電腦全自動(dòng)萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的主要組成部分

電腦全自動(dòng)W能材料試驗(yàn)機(jī)是集機(jī)械結(jié)構(gòu)、精密驅(qū)動(dòng)、傳感測(cè)量、自動(dòng)控制及數(shù)據(jù)處理于一體的智能化測(cè)試設(shè)備，主要用于金屬、非金屬、復(fù)合材料等的拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離等力學(xué)性能測(cè)試。其核心組成部分可分為機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)與加載系統(tǒng)、測(cè)量傳感系統(tǒng)、控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、夾具及附件系統(tǒng)五大類(lèi)，各部分協(xié)同實(shí)現(xiàn) “全自動(dòng)" 測(cè)試流程（參數(shù)設(shè)置→自動(dòng)加載→數(shù)據(jù)采集→分析報(bào)告）。以下是各組成部分的詳細(xì)說(shuō)明：

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

機(jī)械結(jié)構(gòu)是設(shè)備的基礎(chǔ)承載與傳動(dòng)框架，為測(cè)試提供剛性支撐和J確運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，直接影響測(cè)試精度和穩(wěn)定性。核心組件包括：

1、機(jī)架（主機(jī)架）

1.1作用：提供整體剛性支撐，承受測(cè)試過(guò)程中的Z大載荷，確保在高力值測(cè)試時(shí)無(wú)變形或微量變形（變形過(guò)大會(huì)影響測(cè)量精度）。1.2結(jié)構(gòu)：多為門(mén)式框架（雙立柱或四柱）或單臂式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)通常為高強(qiáng)度鑄鐵或合金鋼材，經(jīng)時(shí)效處理X除內(nèi)應(yīng)力，保證長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。

2、橫梁（固定橫梁與移動(dòng)橫梁）

2.1固定橫梁：位于機(jī)架頂部或底部，用于安裝固定端夾具，位置固定（部分設(shè)備可微調(diào)），作為測(cè)試力的固定支撐點(diǎn)。2.2移動(dòng)橫梁：沿立柱上下移動(dòng)，安裝移動(dòng)端夾具，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)其運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)加載（如拉伸時(shí)移動(dòng)橫梁遠(yuǎn)離固定橫梁，壓縮時(shí)靠近）。2.3特點(diǎn)：橫梁與立柱 / 導(dǎo)軌精密配合，確保移動(dòng)時(shí)無(wú)偏擺，保證加載軸線與試樣軸線一致（同軸度是測(cè)試精度的關(guān)鍵）。

3、導(dǎo)軌與絲杠（傳動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)）

3.1導(dǎo)軌：通常為高精度線性導(dǎo)軌或圓柱導(dǎo)軌，安裝在立柱內(nèi)側(cè)，引導(dǎo)移動(dòng)橫梁做直線運(yùn)動(dòng)，減少運(yùn)動(dòng)摩擦并保證移動(dòng)精度（如 ±0.01mm/m）。3.2絲杠：核心傳動(dòng)部件，連接移動(dòng)橫梁與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)或液壓油缸），將旋Z運(yùn)動(dòng)（電機(jī)驅(qū)動(dòng)）或液壓能（液壓驅(qū)動(dòng)）轉(zhuǎn)化為橫梁的直線運(yùn)動(dòng)。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)型多采用滾珠絲杠（高精度、低摩擦、長(zhǎng)壽命）；液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)型則通過(guò)油缸活塞桿直接帶動(dòng)橫梁。

二、驅(qū)動(dòng)與加載系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)與加載系統(tǒng)是設(shè)備的 “動(dòng)力源"，負(fù)責(zé)按設(shè)定程序提供穩(wěn)定、可控的測(cè)試力或位移，實(shí)現(xiàn) “全自動(dòng)加載"。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同，分為伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩類(lèi)：

1、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（主流全自動(dòng)機(jī)型）

1.1核心組件：伺服電機(jī)（如交流伺服電機(jī)）、減速器（如行星減速器）、伺服驅(qū)動(dòng)器。1.2工作原理：電腦軟件發(fā)送控制信號(hào)→伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)→減速器減速增扭后帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)→絲杠轉(zhuǎn)化旋Z運(yùn)動(dòng)為移動(dòng)橫梁的直線運(yùn)動(dòng)→實(shí)現(xiàn)加載。1.3特點(diǎn)：響應(yīng)速度快（加載速率控制精度高，可達(dá) 0.001mm/min~500mm/min）、力值與位移控制J準(zhǔn)（閉環(huán)控制）、噪音低，適合中小力值（如≤1000kN）及高精度測(cè)試。

2、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（多用于大力值測(cè)試）

2.1核心組件：液壓泵（如變量柱塞泵）、液壓油缸、比例溢流閥 / 伺服閥、油箱及管路。2.2工作原理：液壓泵提供壓力油→通過(guò)伺服閥 / 比例閥J確控制進(jìn)入油缸的油量和壓力→油缸活塞桿伸縮帶動(dòng)移動(dòng)橫梁運(yùn)動(dòng)→實(shí)現(xiàn)加載。2.3特點(diǎn)：輸出力大（可達(dá)數(shù)萬(wàn)千牛），適合高負(fù)荷測(cè)試（如金屬材料拉伸、混凝土壓縮），但響應(yīng)速度略低于伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

三、測(cè)量傳感系統(tǒng)

測(cè)量傳感系統(tǒng)是 “數(shù)據(jù)采集" 的核心，將測(cè)試過(guò)程中的力值、位移、變形等物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，為控制和分析提供依據(jù)，直接決定測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。主要包括：

1、力傳感器（測(cè)力裝置）

1.1作用：實(shí)時(shí)測(cè)量測(cè)試過(guò)程中的拉力、壓力或剪切力，是力值數(shù)據(jù)的核心來(lái)源。1.2類(lèi)型：多為應(yīng)變片式力傳感器（通過(guò)應(yīng)變片電阻變化感知力值），按量程分為不同規(guī)格（如 1kN、10kN、100kN、500kN 等），需與測(cè)試力值匹配（通常測(cè)試力不超過(guò)傳感器量程的 80%）。1.3安裝位置：通常固定在移動(dòng)橫梁或固定橫梁上，直接承受試樣傳遞的力。

2、位移測(cè)量系統(tǒng)

2.1作用：測(cè)量移動(dòng)橫梁的位移（反映試樣整體變形或橫梁移動(dòng)距離）或試樣的局部變形。2.2核心組件：（1）位移傳感器：如光電編碼器（與絲杠 / 電機(jī)軸連接，通過(guò)旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算位移）、光柵尺（安裝在導(dǎo)軌旁，通過(guò)光柵條紋計(jì)數(shù)測(cè)量橫梁J對(duì)位移，精度更高，可達(dá) 0.001mm）。（2）引伸計(jì)：高精度變形測(cè)量工具，直接夾持在試樣標(biāo)距段，用于測(cè)量試樣的微小伸長(zhǎng)或收縮（如拉伸時(shí)的屈服變形、斷裂伸長(zhǎng)率），精度可達(dá) ±0.5% FS，是材料塑性指標(biāo)測(cè)試的關(guān)鍵（如延伸率、斷面收縮率）。

3、信號(hào)調(diào)理模塊

作用：將傳感器輸出的微弱電信號(hào)（如 mV 級(jí)）進(jìn)行放大、濾波、線性化處理，轉(zhuǎn)化為控制系統(tǒng)可識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如 0~10V 或 4~20mA），減少干擾確保信號(hào)穩(wěn)定。

四、控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

這是 “電腦全自動(dòng)" 的核心，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、分析與報(bào)告生成，是設(shè)備智能化的體現(xiàn)。主要包括：

1、控制柜（電氣控制系統(tǒng)）

1.1核心組件：主控制器（PLC 或Z用運(yùn)動(dòng)控制器）、伺服驅(qū)動(dòng)器（驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓閥）、繼電器、電源模塊、信號(hào)采集卡等。1.2作用：接收電腦軟件的指令，控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按設(shè)定速率加載 / 卸載；同時(shí)接收傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)力值、位移的閉環(huán)反饋控制（如 “力控"“位移控"“應(yīng)變控" 模式）。

2、電腦及測(cè)試軟件

2.1電腦：作為人機(jī)交互界面和數(shù)據(jù)處理中心，通常為工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)（抗干擾、穩(wěn)定性強(qiáng)），安裝測(cè)試軟件并連接控制柜。2.2測(cè)試軟件：核心功能包括：（1）參數(shù)設(shè)置（試樣規(guī)格、測(cè)試速率、控制模式、停機(jī)條件等）。（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控（力 - 位移曲線、力 - 時(shí)間曲線等動(dòng)態(tài)顯示）。（3）自動(dòng)控制（按程序完成加載、保載、卸載等動(dòng)作，無(wú)需人工干預(yù)）。（4）數(shù)據(jù)處理（自動(dòng)計(jì)算抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)指標(biāo)）。（5）報(bào)告生成（自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、導(dǎo)出與打?。?。

五、夾具及附件系統(tǒng)

夾具是連接設(shè)備與試樣的關(guān)鍵，需根據(jù)測(cè)試類(lèi)型（拉伸、壓縮、彎曲等）和試樣材質(zhì)（金屬、塑料、織物等）配置，確保試樣可靠夾持且受力均勻。主要包括：

1、通用夾具

1.1拉伸夾具：用于夾持試樣進(jìn)行拉伸測(cè)試，常見(jiàn)類(lèi)型有楔形夾具（金屬棒材 / 板材）、平口夾具（塑料、橡膠）、螺紋夾具（標(biāo)準(zhǔn)螺栓 / 螺母）等，夾口多為可更換的N磨材料（如合金工具鋼）。1.2壓縮夾具：用于壓縮測(cè)試，如圓柱試樣壓縮夾具（混凝土、金屬）、平板壓縮夾具（板材、泡沫），底部通常有定位裝置保證試樣居中。1.3彎曲夾具：用于三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲測(cè)試（如金屬板材、管材、混凝土試塊），包括支座和壓頭，間距可調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同試樣長(zhǎng)度。1.4Z用夾具：如剪切夾具（測(cè)剪切強(qiáng)度）、剝離夾具（測(cè)膠粘劑剝離力）、扭轉(zhuǎn)夾具（測(cè)扭轉(zhuǎn)性能）等。

2、輔助附件

試樣劃線器（標(biāo)記拉伸試樣標(biāo)距）、游標(biāo)卡尺（測(cè)量試樣尺寸）、防護(hù)罩（測(cè)試時(shí)防止試樣斷裂飛濺）、校準(zhǔn)塊（傳感器校準(zhǔn)用）等。

六、A全保護(hù)系統(tǒng)

為保障設(shè)備和操作人員A全，設(shè)備需配備多重A全裝置：

1、機(jī)械限位：移動(dòng)橫梁上下J限位置安裝限位開(kāi)關(guān)，防止橫梁超程碰撞。

2、過(guò)載保護(hù)：當(dāng)力值超過(guò)設(shè)定A全值（如傳感器量程的 110%）時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警，避免傳感器或機(jī)械結(jié)構(gòu)損壞。

3、急停裝置：機(jī)身和控制柜配備急停按鈕，按下后立即切斷動(dòng)力源，強(qiáng)制停機(jī)。

4、防護(hù)罩：拉伸 / 沖擊測(cè)試時(shí)，試樣斷裂可能飛濺，防護(hù)罩可隔離危險(xiǎn)區(qū)域。

七、總結(jié)

電腦全自動(dòng)W能材料試驗(yàn)機(jī)的各組成部分分工明確：機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供剛性支撐和J準(zhǔn)傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力加載，測(cè)量傳感系統(tǒng)采集核心數(shù)據(jù)，控制與軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制和智能分析，夾具附件適配不同測(cè)試需求，A全系統(tǒng)保障操作A全。要想了解更多產(chǎn)品組成部分，可隨時(shí)聯(lián)系河北天棋星子檢測(cè)設(shè)備有限公司工作人員。