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万能材料试验机设计方案
第一章 概述
材料试验机概述
材料试验机是在各种条件、环境下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程构造等的机械性能、工艺性能、部缺陷和校验旋转零部件动态不平衡量的周密测试仪器， 可以对材料进展拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转、冲击、疲乏、蠕变、长久、松弛、磨损、硬度等试验。在争论探究材料、工艺、技术和构造的过程中，试验机是一种不行缺少的重要测试仪器。广泛应用于机械、冶金、石油、化工、建材、建工、航空航天、造船、交通运输、等工业部门以及大专院校、科研院所的相关试验室。对有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、降低本钱、保证产品安全牢靠等都具有重要作用。材料试验机的种类很多，有多种不同的分类方法。按加荷方法分类: 静负荷试验机
(静态)和动负荷试验机(动态)。其中静态试验机一个主要组成局部万能试验机又可分为液压万能试验机、电液伺服万能试验机和电子万能试验机。
国材料试验机的现状
中国材料试验机的现状验机制造行业在旧中国是空白，中华民国成立后，党和政府格外重视我国计量检测事业的历史悠久，但试计量检测技术的进展，实行了很多重要措来进展仪器仪表工业。经过五十多年的努力，我国材料试验机的制造，从无到有从小到大，从单参数到多参数，从静态到动态，逐步进展成初具规模，具有能生产静负荷试验机〔如拉、压万能试验机、扭转试验机、松弛试验机、长久强渡试验机、蠕变试验机、复合应力试验机等〕和动负荷试验机〔如冲击试验机和疲乏试验机等〕的力量，有效地促进了国民经济建设和国防建设的进展。 长期以来，试验机也始终是欧美对我国尖端科研课题限制出口的产品。我国的国防科技工业和其它部门的科产业，就必需走自主创的道路。在三思集团研院所不能直接进口某些关键材料试验的仪器设备。所以，要进展中国的试验机公司为首的中国试验机民营企业的不断努力下，中得到了长足的进步的差距正在逐步的缩小。
本文章归三思集团公司及原作者全部，必究。百贺仪器科技〔以下图 1-1 为公司的产品〕
图1-1电子万能试验机
电子万能材料试验机(双柱落地式)主要用于金属、非金属材料的拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试和分析争论。可自动求取 ReH、ReL、、Fm、、、、、Rm、E 等试验参数，并可依据GB、ISO、DIN、ASTM、JIS 等国际标准进展试验和供给数据。
电子万能试验机(双柱落地式)性能特点：
电子万能试验机(双柱落地式)承受高强度光杠固定上横梁和工作台面，使之构成高刚性的门式框架构造。承受伺服电机驱动,伺服电机通过传动机构带动移动横梁上下移动,。主本机承受先进的 DSCC-1全数字闭环掌握系统进展掌握及测量，承受计算机进展试验过程及试验曲线的动态显示，并进展数据处理，试验完毕后可通过图形处理模块对曲线放大进展数据再分析编辑，产品性能到达。〔以下图1-2为公司的产品〕
图1-2液压万能试验机
液压万能试验机 WAW-100型程序承受开放的数据库构造定义，符合标准 GB228—87、GB/T228—2025、GB7314-87等试验方法，也可恨据用户要求定制特别的试验方法。测量方式承受的是高精度压力传感器、高精度位移传感器、高线性低杂信的信号处理及放大模块，人机交互方式分析计算测试材料的机械性能指标，试验完毕时自动计算弹性模量、屈服强度、非比例延长应力等，在自动分析的根底上，还可以人工修正分析结果提高分析的准确性。
液压万能试验机可配置专用于材料试验机的闭环掌握和数据采集的电液掌握器(可以依据客户要求配置进口掌握器，如：DOLI)，它具备强大的功能，叉兼有格外优异的性能价格比。适用于科研单位、大专院校、质监部门及检测中心进展检测、科研、仲裁及特别试验的需要。
一、液压万能试验机 WAW-100型的特点：
1、掌握模式：等速率活塞行程掌握、等速率力掌握、等速率应力掌握、等速率应变掌握、力保持掌握、定应力转定应变掌握。
2、试验力气程自动转换功能：假设到达容量的90%自动转换到较大容量
3、自动夹持：承受液压自动夹紧，夹持牢靠，不打滑。
4、多重保护：具有软件、硬件过载和位置保护．，
5、自动校准：负荷、变形、位移可按标准值自动校准．
6、自动停机：试验完毕后活塞自动停顿工作二、液压万能试验机 WAW-100型的技术参数： 1、最大试验力：100KN
2、测量围：1-100KN
3、负荷测量精度：±1%
4、试验速度 mm/min：0-190
5、变形精度：示值的±%以
6、位移精度：示值的±%以
7、应变速率围：2-60
8、应变速率围：-
9、活塞行程：150mm
10、拉伸钳口间最大距离〔包括活塞行程〕：520mm
11、圆试样夹持直径：直径6-12，12-20mm
12、扁试样夹持厚度 mm：0-8×60
13、压板尺寸 mm：直径120
14、主柱间距离：400mm
15、试样直径：10mm
16、弯曲支承最大距离：300mm
17、移动电机功率：
18、电压：380V
19、油泵功率：〔以下图1-3为公司的产品〕
图1-3电液伺服万能试验机
电液伺服万能试验机WAW-600L 主要用于预应力混凝土钢绞线的拉伸试验，适用于冶金、建筑、轻工、航空、航天、材料、大专院校、科研单位等领域。试验操作和数据处理符合 GB/T5224-1995《预应力混凝土钢绞线》的要求。
电液伺服万能试验机 WAW-600L 技术参数：
1、最大试验力(kN)：600。 2、
试验力测量围(kN)：12-600。 3、
试验机级别：1级。 4、
试验力示值相对误差：≤±1%。 5、
位移测量区分力(mm)：。 6、
位移示值相对误差：≤±1%。 7、
最大拉伸试验空间(mm)：1200
8、活塞行程(mm)：250。
9、
变形测量围：2%-100%FS。
10、引伸
计示值相对误差：≤±1%。
11、活塞
移动速度(mm/min)：70。
12、钢绞
线夹持直径围(mm)：-
。
13、夹紧方
式 独立式液压加紧。
14、伺服/夹
紧油泵电机功率(kW)：。
15、横梁升
降电机功率(kW)：。
16、主机最
大外形尺寸(mm)：1180×750×3440。
17、掌握柜
外形尺寸(mm)：600×700×1100。
国外材料试验机的现状
岛津公司〔以下图1-4岛津公司的产品〕
图1-4电子万能试验机
产品具体介绍
AG-IC 系列立式电子万能试验机是日本岛津工厂组装的最先进的电子万能试验机，现已在国的机械、电子、大学、争论院所等行业得到广泛的应用。该系列立式电子万能试验机已经取得国际 CE 认证。
一．电子万能试验机的特点 。
采样间隔的高速度数据采集，适合各种特性材料的测试数据的真实性。
高速返回原点功能，缩短下次试验的预备时间，提高试验效率。
拥有多种完善的试验夹具，适合多种样品的试验要求。二．电子万能试验机的规格
载荷容量：100KN
载荷精度：显示值的±%〔保证精度围：～100%〕
：×1、×2、×5、×10、×20、×50、×100七个量程自动转换
：～1000mm/min
：% 三．电子万能试验机的用途
各种金属材料、非金属材料、复合材料的拉伸试验、压缩、弯曲试验
机械部件、电子部件的拉伸、剥离、焊接强度试验
掌握或循环试验
应力松弛或蠕变试验〔以下图1-5岛津公司的产品〕
图1-5液压万能试验机
岛津液压万能试验机 UH-I 系列是以电子掌握液压驱动的伺服式万能试验机，试验载荷承受高精度压力传感器，被广泛的应用在钢铁、建材等行业。
一．岛津液压万能试验机的用途 1．各种金属材料的拉伸试验、压缩、弯曲试验
木材、纤维板的压缩、弯曲试验
上述材料的载荷保持试验
沥青、混凝土的压缩试验
二．岛津液压万能试验机的特点
承受大形 LCD 轻触屏，可以显示试验曲线，操作便利、可视性好。
丰富的自动掌握程序为标准配置。
可以选择模拟指针式度盘显示器。
通过试验软件，实现高速数据采集。三．岛津液压万能试验机的规格
：200KN、300KN、500KN、1000KN、2025KN、30000KN、4000KN。
载荷精度：显示值的±%。
载荷量程：×1、×2、×5、×10、×20、×50 六个量程自动转换。
试验速度：位移掌握：～最大试验速度。
载荷掌握：～。
：～80%/min。
其次章 设计方案
方案简述
方案一
电动机产生动力由涡杆传到涡轮轴，然后通过蜗轮传至锥齿轮，再通过锥齿轮传动系统传递到丝杠。与此同时与丝杠协作的丝杠螺母则带动横梁上下运动，而下夹具则是固定在试验台上，至此完成试验。如图 2-1 所示：
图 2-1 方案一示意图
方案二
电动机产生动力后输出到减速器，然后进入涡轮蜗杆传动系统，进一步减速并转变运动旋转方向后，通过链传动系统传递到丝杠。由链轮的转动带动丝杠转动。与此同时与丝杠协作的丝杠螺母则带动横梁上下运动，而下夹具则是固定在试验台上，至此完成试验。如图 2-2 所示：
图 2-2 方案二示意图
方案三
电动机产生动力后输出到减速器，然后由直齿轮带动丝杠转动。丝杠转动同时两个丝杠螺母同步背向或相向运动，两个连杆同时远离或靠近。这就使下夹具所在试验台向上或向下运动。上面横梁可以固定，也可以在液压、丝杠等外力驱动下上下运动，至此完成试验。如图 2-3 所示：
图 2-3 方案三示意图
方案四
本方案与上述两种文件有所不同，本方案是由油泵驱动油缸里的活塞供给外部试验力。油泵输出油经进油管到达液压缸，然后经回油管路流回回油缸再次利用。此方案要求液压系统要有较准确的掌握阀的协作才能实现试验目的。而目前液压掌握阀与计算机掌握联系越来越亲热，国外在计算机掌握领域取得了较大进展，惋惜的是我国掌握系统方面还较薄弱。如图 2-4 所示：
各种方案比较
图 2-4 方案四示意图
方案一：滚珠丝杠-螺母传动机构是在丝杠和螺母之间放入滚珠作为中间件，是丝杠与螺母的滑动摩擦传动变为滚动摩擦传动。滚珠丝杠 -螺母传动机构具有下述优点：
〔1〕传动精度高，运动平稳，无爬行现象 滚动丝杠传动根本上是滚动摩擦，摩擦阻力小，摩擦阻力的大小几乎与运动速度完全无关，这样就可以保证运动的平稳性，且不会消灭爬行现象〔其静摩擦系数与动摩擦系数相差微小〕。〔2〕有可逆性 滚珠丝杠摩擦损失小，可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动。〔3〕 本钱高 滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求较高，光滑度要求也较高，故制造本钱高。〔4〕不能能自锁 特别是垂直丝杠，由于自重惯性力的关系，运动部件在运动停顿后不能自锁，需加制动装置。
方案一：承受滚珠丝杆传动,并且蜗杆传动带有自锁作用，可以实现丝杆自锁；蜗杆传动有两个输出轴，并且转向一样，所以丝杆螺纹旋向要相反，才能使丝杆螺母运动方向全都。