電子拉力試驗機的工作原理

電子拉力試驗機主要是通過用計算機控制及測定的試驗機器設備，主要在金屬及非金屬材料的拉伸檢測中應用。拉力試驗機如今在質量監督、科學教研、汽車、建工建材等領域中廣泛應用。電子拉力試驗機在產品質量伸拉、壓縮、彎曲等檢測應用中，具有檢測值精準、檢測范圍寬以及相應速度快的特征，可對試驗數據進行實施記錄，并依據應標準記錄最大實驗力值、斷裂力值、屈服力值，計算斷裂延伸率和各種強度值等實驗數據。

電子拉力試驗機主要是由驅動系統、控制系統、測量系統等結構組成。 驅動系統接通電源后，微機按試驗前設定的數值發出橫梁移動指令，該指令通過伺服控制系統控制主機內部的伺服電機轉動，經過皮帶、齒輪等減速機構后驅動左、右絲桿轉動， 由活動橫梁內與之齒和的螺母帶動橫梁上升或下降。 裝上試樣后，試驗機可以通過載荷、應變、位移傳感器獲得相應的信號，該信號放大后通過 A/D進行數據采集和轉換，并將數據傳遞給微機。

微機一方面對數據進行處理， 以圖形及數值形式在微機顯示器上反映出來；另一方面將處理后的信號與初始設定值進行比較，調節橫梁移動改變輸出量，并將調整后的輸出量傳遞給伺服控制系統，從而可達到恒速率、恒應變、恒應力等高要求的控制需要。 下面對電子拉力試驗機各組成部分的工作原理進行介紹。

1  測量系統

1.1力值的測量

通過測力傳感器、信號放大器和數據處理系統來實現測量。常用的測力傳感器是應變片式傳感器。所謂應變片式傳感器，就是由應變片、彈性元件和某些附件(補償元件、防護罩、接線插座、加載件)組成，能將某種機械量變成電量輸出的器件。應變片式的拉、壓力傳感器國內外種類繁多，主要有筒狀的、輪輻式的、S雙連孔型的、十字梁式等傳感器。測力傳感器的好壞決定了試驗機的精度和測力穩定性，目前市場上的電子拉力試驗機用傳感器小力值一般用S型傳感器，大力值一般用輪輻式傳感器。常見的電子拉力試驗機測力傳感器為0.5級和1級，最大允許誤差分別為±0.5%和±1%。最大實驗力一般不超過20kN。

1.2  變形的測量

通過變形測量裝置來測量， 它是用來測量試樣在試驗過程中產生的形變。 變形測量裝置又稱引伸計，是由不同準確度的變形傳感器和試驗機變形測量單元所組成的引伸計系統。

該裝置上有兩個夾頭，經過一系列傳動機構與裝在測量裝置頂部的光電編碼器連在一起，當兩夾頭間的距離發生變化時，帶動光電編碼器的軸旋轉，光電編碼器就會有脈沖信號輸出，再由單片機對此信號進行處理，就可以得出試驗的變形量。

1.3  橫梁位移的測量

其原理同變形測量大致相同，都是通過測量光電編碼器的輸出脈沖數來獲得橫梁的位移量。

2  驅動系統

主要是用于試驗機的橫梁移動。 其工作原理是由伺服系統控制電機， 電機經過減速箱等一系列傳動機構帶動絲桿移動，從而達到控制橫梁移動的目的。通過改變電機的轉速，可以改變橫梁的移動速度。電子拉力試驗機的電機有的是普通三相電機或變頻電機，這種電機采用模擬信號控制，反應慢，定位不準確，調速范圍窄，有高速就沒了低俗或有低速就沒了高速，并且速度控制不準確。另一種電機是全數字交流伺服電機，采用全數字脈沖控制，調速范圍廣，可達(0.001～1000)mm/min，控制定位準確，反應快，0.01秒可加到滿速度。電子拉力試驗機的傳動機構有的采用減速機，有的采用普通皮帶，有的采用全圓弧同步帶。絲桿是驅動測力傳感器運動的部件，市場上的電子拉力試驗機有的使用的是T形普通絲桿，也有無間隙滾珠絲桿。T形普通絲桿間隙比較大，摩擦力比較大，使用壽命短。

3控制系統

控制系統顧名思義，就是控制試驗機運作的系統。主控制器有微機(使用PC機)或微電腦(使用單片機或PLC等)。通過操作臺可以控制試驗機的運作，顯示屏可以獲知試驗機的狀態及各項試驗參數。若該機帶有電腦，也可以由電腦實現各項功能并進行數據處理分析、試驗結果打印。試驗機同電腦之間的通信一般都是使用ＲS232串行通信方式，通過計算機背后的串口進行通信。電腦用來采集和分析數據，進入試驗界面后，電腦會不斷采集各樣試驗數據，實時畫出試驗曲線，自動求出各試驗參數及輸出報表。

下面對電子拉力試驗機的機體做整體介紹，主機部分是電子拉力試驗機的傳動部分，它為試樣提供符合標準的實驗空間，拉伸輔具需要裝在主機上方能進行拉伸試驗。它主要包括固定橫梁、移動橫梁、負荷傳感器、工作臺和底板。工作臺是主機的主要支撐件，所有的傳動系統都安裝在工作臺上，電機減速機系統安裝在工作臺的下部，減速機的輸出通過同步齒形帶和安裝在工作臺上的絲桿相連，電機的轉動帶動絲桿轉動。在絲桿上安裝有絲母，絲母和移動橫梁固定為一體，絲桿轉動時使移動橫梁可以上下移動，所有實驗過程都是通過移動橫梁的上下移動來實現的。負荷傳感器通過螺釘固定在移動橫梁上，固定橫梁是主機的連接件拉伸輔具的固定件。電器控制部分包括強電操作按鈕和電器控制箱兩大部分。強電操作面板包括電機開關和急停按鈕，和強電面板共同構成系統的強電控制部分。行程限位