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拉力試驗(yàn)機(jī)過載保護(hù)原因是什么?

時間:2022/9/23閱讀:1945
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拉力試驗(yàn)機(jī)是一種常用的力學(xué)檢測設(shè)備,是保證材料拉伸、壓縮、彎曲、撕裂、剝離等試驗(yàn)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)檢測設(shè)備。電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、動力傳動系統(tǒng)、測力機(jī)構(gòu)、傳感器及工作臺。

 

今天【科準(zhǔn)測控】小編帶大家了解詳細(xì)分析一下拉力試驗(yàn)機(jī)出現(xiàn)過載保護(hù)的因素是什么?拉力試驗(yàn)機(jī)出現(xiàn)過載保護(hù)要怎么解決?我們一起往下看吧!

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    圖一 拉力試驗(yàn)機(jī)典型結(jié)構(gòu)圖


圖一拉力機(jī)包括底部的工作臺和門字形的框架,安裝在框架上的移動梁作為移動端,臺面或頂端的固定梁作為固定端,固定端直接連夾具,移動端通過力學(xué)傳感器連接夾具。試樣的兩端固定在兩個夾具上,移動端以一定的速度運(yùn)動,試樣被拉伸或壓縮,記錄力學(xué)傳感器上的力值和對應(yīng)的移動端位移和時間,給出受力曲線。

 

力學(xué)傳感器屬于拉力試驗(yàn)機(jī)上的精密部件,也是易損部件,當(dāng)力學(xué)傳感器上所受到的力達(dá)到或超過破壞極限,就會造成損壞。

 

為了避免力學(xué)傳感器的破壞,現(xiàn)有的拉力試驗(yàn)機(jī)上也有多種保護(hù)措施。

 

比如降低傳感器的量程假設(shè)力學(xué)傳感器出廠的量程標(biāo)注為1000N,實(shí)際的破壞極限可能是1100N,多余的這100N作為保險(xiǎn)系數(shù)。

 

再比如拉力試驗(yàn)機(jī)上設(shè)置報(bào)警或停機(jī)力值,當(dāng)力學(xué)傳感器所受力值達(dá)到設(shè)定值時設(shè)備會發(fā)出報(bào)警,并且停止運(yùn)行,避免過載破壞。

 

最后,作為最基本的保護(hù)手段,拉力試驗(yàn)機(jī)上都設(shè)有急停按鈕,檢測時操作人員一直關(guān)注力值變化,當(dāng)發(fā)現(xiàn)力值馬上就要超過量程時,可以手動啟動急停按鈕,避免過載破壞。

 

不過,多數(shù)情況下,操作人員如果不提前判斷的話,反應(yīng)速度還不如拉力試驗(yàn)機(jī)自身的停機(jī)保護(hù)更快些。

 

實(shí)際操作中,即使在這多重保護(hù)措施之下,力學(xué)傳感器受力超過破壞極限而損壞的情況仍然時有發(fā)生。

 

原因是: 

(1) 測試模量比較高的材料時容易超量程,無論是拉伸還是壓縮,力值都會急劇上升,如果移動端的運(yùn)行速度又較快,這種情況下監(jiān)測力學(xué)傳感器所受力值達(dá)到報(bào)警力值再采取措施往往為時已晚,因?yàn)榱χ瞪仙?,在保護(hù)機(jī)制執(zhí)行的過程中,力值已經(jīng)超過力學(xué)傳感器的破壞極限;

 

(2) 在壓縮測試過程中,即使模量再低的材料,壓縮到一定程度之后,力值也會急劇上升,很容易超過破壞極限造成力學(xué)傳感器的損壞。所以說,上述幾種保護(hù)措施并非萬無yi失,拉力試驗(yàn)機(jī)上的力學(xué)傳感器還需要更加有效的保護(hù)方案。

 

拉力機(jī)過載保護(hù)解決的方案:

(1) 原理部分

上述幾種保護(hù)措施,特別是閉環(huán)控制方式,從原理上說是有效的,問題在于這幾種措施都有一定的局限。在量程上設(shè)置裕量的方式,對于偶爾出現(xiàn)的某些稍微超過量程的情況,可以避免傳感器的破壞,但是如果負(fù)荷繼續(xù)增加,傳感器還是會被壓壞。

 

閉環(huán)控制的方式,可以通過設(shè)置恰當(dāng)?shù)膱?bào)警或停機(jī)條件而發(fā)揮作用。

 

但是,從檢測到報(bào)警信號到停機(jī)還有一定的響應(yīng)時間,在快速壓縮過程中,這個響應(yīng)時間內(nèi)系統(tǒng)過載足以把傳感器壓壞。

 

采用急停的方式,更是依賴于操作者的反應(yīng)靈敏程度,不能作為常規(guī)的保護(hù)措施。

 

文中所采用的方案是在移動梁和固定梁之間增加預(yù)壓緊或預(yù)拉伸的彈性裝置,當(dāng)負(fù)荷達(dá)到預(yù)壓緊力或預(yù)拉伸力時,彈性裝置繼續(xù)發(fā)生變形,從而在試樣的壓縮或拉伸之外串聯(lián)一個彈性裝置的壓縮或拉伸變化,受力相同時變形量增加,或者變形相同時受力更小。

 

此時再結(jié)合在量程上設(shè)置裕量的保護(hù)方式以及閉環(huán)控制的方式,可以保證在壓力傳感器達(dá)到破壞極限之前采取報(bào)警或停機(jī)措施。

 

(2)方案部分防止壓縮過載的保護(hù)裝置如圖2所示,彈性保護(hù)裝置包括內(nèi)部的彈性元件和外殼,外殼有一個端蓋可以向內(nèi)運(yùn)動,彈簧以一定的壓縮量裝配到外殼中。


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綜合保護(hù)護(hù)裝置保護(hù)裝置裝置確定壓縮量的標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)傳感器受到的壓縮力大于傳感器的量程時,端蓋壓縮彈簧繼續(xù)向內(nèi)運(yùn)動,為閉環(huán)控制系統(tǒng)留出反應(yīng)時間,避免傳感器被壓壞。

 

當(dāng)傳感器受到的壓縮力小于傳感器的量程時,端蓋受到彈簧的擠壓和外殼的限制而不能運(yùn)動,從而不影響測量結(jié)果。

 

同理,可以設(shè)計(jì)出如圖3所示的防止拉伸過載的保護(hù)裝置,以及把壓縮過載保護(hù)裝置和拉伸過載保護(hù)裝置結(jié)合起來形成的如圖4所示的保護(hù)裝置,可以同時實(shí)現(xiàn)壓縮和拉伸的過載保護(hù)。

 

應(yīng)用實(shí)例分析:

汽車內(nèi)飾頂棚是一種復(fù)合材料,包括三明治骨架和復(fù)合在三明治骨架上的面料,采用模壓工藝生產(chǎn)。

 

厚度是頂棚的一個重要指標(biāo),在與護(hù)板、扶手等部件配合的部位都需要滿足厚度的要求,所以一般采用在模具上增加限位的方式來保證厚度。

 

為了在實(shí)驗(yàn)室模擬頂棚的壓制過程,作者制作了一對小模具,采用拉力試驗(yàn)機(jī)來提供壓力,這時候就遇到了前面所說的壓力過載保護(hù)的問題。當(dāng)小模具到達(dá)限位之后,不能像實(shí)際生產(chǎn)的壓機(jī)一樣達(dá)到壓力及時停止,而是按照設(shè)定的速度繼續(xù)下行,直至接收到停機(jī)信號。

 

采用圖2所示的設(shè)計(jì)方案,按照傳感器的量程2000N采用彈性系數(shù)200N/mm的彈簧制作了壓縮保護(hù)裝置,當(dāng)壓力達(dá)到 2000N之后,移動梁繼續(xù)以1mm/s的速度下行,1s之后才能達(dá)到2200N,如果傳感器的破壞極限是2200N,則為系統(tǒng)提供了1秒的緩沖時間,確保閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮保護(hù)作用。

 

如果沒有彈性保護(hù)裝置,壓力會在瞬間突破2500N,把傳感器壓壞。

 

采用力學(xué)傳感器上串聯(lián)預(yù)壓縮和/或預(yù)拉伸的彈性保護(hù)裝置的方法,結(jié)合傳感器預(yù)留的量程裕量和控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制報(bào)警措施,可以避免拉力試驗(yàn)機(jī)在某些情況下響應(yīng)時間過長而導(dǎo)致的過載保護(hù)措施失效的問題,避免傳感器被壓壞。

 

總的來說,上面這套過載保護(hù)的設(shè)計(jì)方案可行性是沒有問題的,即在拉力試驗(yàn)機(jī)上,通過預(yù)壓縮或預(yù)拉伸的彈性保護(hù)裝置,結(jié)合傳感器預(yù)留的量程余量和控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制保護(hù)措施,可以在傳感器負(fù)荷急劇上升時提供過載保護(hù),為控制系統(tǒng)爭取到寶貴的響應(yīng)時間,避免拉力試驗(yàn)機(jī)過載時對力學(xué)傳感器的損傷。最后也希望這種設(shè)計(jì)能盡快大量運(yùn)用到拉力試驗(yàn)機(jī)的實(shí)際制造過程中。

 

以上就是【科準(zhǔn)測控】小編給大家?guī)淼年P(guān)于拉力試驗(yàn)機(jī)過載保護(hù)的原因是什么?以及拉力試驗(yàn)機(jī)出現(xiàn)過載保護(hù)的解決方案,希望對大家有所幫助??茰?zhǔn)技術(shù)團(tuán)隊(duì)為大家準(zhǔn)備很多試驗(yàn)機(jī)相關(guān)專業(yè)知識,例如:拉力強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)操作,載帶拉力試驗(yàn)機(jī),拉力強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)操作規(guī)程等,如果你也想了解,歡迎給我們留言!


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