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高速試驗機的快速方式及其發展方向

瀏覽次數:1616發布日期:2009-12-14

  高速試驗機的快速加荷方式,決定了試驗機的結構特點、速度範圍及經濟性,這也是試驗機設計和選用的主要依據。材料產生變形時,會受到變形速度的很大影響,特別是非金屬高分子材料,如聚合物、增強塑料、合成物等,具有明顯的粘彈性,長時、短時、瞬時試樣差異很大,常規性能將不再適用。高速拉伸試驗機是了解材料特性和變形速度相關性的基本方法之一。高速試驗機一般速度可達每秒數米至數百米,國外一些廠家從60 年代就已開始高速拉伸試驗機的研製和生產,設計和采用了多種加荷方式,目前國內絕大多數的高速試驗機隻能用衝擊試驗機代替或自製較簡單的試驗裝置進行,試驗能力有限,條件落後。比較和評價高速試驗機,主要從速度、負荷、等速精度、結構複雜程度和經濟性等幾方麵考慮。其中火藥爆炸衝擊式所能達到的速度高,一般5--80m/s,高可達300m/s,但火藥量控製拉伸速度不夠準確,特別是等速精度不易控製。並且機器本身要吸收火藥爆炸產生的巨大能量,對衝擊部件進行緩衝,因此解構龐大,且試驗時有一定危險性(較普通試驗機)。

  飛輪儲能式是以機械方式傳遞速度和功率的,速度易於控製,對凸輪擋塊的正確設計可得到近似的等速,因此早期在0.5--30m/s速度範圍、負荷10000N範圍內,這種加荷方式較普遍,但高速大負荷時,需很大能量補償拉伸試樣變形所消耗的能量,這就需加大飛輪直徑、增加質量,增加驅動部件,因此試驗機結構龐大,耗能多,所以高速大負荷不宜采用此種方式。氣-液加荷式集氣體反應快、可膨脹作功和液壓易控等優點,與飛輪儲能式相比,速度範圍相近,負荷範圍稍大,但速度可無級調速,等速精度高,且等速段距離長,結構簡單、耗能少,目前應用較多,國內也有設計。采用電液伺服控製,技術比較先進,能對輸出量進行連續控製,有極快的響應速度,抗負荷剛性大,等速精度高於其它快速加荷方式,元件的功率--重量比大,因此用電液伺服閥構成快速、高精度的閉環控製係統,代表了試驗機的先進水平。但這種伺服控製係統複雜,油液過濾精度要求高,元件貴,成本高,另外,閉環控製係統實現高速有一定困難,這些問題有待進一步解決。

  總之,高速試驗機將朝以下幾個方向發展:

  一、有較大的試驗速度變化範圍,速度調整準確。

  二、具有高抗負荷剛性,減少試樣變形對拉伸速度的影響。  

  三、有控製試樣條件的能力,等速控製精度高並不受環境條件影響。

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