电子万能试验机的原理及组成成分

2022-12-26 14:51:07

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万能试验机是集拉伸、压缩、弯曲等功能于一体的材料试验机，主要用于金属、非金属材料力学性能试验，是工矿企业、科研单位、大专院校、工程质量监督站等部门的理想检测设备。

电子万能试验机采用电机、油泵和机械传动系统对试件加载，通过多种控制方式如力控、位移控、变形控等对试样施加一定的力，通过计算机电子测控系统，采集数据、分析数据，从而进一步得到被测对象的力学性能参数。

万能试验机的主要结构其实就分为两大结构：主机、控制（原油）部分（包含电气和软件）。主机主要实现我们式样的夹持、固定、承载以及力的转化。控制部分主要提供动力来源，实现力的传动、以及传动方式，数据的采集、分析。

壹

主机

主机主要是由机座、试台、油缸、传递负荷的框架（包含上、下夹头）、丝杠、光杠、移动横梁、电机组件、自动找平装置等构件组成。

贰

控制（原油）部分

1）电气部分

a. 强电

强电部分，一般小吨位的（1000kN或者更大量程）以下的万能机或者压力机电路基本都一样，对于普通人来说可能觉得很复杂，但是对于一名初级电工或者电子爱好者来说很简单，都是一些入门电路，一眼就能看明白，其实就是一个简单的拖动过程，主要涉及到油泵电机的启停，横梁电机的顺逆启动（调节试验空间），液压钳口的夹紧与松开（夹持松开试样），配合按钮、限位等电子元器件一个电路基本就完成了。

对于稍微大点吨位的机子才会有所不同，也无非是增加了星三角延时启动，近远控切换，等等，再复杂点引入plc就另当别论了。所以对于这一部分我们不必过于追求，都是一些基本配置，所有万能试验机必备的部分。

b. 弱电部分

弱电部分主要由测控仪（控制器）、传感器、拉线编码器、引伸计、比例阀（或者伺服阀）、采集卡，组成。

万能试验机从现如今的市场发展情况看，基本可以分为两种：液压传动和伺服电机传动。

液压传动

优点：经济实惠，价格好多检测单位都能接受，能实现较大负载。

缺点：受环境影响比较大，维护麻烦，控制精度差。

伺服电机控制

优点:由于采用了伺服驱动器加伺服电机，通过相位可以达到准确控制，控制精度比较高，易于维护。

缺点：造价高，扭矩小，大吨位负载实现比较困难。

2）油路组成部分

油路主要由阀板组件，液压阀、油冷机、油泵电机组、滤油器、调压阀、压力表、送回油阀等组成，新老产品可能有些微小区别。但是总体而言差别不大。

这一部分也可以理解为整机的力量源泉，通过她源源不断的把动力提供给我们，并且按照我们的要求给物体施加一定的力，通过多种控制方式，位移、变形、力控，也可以自定义编程为混合控制，这只是一种广义的说法，为的是更容易理解。

现实中是，根据试验目的，给定一目标值，或者无限加载模式，油泵持续供油，在软件中选择一种加载方式，目标值，速度，点击运行，软件会发送一系列指令到电路，通过AD和DA转换成与之相匹配的信号给伺服阀，液压油通过伺服阀调节流量大小推动油缸活塞做功，进而实现加载过程。

这其实只是一次简单的开环过程，实际使用中我们为了达到高精度，一般都采用闭环控制，反馈电路，PID调节，高分辨率，以及先进的软件算法，真实再现实验过程，分析数据，输出结果。

3）软件部分

根据不同仪器配备软件使用。

叁

万能试验机原理

在上下横梁之间形成拉伸空间，可以实现试样拉伸变形，下横梁和试台之间形成压缩空间，可以实现试样的压缩、弯曲、剪切等变形，我们通过安装在机座底部的减速机移动横梁调整试验空间，启动油泵，装好式样，运行软件发送指令，来自油源的高压油通过伺服阀（比例阀）送至油缸，油缸活塞把力传递给固定在试台下面的载荷传感器，再由载荷传感器把力信号转换成电信号传送给测量系统，通过测量系统对数据进行处理、分析，从而得出试验结果。