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高速试验机的快速方式及其发展方向

浏览次数:1805发布日期:2009-12-14

  高速试验机的快速加荷方式,决定了试验机的结构特点、速度范围及经济性,这也是试验机设计和选用的主要依据。材料产生变形时,会受到变形速度的很大影响,特别是非金属高分子材料,如聚合物、增强塑料、合成物等,具有明显的粘弹性,长时、短时、瞬时试样差异很大,常规性能将不再适用。高速拉伸试验机是了解材料特性和变形速度相关性的基本方法之一。高速试验机一般速度可达每秒数米至数百米,国外一些厂家从60 年代就已开始高速拉伸试验机的研制和生产,设计和采用了多种加荷方式,目前国内绝大多数的高速试验机只能用冲击试验机代替或自制较简单的试验装置进行,试验能力有限,条件落后。比较和评价高速试验机,主要从速度、负荷、等速精度、结构复杂程度和经济性等几方面考虑。其中火药爆炸冲击式所能达到的速度高,一般5--80m/s,高可达300m/s,但火药量控制拉伸速度不够准确,特别是等速精度不易控制。并且机器本身要吸收火药爆炸产生的巨大能量,对冲击部件进行缓冲,因此解构庞大,且试验时有一定危险性(较普通试验机)。

  飞轮储能式是以机械方式传递速度和功率的,速度易于控制,对凸轮挡块的正确设计可得到近似的等速,因此早期在0.5--30m/s速度范围、负荷10000N范围内,这种加荷方式较普遍,但高速大负荷时,需很大能量补偿拉伸试样变形所消耗的能量,这就需加大飞轮直径、增加质量,增加驱动部件,因此试验机结构庞大,耗能多,所以高速大负荷不宜采用此种方式。气-液加荷式集气体反应快、可膨胀作功和液压易控等优点,与飞轮储能式相比,速度范围相近,负荷范围稍大,但速度可无级调速,等速精度高,且等速段距离长,结构简单、耗能少,目前应用较多,国内也有设计。采用电液伺服控制,技术比较先进,能对输出量进行连续控制,有极快的响应速度,抗负荷刚性大,等速精度高于其它快速加荷方式,元件的功率--重量比大,因此用电液伺服阀构成快速、高精度的闭环控制系统,代表了试验机的先进水平。但这种伺服控制系统复杂,油液过滤精度要求高,元件贵,成本高,另外,闭环控制系统实现高速有一定困难,这些问题有待进一步解决。

  总之,高速试验机将朝以下几个方向发展:

  一、有较大的试验速度变化范围,速度调整准确。

  二、具有高抗负荷刚性,减少试样变形对拉伸速度的影响。  

  三、有控制试样条件的能力,等速控制精度高并不受环境条件影响。

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