常見萬能材料試驗(yàn)機(jī)的性能特點(diǎn)分析及選型

1、【常見萬能材料試驗(yàn)機(jī)的性能特點(diǎn)分析及選型 】伴隨著社會的進(jìn)步，國力的增強(qiáng)，各類新材料層出不窮，原有材料的性能也有了進(jìn)一步的提高，使用面也在不斷的擴(kuò)大，因而對材料的檢驗(yàn)也提出了更高的要求。眾所周知，在上世紀(jì)80年代之前，材料試驗(yàn)機(jī)的使用僅局限于金屬等少數(shù)領(lǐng)域，而如今，材料試驗(yàn)機(jī)的使用范圍已不再只限于金屬等領(lǐng)域了，它已經(jīng)擴(kuò)展到了所有的行業(yè)。材料試驗(yàn)機(jī)由過去的手動液壓試驗(yàn)機(jī)一統(tǒng)天下，發(fā)展到今天，多種控制模式并存，性能特點(diǎn)各異，百花齊放的時(shí)代。在這琳瑯滿目的試驗(yàn)機(jī)中，如何選擇一款適合自己特點(diǎn)的試驗(yàn)機(jī)是大多數(shù)用戶所關(guān)心的事。由于目前絕大多數(shù)的材料試驗(yàn)都是靜力學(xué)性能試驗(yàn)，為此，下面就針對目前市場上的常見萬

2、能試驗(yàn)機(jī)的性能特點(diǎn)做一個(gè)簡單的對比分析，提出一個(gè)選型原則，供大家參考。一、常見萬能材料試驗(yàn)機(jī)的種類目前市場上常見的萬能材料試驗(yàn)機(jī)主要有兩大系列，四種類型：1、   液壓系列：      手動液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)電液伺服液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)2、   電子萬能系列： 常規(guī)電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)                   

3、        高性能電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)         它們的性能各異，優(yōu)缺點(diǎn)并存，各有各的用戶群體。二、性能特點(diǎn)1、液壓系列1） 手動液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)手動液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)主要采用簡易高壓油源作為動力源，手動調(diào)整閥作為控制元件，并進(jìn)行人工手動實(shí)現(xiàn)加載，因而，它屬于開環(huán)控制系統(tǒng)。由于受油源流量及主機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，它的油缸活塞行程較小，常見的一般在300mm左右，它的試驗(yàn)速度一般也較小。受價(jià)格因素的影響，測力傳感器一般采用壓力傳感器（大噸位基本采

4、用壓力傳感器）。因而，精度較低，量程較小，一般精度為1級或2級，量程一般為4%-100%F.S。受油缸摩擦力的影響，噸位一般很難做到很小，國內(nèi)最小為5T。但由于它所特有的低價(jià)及大噸位的特點(diǎn)，目前，在成品檢驗(yàn)、單一材料指標(biāo)的測試中還在大量使用。2）電液伺服類萬能材料試驗(yàn)機(jī)它主要采用了精密高壓油源作為動力源，使用伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行閉環(huán)自動控制，因而控制性能較高，一般可實(shí)現(xiàn)載荷、應(yīng)變、位移三種控制模式。同手動液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)一樣，受油源流量的限制，他的試驗(yàn)速度較低。由于采用閉環(huán)自動控制，系統(tǒng)剛度成了整個(gè)系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。眾所周知，液體的剛度是比較低的，為了盡可能的減少液體對整機(jī)剛度的

5、影響，一般電液伺服試驗(yàn)機(jī)的行程都不大，同樣受整機(jī)剛度的影響，電液伺服類試驗(yàn)機(jī)的噸位都不可能做的很小，基本上都在一噸以上。但由于它有多種控制模式，因而具有使用靈活，性能較高的特點(diǎn)。2、   電子萬能系列1） 常規(guī)電子萬能類材料試驗(yàn)機(jī)常規(guī)電子萬能主要采用伺服電機(jī)作為動力源，絲杠、絲母作為執(zhí)行部件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)移動橫梁的速度控制，它的試驗(yàn)速度范圍可進(jìn)行調(diào)整，以RGM-200為例，它的試驗(yàn)速度可達(dá)0.001mm/min-1000mm/min，速比可達(dá)100萬倍之多，試驗(yàn)行程可按需要而定，最大可達(dá)幾米。這是液壓類試驗(yàn)機(jī)無論如何也實(shí)現(xiàn)不了的。隨著電子技術(shù)的發(fā)展及伺服電機(jī)性能的提高，電子萬

6、能所采用的電機(jī)從早期的直流伺服電機(jī)到現(xiàn)在的更多的采用交流伺服電機(jī)，從早期的功率元件選用可控硅進(jìn)行移相觸發(fā)控制到今天的采用多種功率模塊實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制控制，電子萬能的性能有了質(zhì)的飛躍，人們心目中的電子萬能故障率高，性能較差的情況已經(jīng)不復(fù)存在了。由于常規(guī)電子萬能采用速度控制，因而對系統(tǒng)剛度的要求不高，這樣就為小噸位試驗(yàn)機(jī)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了有利的條件。從目前國際、國內(nèi)的情況看，一噸以下試驗(yàn)機(jī)基本上都為常規(guī)的電子萬能類試驗(yàn)機(jī)。它的用途最廣，性價(jià)比最高。2）高性能電子萬能類試驗(yàn)機(jī)高性能電子萬能類試驗(yàn)機(jī)與常規(guī)的電子萬能試驗(yàn)機(jī)一樣，它也采用伺服電機(jī)作為動力源，絲杠、絲母作為執(zhí)行部件，它與常規(guī)電子萬能試驗(yàn)機(jī)所不同的是它

7、的控制方式可為載荷控制，也可為應(yīng)變控制或位移控制。除了具有常規(guī)電子萬能的速度寬，行程大的特點(diǎn)外，還具有電液伺服類試驗(yàn)機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)，因而它是目前性能最好的萬能材料試驗(yàn)機(jī)。目前，這類試驗(yàn)機(jī)的佼佼者基本上都采用德國Doli公司生產(chǎn)的EDC 120系列作為核心控制部件。如瑞格爾公司生產(chǎn)的RG 2000系列就采用了EDC 120控制器。當(dāng)然，這類試驗(yàn)機(jī)也有它的缺點(diǎn)。由于具有載荷、應(yīng)變、位移三種控制模式，因而整機(jī)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)的剛度有直接的關(guān)系，而試樣剛度又直接影響系統(tǒng)的剛度。所以當(dāng)所做試驗(yàn)的試樣種類較多時(shí)，整機(jī)剛度的變化就會很大，這樣就很難保證所有的試驗(yàn)都能夠正常進(jìn)行。為了滿足全部的試驗(yàn)都能夠正常進(jìn)行，

8、就需隨時(shí)調(diào)整控制系統(tǒng)的參數(shù)（P，I，D參數(shù)），這對于非自動控制專業(yè)的人來說是有一定難度的，這樣也就不能完全發(fā)揮這類試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)勢。這類試驗(yàn)機(jī)的價(jià)格比較高。三、選型在上文中，主要分析了幾種常見的萬能試驗(yàn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，下文將針對實(shí)際工作中的情況介紹一下針對不同類型的試驗(yàn)如何選擇試驗(yàn)機(jī)的類型。1、常規(guī)液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)由于常規(guī)液壓萬能材料試驗(yàn)機(jī)價(jià)格低、操作簡單、大噸位的特點(diǎn)，一般在進(jìn)行結(jié)構(gòu)部件試驗(yàn)或簡單的材料性能試驗(yàn)時(shí)，可選用此類型的試驗(yàn)機(jī)。如各類建筑結(jié)構(gòu)部件的破壞性試驗(yàn)，或用來測試某些材料的單一性能指標(biāo)（如鋼筋的拉伸強(qiáng)度等）。2、電液伺服類萬能材料試驗(yàn)機(jī)由于電液伺服類萬能材料試驗(yàn)機(jī)具有三種控制模式，因

9、此它的性能較好，但由于它所固有的行程小，速度低的缺點(diǎn)，一般不適用于要求高速拉伸的橡膠試驗(yàn)及延伸率較大的塑料、高分子材料試驗(yàn)。另外，當(dāng)材料的品種較多時(shí)，因需要經(jīng)常的調(diào)整系統(tǒng)的參數(shù)（P、I、D參數(shù)），為了降低對操作人員的要求，不宜選用此類試驗(yàn)機(jī)。而在需要恒應(yīng)力或恒應(yīng)變試驗(yàn)時(shí)選用它是最佳的選擇，如水泥、建材類試樣。金屬類試樣也可使用此類試驗(yàn)機(jī)。3、常規(guī)電子萬能類材料試驗(yàn)機(jī)此類試驗(yàn)機(jī)是目前性價(jià)比最高的一個(gè)品種，它的用途最廣，使用范圍最大。從對低速要求極高的碳化硅試樣到高速性能要求較高的橡膠類試樣都可選用此試驗(yàn)機(jī)，這類試驗(yàn)機(jī)從對行程要求不大的壓縮類試驗(yàn)到行程要求極高的特種橡膠、高分子材料試驗(yàn)都能夠滿足。

10、另外，由于它特有的速度控制模式對系統(tǒng)剛度的要求不高，因此它的使用很簡單，不需要因改變試驗(yàn)材料進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整，因而對試驗(yàn)員的要求不高。它靈活的夾具配置、傳感器的擴(kuò)展，對實(shí)現(xiàn)多材料試驗(yàn)提供了可能，真正實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。但由于它的控制模式較為單一，因此不適用做恒應(yīng)力、恒應(yīng)變類試驗(yàn)。4、高性能電子萬能類材料試驗(yàn)機(jī)它是目前性能最好的一類萬能材料試驗(yàn)機(jī)，可滿足各類材料試驗(yàn)的要求，但由于價(jià)格較高，而絕大多數(shù)的材料試驗(yàn)都為常規(guī)指標(biāo)的試驗(yàn)。因而在大多數(shù)情況下，它的性能并不能得到充分的發(fā)揮，因此性價(jià)比并不高。另外，由于它的整機(jī)穩(wěn)定性與試樣有關(guān)，因此對不同試樣需經(jīng)常調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，這就對試驗(yàn)機(jī)的操作人員提出了較高的

11、要求。由于這些原因，該類型的試驗(yàn)機(jī)市場占有率并不大，一般在一些特殊場合使用。如各大專院校、科研院所在進(jìn)行新材料的研究時(shí)選用。另外，在一些既需要寬的速度范圍，又需要大行程場合，且需進(jìn)行恒應(yīng)力、恒應(yīng)變試驗(yàn)時(shí)才會使用。三、瑞格爾公司萬能試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)以上4種類型的萬能試驗(yàn)機(jī)在瑞格爾公司都有生產(chǎn)，正如上面分析的一樣，常規(guī)電子萬能試驗(yàn)機(jī)是性能價(jià)格比最高的，因而下面就這一類型試驗(yàn)機(jī)的主要性能特點(diǎn)做一個(gè)簡單的介紹。一）、主機(jī)方面：1、    具有多種外型結(jié)構(gòu)：1）   單柱機(jī)：體積小巧，價(jià)格低廉，適用于單一的低噸位試樣，一般在500kg以下。2） &#

12、160; 臺式機(jī)：體積較小，價(jià)格較低，可擴(kuò)展性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，一般在3T以下。3）   豪華落地式：外型美觀大方，可于國外機(jī)型相媲美，可擴(kuò)展性好，安裝方便，價(jià)格適中，目前該機(jī)型有兩種外型結(jié)構(gòu)，1T以下和3T以下兩種。4）   大噸位門式機(jī)：這類機(jī)型剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適應(yīng)面寬，價(jià)格比電液伺服類略低，擴(kuò)展性很好，是金屬類試驗(yàn)的首選機(jī)型，目前最大可達(dá)60T。2、    減速系統(tǒng)：采用同步圓弧齒形帶多級減速，它具有安裝維護(hù)簡便，壽命長，效率高（可達(dá)85%），噪音低的特點(diǎn)。3、   電機(jī)采用日本松下交流伺服電機(jī)，具有

13、好的配套性（電機(jī)與電機(jī)伺服器配套生產(chǎn)），    無碳刷、壽命長、易維護(hù)、防爆的特點(diǎn)。二）、控制器方面1、   具有獨(dú)立完善的操作控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自主控制，也可與計(jì)算機(jī)配套操作。自主操作時(shí)界面為漢字界面，簡單易懂，并可顯示各類參數(shù)及結(jié)果曲線，并能夠打印出漢字報(bào)告及曲線。2、   極寬的速度控制范圍，最寬可達(dá)到0.001mm/min-2000mm/min（高速與主機(jī)結(jié)構(gòu)噸位有關(guān)），這是因?yàn)椴捎昧霜?dú)特位置脈沖控制技術(shù)。3、   目前，國內(nèi)最寬的單一配置的測量范圍可達(dá)0.2%-100%，最小分辨率35萬分之一，真

14、正實(shí)現(xiàn)一級多用。4、   模擬放大器采用多種通道方案，為擴(kuò)展配置提供了先決條件。5、   方便、實(shí)用且功能強(qiáng)大的可移動操作盒，不但能夠?qū)崿F(xiàn)多種速度的橫梁移動控制，還可隨時(shí)切換控制方式，常動方式與點(diǎn)動方式相互切換，當(dāng)與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用時(shí)，可直接起計(jì)動計(jì)算機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。三）、軟件1、   良好的用戶界面，菜單式的功能選擇；2、   數(shù)據(jù)庫程序結(jié)構(gòu)；3、   標(biāo)準(zhǔn)庫算法選擇；4、   用戶自定義功能，可滿足不同情況下的各類試驗(yàn)要求，如定義彈性參數(shù)，定義壓縮比，定義修約規(guī)則，定義非比例應(yīng)

15、力，選擇曲線圖的x-y坐標(biāo)函數(shù)等；5、   開放的程序結(jié)構(gòu)，具有用戶二次開發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)用戶自行軟件升級；6、   強(qiáng)大的報(bào)告輸出能力。使用水晶報(bào)表產(chǎn)生結(jié)果報(bào)告；7、   常見結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，可用直方圖直觀顯示；8、   一鍵式遠(yuǎn)程控制試驗(yàn)功能；9、   具有結(jié)果在曲線圖上直觀顯示的功能；從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上來說： 電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要采用伺服電機(jī)作為動力源,絲杠、絲母作為執(zhí)行部件,實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)移動橫梁的速度控制。在傳動控制上,目前主要有兩種形式,同步帶 和減速機(jī)。國內(nèi)來說,長春地區(qū)的試驗(yàn)機(jī)廠家多采用同步

16、帶,而紅山出來的試驗(yàn)機(jī)廠家多采用減速機(jī)。關(guān)于其優(yōu)缺點(diǎn),還有待探討,但都不影響用戶使用。在測力上電子萬能試驗(yàn)機(jī)均采用負(fù)荷 傳感器。 液壓萬能試驗(yàn)機(jī),顧名思義,采用高壓液壓源為動力源。采用手動閥、伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行控制。普通液壓萬能試驗(yàn)機(jī)只能進(jìn)行人工手動實(shí)現(xiàn)加載,屬于開環(huán)控制系統(tǒng),受價(jià)格因素的影響,測力傳感器一般采用液壓壓力傳感器。而電液伺服類萬能材料試驗(yàn)機(jī)則是采用伺服閥或比例閥作為控制元件進(jìn)行控制,國內(nèi)有些廠家亦已經(jīng)采用高精度負(fù)荷傳感器來進(jìn)行測力。 二、從使用性能上來說： 電子萬能試驗(yàn)機(jī),不用油源。所以更清潔,使用維護(hù)更方便,它的試驗(yàn)速度范圍可進(jìn)行調(diào)整,試驗(yàn)速度可達(dá)0.001mm/m

17、in-1000mm/min,速比可達(dá)100萬倍之多,試驗(yàn)行程可按需要而定,更靈活。 測力精度高,有些甚至能達(dá)到0.2%.體積小,重量輕,空間大,方便加配相應(yīng)裝置來做各項(xiàng)材料力學(xué)試驗(yàn)。真正做到了 一機(jī)多用。目前國內(nèi)的主流試驗(yàn)機(jī)廠家生產(chǎn)的電子萬能試驗(yàn)機(jī),均可以做到載荷控制,應(yīng)變控制,位移控制所謂的 三閉環(huán)控制。 液壓萬能試驗(yàn)機(jī),受油源流量的限制,他的試驗(yàn)速度較低。手動液壓萬能試驗(yàn)機(jī),操作較為簡易,價(jià)格便宜,但控制精度較低。電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),則性能與電子萬能試驗(yàn)機(jī)相比,除速度低外,控制精度不會差,采用負(fù)荷傳感器的微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),力值精度也可以達(dá)到0.5%左右。且在做 大噸位的 材料力學(xué)試驗(yàn)時(shí),更更可靠,更穩(wěn)定,性價(jià)比更高。 三、從應(yīng)用范圍上來說： 電子萬能試驗(yàn)機(jī),廣泛應(yīng)用于各種金屬、非金屬、復(fù)合材料、醫(yī)藥、食品、木材、銅材、鋁材、塑料型材、電線電纜、紙張、薄膜、橡膠、紡織、航空航天等行業(yè)進(jìn)行拉伸性能指標(biāo)的測試,同時(shí)可根據(jù)用戶提供的國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)定做各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件和試驗(yàn)輔具。數(shù)字顯示電子萬能試驗(yàn)機(jī)適合于只求力值 抗拉強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度等相關(guān)數(shù)據(jù)的用戶。如