少量优质润滑油，但要足以能防止其锈蚀，装好后一标准测力计重新校验之。

　　油泵上没有一个螺丝堵，安装好后，初用时将它拧开，向油泵内部注入大量机油，以后如内部机油因使用日久不良时，可将油泵下面螺丝堵拧开放出之，重新灌入，如果机器经常使用时大约每月应换一次。

　　6.油泵的初次运转及试车

　　按动测力计台面上的电钮即可开动及停止油泵的转动，当安装后初次运转或变动电线接头，在开动前必须检查油箱通向油泵通路之活栓是否打开及开动后油泵皮带轮的旋转方向是否按箭头指示的方向旋转。

　　安装油泵后的初次运转，先把油泵顶上的螺丝取下以与油箱内相同的油用油壶对准丝孔灌入，灌满后再拧紧螺丝，以后如发现内部机油使用日久不良时可将油泵下面螺丝堵拧开放出，再重新灌入清洁的油，如果每天正常使用的话，大约每月抽一次较适当。

　　当油泵初次运转时，油泵内部常存在一少部分空气不能排出或者在某种情况下有空气被吸入到油泵内，那么油液的输出便形成断断续续，因此荷载的增加也就不规则，指针会产生间歇现象，为了判断这现象，可以将测力计侧面盖板卸下观察，由送油阀流回油箱的油如果没有什么悸动现象，可以设想油泵是在正常的工作。