軋制綜合實(shí)驗(yàn)VIP

1、一、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) （1）通過對(duì)實(shí)驗(yàn)軋機(jī)進(jìn)行多參數(shù)的綜合測(cè)試，掌握軋機(jī)力能參數(shù)綜合測(cè)試的各個(gè)環(huán)節(jié)，使已學(xué)過的測(cè)試?yán)碚摷皽y(cè)試技術(shù)在本實(shí)驗(yàn)中得到綜合應(yīng)用，為今后的現(xiàn)場實(shí)測(cè)打下基礎(chǔ)。 （2）通過本次綜合實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，進(jìn)一步掌握材料成型過程中的力能參數(shù)檢測(cè)的原理、方法和技術(shù)，熟練掌握相關(guān)儀器設(shè)備的使用和操作技能，鞏固傳感器的制作、標(biāo)定與安裝，熟悉測(cè)試儀器與傳感器之間的連接，進(jìn)而提升自身運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)綜合分析、解決問題的能力。使我們對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程和各科知識(shí)的融合使用有了一個(gè)更感性的認(rèn)識(shí)。 （3）了解計(jì)算機(jī)的測(cè)試采集系統(tǒng)。1.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù) 軋機(jī)相關(guān)參數(shù)：最大軋制力150KN，軋機(jī)輥徑為

2、130mm，最大軋薄能力0.4mm，轉(zhuǎn)速2033rmin。 軋材相關(guān)數(shù)據(jù)：T5鋼板，尺寸2×40×100mm，屈服強(qiáng)度=400Mpa=40kg/mm2，軋輥與軋材間摩擦系數(shù)f=0.3。 1.2.1 壓下規(guī)程設(shè)計(jì)考慮到鋼板冷軋中的加工硬化，初步設(shè)計(jì)軋制6道次，道次壓下量分配如下：2mm1.8 mm1.5 mm1.25 mm1.05 mm0.9mm0.8mm。分配各道次壓下量，計(jì)算各道次變形程度，如下表所示:表1-1表1-1 道次壓下量的分配及變形程度表道次123456/mm0.200.300.250.200.150.1010%16.7%16.7%16.0%14.3%11.1%

3、10%25%37.5%47.5%55%60% 考慮軋機(jī)的能力，對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)校核： 1.2.1.1咬入角校核 由壓下量可知，最大壓下量為0.3mm，利用公式，代入數(shù)據(jù)可得=5.5°，則tana=0.09f=0.3，故滿足咬入條件。1.2.1.2確定軋制速度 因?yàn)檐垯C(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為2033r/min，則選取n=25r/min 1.2.1.3軋制力校核 利用斯通公式對(duì)軋制力進(jìn)行初步計(jì)算。公式為：P=F (1-1) (1-2) 其中冷軋薄板是均勻變形，所用K=1.15s ，故經(jīng)計(jì)算得K為46kg/。B=176.8，利用查表數(shù)據(jù)有=1.533，經(jīng)修正后，變形區(qū)面積為197.3，經(jīng)計(jì)算可得第一

4、道次軋制力為55.64KN。軋制相關(guān)參數(shù)如表1-2所示。將上述數(shù)據(jù)與軋機(jī)的額定參數(shù)進(jìn)行比較可知，均滿足要求，故此設(shè)計(jì)參數(shù)能夠進(jìn)行軋制。表1-2軋制參數(shù)表道次Hmmhmmmme%BmmlmmFMpaPKN12.001.800.2010.00401.4933.61144.8686.7899.4521.801.500.3016.70401.6234.42176.8746.58132.0031.501.250.2516.70401.7104.03161.2786.60126.8041.251.050.2016.00401.760 3.61144.8809.60117.2351.050.900.1514

5、.30401.8103.12124.8832.60103.9160.900.800.1011.10401.7902.55100.2832.4083.41 1.3 實(shí)驗(yàn)方法 目前廣泛采用兩種測(cè)量軋制壓力的方法。第一種是通過測(cè)量機(jī)架立柱的拉伸應(yīng)變測(cè)量軋制壓力，又稱應(yīng)力測(cè)量法；第二種是用專門設(shè)計(jì)的測(cè)力傳感直接測(cè)量軋制壓力。至于所用的交換原理或傳感器式，則有電阻應(yīng)變式、壓磁式、電容式及電感式。本實(shí)驗(yàn)采用第二種中的電阻應(yīng)變片式。 1.4 實(shí)驗(yàn)原理圖1-1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集線路示意圖傳感器主要彈性元件和應(yīng)變片構(gòu)成。測(cè)力傳感器應(yīng)安裝在工作機(jī)座兩側(cè)軋輥軸承垂直載荷的傳力線上，通過測(cè)量兩側(cè)的軋制力分力即可得到總軋制

6、力。外力作用在彈性元件上，使其產(chǎn)生彈性變形（應(yīng)變），由貼在彈性元件上的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻變化。再利用全橋電路將電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓變化，然后送入放大器放大，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的編輯整理后得到軋制力數(shù)據(jù)。將軋制力數(shù)據(jù)輸入Excel表格，利用Excel可以將軋制力和變形程度曲線描繪出。具體流程如圖1-1所示。1.5數(shù)據(jù)采集方法 （1）首先將軋機(jī)壓下螺絲的安全臼換上已標(biāo)定過的轉(zhuǎn)換元件（即壓頭），把轉(zhuǎn)換元件的橋路線接到應(yīng)變儀的電橋盒上，然后把應(yīng)變儀輸出端連接到示波器的輸入端。 （2）將已標(biāo)定好的被測(cè)軸安裝好后，把集流環(huán)上的銅辮子固定好，將其扭距橋路引出線接到應(yīng)變儀

7、的電橋盒上，應(yīng)變儀的輸出端連到光線示波器的某振子上。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，用螺栓9將兩個(gè)半圓形花環(huán)（由尼龍做成）固定在傳動(dòng)軸1，并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。在滑環(huán)的外層車有三至四條溝槽（依半橋或全橋），槽中嵌有鈹青銅或黃銅帶5。銅帶兩端固定在滑環(huán)的兩個(gè)剖面上，其端頭焊上導(dǎo)線，以便與應(yīng)變片引線連接。拉線6至于滑環(huán)上，并經(jīng)絕緣子，用彈簧8拉近固定，儀器的導(dǎo)線焊接在拉線6上，即可將電信號(hào)有拉線6引至固定的測(cè)量儀器。 （3）用拉線式集電裝置把軋機(jī)上的軋制壓力在電橋線路以電信號(hào)輸出到測(cè)試儀的通過放大器把傳感器輸出的直流信號(hào)進(jìn)行放大處理。 （4）計(jì)算機(jī)把傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理、分析和儲(chǔ)存，然后處理、分析的結(jié)果輸出。圖1-

8、2拉線式集電裝置1轉(zhuǎn)軸；2應(yīng)變片;1轉(zhuǎn)軸;3引線;4滑環(huán);5黃環(huán)帶;6拉線;7絕緣子;8彈簧;9螺栓1.6 數(shù)據(jù)分析處理方法 利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸分析。描繪出軋制力與變形程度的關(guān)系曲線。二、 實(shí)驗(yàn)程序制定2.1 實(shí)驗(yàn)器材及設(shè)備130實(shí)驗(yàn)軋機(jī)，電阻應(yīng)變片，漆包線，T5鋼（規(guī)格：2×40×100mm3），信號(hào)采集系統(tǒng)，測(cè)力壓頭，力能參數(shù)測(cè)試儀。2.2綜合實(shí)驗(yàn)的順序與具體過程 2.2.1綜合實(shí)驗(yàn)的順序備料、設(shè)備準(zhǔn)備傳感器制作傳感器標(biāo)定安裝傳感器開始扎制并準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)并分析。綜合實(shí)驗(yàn)的具體過程 .1傳感器的制作 （1）電阻應(yīng)變片的粘貼工藝 外觀檢查用10倍

9、以上放大鏡或顯微鏡檢查應(yīng)變片是否完整，有無斷路、短路、霉點(diǎn)銹斑等缺陷。要求敏感柵排列整齊平直，引線牢固，粘貼牢固等，否則不能使用。 阻值檢查經(jīng)過外觀檢查后合格的應(yīng)變片，每片都應(yīng)進(jìn)行電阻值檢查。用惠斯登電橋逐片測(cè)量應(yīng)變片的阻值，記下每片阻值，其值要求精確到0.1，同一批使用的應(yīng)變片電阻值的位差范圍，一般不超過±0.3，不合格者不予采用。 配橋要求組成電橋的各臂阻值大致相等，或相對(duì)臂之積大致相等，其最大誤差限制在0.5以內(nèi)，否則不易平衡。 （2）應(yīng)變片的粘貼位置貼片位置應(yīng)盡量離開應(yīng)力集中處。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)用的圓筒形彈性元件，應(yīng)將應(yīng)變片貼在彈性元件的中間，均布于四周且橫、豎交錯(cuò)(如圖2-1)，

10、這樣可以消除圓筒體端面上的接觸摩擦、不均勻載荷、偏心載荷和溫度的影響。 圖2-1 貼片位置圖 （3）貼片部位的表面處理 機(jī)械清理去除彈性元件表面的氧化鐵皮、鐵銹、污垢等。并使其達(dá)到所需的表面粗糙度。根據(jù)彈性元件的表面狀態(tài)。先用粗砂布打磨，然后用細(xì)砂布打磨，最后用細(xì)砂布沿與軸線成45度角的方向交叉打磨，以增加滑動(dòng)阻力，提高黏附力。打磨的面積均為應(yīng)變片面積的2-3倍，其表面粗糙度以0.8-1.6為宜，太粗糙或太光滑都不易使應(yīng)變片粘牢。 化學(xué)清理用鑷子夾住脫脂棉蘸酒精對(duì)表面進(jìn)行清洗，直到棉球不見黑為止。注意，貼片人員的雙手亦保持清潔，嚴(yán)禁用手指接觸清洗過的表面。最后，將彈性元件放在紅外線燈下，烘干其

11、表面的潮氣。 （4）應(yīng)變片的定位為保證測(cè)量的精度，應(yīng)使應(yīng)變片的粘貼位置正確而不歪斜。在座校紙上按貼片位置刻出比應(yīng)變片基底稍大的空位，然后將它貼在彈性元件上，以備貼片時(shí)用。 （5）貼片 在貼片時(shí)先將應(yīng)變片的背面和試件的貼片處，用鑷子夾棉球蘸少量無水乙醇或丙酮輕輕擦一下，以去除其表面的油污、灰塵等。晾干后開始貼片，一手捏住應(yīng)變片引出線，一手拿502粘合劑小瓶，將瓶口向下在應(yīng)變片基底底面涂抹一層（一滴即可）粘合劑，涂粘合劑后應(yīng)立即將應(yīng)變片底面向下平放按預(yù)先定好的方向和部位貼在彈性元件上，在應(yīng)變片上覆蓋一層玻璃紙或塑料薄膜，接著用拇指（或橡皮棍）小心地壓緊應(yīng)變片一端，從這一端至另一端壓擠（輥壓）數(shù)次，

12、擠出多余的粘接劑和粘接層中的氣泡（注意按壓時(shí)不要將應(yīng)變片移動(dòng)），之后手指保持不動(dòng)約一分鐘再放開，輕輕掀開玻璃紙。再將玻璃紙蓋在應(yīng)變片上，一手指按壓在應(yīng)變片引出線端上，另一手捏住引出線輕輕提起使之與彈性元件脫離。 注意：壓擠應(yīng)變片時(shí)，不能使其錯(cuò)動(dòng)，用力要適當(dāng)，不能過大，以免使敏感柵變形和引線端焊接點(diǎn)下面的基底壓破，從而使絕緣破壞。 （6）粘貼質(zhì)量檢查 外觀檢查：用肉眼觀察固化后的應(yīng)變片是否粘牢，敏感柵有無變形、褶皺、翹曲等。還要檢查貼片位置是否正確，特別市方位角咬準(zhǔn)確。再用萬用表檢查有無斷路、短路等。如有上述缺陷，則應(yīng)撕掉重貼。 阻值檢查：在粘貼前后，應(yīng)變片的電阻值不應(yīng)有較大的變化。 絕緣電阻檢

13、查：用兆歐表（500V以下）或萬用表（×10K）檢查應(yīng)變片與彈性元件之間的絕緣電阻是否符合要求，一般在500M以上，動(dòng)態(tài)測(cè)量也可在50-100M以上靜態(tài)測(cè)量要求高些。 將貼片的傳感器進(jìn)行編號(hào)，每組牢記自己的編號(hào)。組橋連線及防潮.1熟悉電橋的加減特性 相鄰臂電阻變化，同號(hào)相減，異號(hào)相加，而相對(duì)臂同號(hào)相加，異號(hào)相減。因此在組橋接線時(shí)，一定要把被測(cè)量的變化相同的連接在相對(duì)臂，相反的變化連接在相鄰臂。.2組橋接線 固定焊接端子 為了防止應(yīng)變片在焊接和連接過程中被拉斷，最好不直接把連線與引線焊接，也不要把連線焊接在應(yīng)變片上，建議采用焊接端子和膠布固定連接的方法。即事先將焊接端子粘貼在靠近應(yīng)變片

14、引線附近的適當(dāng)位置，然后把應(yīng)變片的二條引線分別彎成一個(gè)平彎焊接在端子上，再從端子上焊接引線，連線的排列應(yīng)盡量整齊規(guī)則，便于檢查，并用白膠布或膠帶把它固定住。 組橋連線可用細(xì)的漆包線或塑料膠線作為連線，并按一定的組橋方式或用20-50瓦的電烙鐵將工作應(yīng)變片和補(bǔ)償片連接起來組成橋路，將應(yīng)變片的引線和引出導(dǎo)線用鑷子夾住，將其焊在端子上，多余的引線用剪刀剪掉。 注意：焊接點(diǎn)一定要焊牢，嚴(yán)防虛焊，焊點(diǎn)要光滑，但焊錫用量不宜過多，焊接時(shí)間不要太長，一般為3-5秒；連接線線頭盡量剝短些，以免裸露部分和彈性元件相碰；連接時(shí)，要注意鄰臂和對(duì)臂的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中，為了便于區(qū)分，對(duì)臂用相同顏色的導(dǎo)線，鄰臂用不同顏色的導(dǎo)

15、線。實(shí)驗(yàn)常用有半橋和全橋測(cè)量接法，考慮到全橋能夠消除環(huán)境與溫度的影響，本實(shí)驗(yàn)采用全橋接法，接法如圖2-2所示。全橋測(cè)量時(shí)，把R1接在接線柱“1”和“2”之間，R2接在接線柱“2”和“3”之間，圖2-2 全橋線路圖R3接在接線柱“3”和“4”之間，R4接在接線柱“1”和“4”之間。導(dǎo)線接在線柱上時(shí)，必須擰緊。.3橋路檢查 焊點(diǎn)是否焊牢，發(fā)現(xiàn)虛焊應(yīng)重焊。 絕緣檢查：橋臂中任一抽頭與彈性元件之間的絕緣電阻應(yīng)在50M以上。 測(cè)量阻值：二個(gè)相鄰臂阻值相同，二相對(duì)臂阻值相同。.4防潮處理軋鋼機(jī)上的測(cè)力傳感器工作環(huán)境十分惡劣，往往有灰塵、油、水和蒸汽等。在這種情況下，如果防潮處理不當(dāng)，將會(huì)使應(yīng)變片與丫頭之間

16、絕緣破壞，以及粘貼劑吸水后變質(zhì)，粘接力大大降低，嚴(yán)重會(huì)引起剝落，使得壓頭無法正常工作。因此對(duì)傳感器采取防潮措施。軋機(jī)實(shí)驗(yàn)參數(shù)綜合測(cè)試儀的使用.1準(zhǔn)備工作應(yīng)變片和電橋盒的接法外接應(yīng)變電橋與電橋盒的接法如圖2-2(a)所示。電橋盒內(nèi)裝有120的互感線繞電阻R0作為內(nèi)半橋用。 圖2-3電橋盒的連接 半橋測(cè)量接法半橋測(cè)量時(shí)，按圖2-2（b）接線，把工作應(yīng)變片R1接在接線柱“1”和“2”之間，工作應(yīng)變片R2接在接線柱“2”和“3”之間，而接線柱“1”和“5” 、“3”和“7” 、“4”和“8”之間分別用短接片短接。 全橋測(cè)量接法全橋測(cè)量時(shí)，按圖2-2（c）接線，把R1接在接線柱“1”和“2”之間，R2接

17、在接線柱“2”和“3”之間，R3接在接線柱“3”和“4”之間，R4接在接線柱“1”和“4”之間。導(dǎo)線接在線柱上時(shí)，必須擰緊。 因?yàn)榻M橋連線采用全橋接法，則電橋盒的連接也采用全橋測(cè)量接法，如圖2-2（c）所示。.2儀器的連接 將粘貼在試件上的電阻應(yīng)變片通過連接線接到相應(yīng)的電橋盒接線柱上將電橋盒的另一端的插頭通過連接線分別接到應(yīng)變儀后面板下部的“輸入”插座內(nèi)，并將插頭旋緊。 開啟計(jì)算機(jī)，用USB連接線連接計(jì)算機(jī)和測(cè)試儀器，計(jì)算機(jī)自動(dòng)安裝測(cè)設(shè)儀驅(qū)動(dòng)。 接線完畢，開啟電源值錢，再檢查一下各開關(guān)的工作位置。 2.2.4.3平衡調(diào)節(jié) 打開儀器電源的“電源開關(guān)”，指示燈亮。 從應(yīng)變片的第一通道開始，先觀察輸

18、出表是否為零如果不為零，課通過“平衡”電器操作自動(dòng)平衡按鈕，2秒后放大器輸出為零，消除自身的漂移。 調(diào)整“增益”檔位選擇適當(dāng)?shù)姆糯蟊稊?shù)輸出，如額定增益檔不能滿足要求，可使用增益微調(diào)來進(jìn)行微調(diào)。.4軟件使用 新建項(xiàng)目，選擇通道數(shù)輸入項(xiàng)目名稱和存放位置。 參數(shù)設(shè)置，選擇單位和設(shè)置定系數(shù)K，K值系數(shù)與采集的數(shù)據(jù)是相乘的關(guān)系。 開始采集，根據(jù)需要選擇合適的“采集頻率”，以及“采集時(shí)間”，點(diǎn)擊“開始采集”按鈕開始采集。采集時(shí)波形實(shí)時(shí)顯示在各自的窗口中。 顯示全部波形，點(diǎn)擊主界面右面的“顯示全圖”按鈕，將在相應(yīng)窗口中顯示項(xiàng)目文件中的所有數(shù)據(jù)。 標(biāo)志 分析數(shù)據(jù) 圖形輸出，將圖形保存。 word報(bào)表及輸出，生

19、成word報(bào)表。.5整體調(diào)試 首先開啟測(cè)試測(cè)試儀的電源，之后在計(jì)算機(jī)上打開測(cè)試軟件，通過點(diǎn)擊“采樣”開始采集并有圖形輸出即表明各設(shè)備或各一起之間已連接好，否則要重新檢查連接線路排除故障。測(cè)力傳感器的標(biāo)定方法.1測(cè)力傳感器的標(biāo)定方法及步驟 所謂標(biāo)定，就是用一系列已知的標(biāo)準(zhǔn)載荷作用在傳感器上，然后確定出一系列標(biāo)準(zhǔn)載荷與輸出信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，該關(guān)系通常以曲線或數(shù)學(xué)式來表示，前者為標(biāo)定曲線，后者為標(biāo)定方程，以此關(guān)系來度量傳感器所承受的未知載荷的大小。輸出量與輸出成正比例的關(guān)系的，則以一常數(shù)來表示，稱為標(biāo)定函數(shù)。因此，標(biāo)定也就是確定標(biāo)定曲線、標(biāo)定方程和標(biāo)定常數(shù)的過程。本實(shí)驗(yàn)采用等臂梁為傳感器，其標(biāo)定方

20、法具體如下： 將要標(biāo)定的傳感器一端固定，接入測(cè)量儀器，調(diào)其平衡，使初始讀數(shù)為零。 開始標(biāo)定時(shí)，首先在零載荷和滿載之間反復(fù)加載、卸載次數(shù)，以消除傳感器各部件之間的間隙和滯后，改善其線性。 根據(jù)傳感器的量程分段加載、記錄各級(jí)載量和輸出值。然后按同樣的級(jí)別卸載，并再次記錄。如此重復(fù)3-5次，求出各級(jí)標(biāo)定載荷Pi所對(duì)應(yīng)的平均輸出值hi作為標(biāo)定數(shù)據(jù)。 根據(jù)所得的標(biāo)定數(shù)據(jù)，繪出標(biāo)定曲線。通常以各級(jí)載荷為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的平均輸出值hi為縱坐標(biāo)，先在紙上標(biāo)出各數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，然后通過各級(jí)載荷為橫坐標(biāo)描繪的平滑曲線，且使曲線的兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)相同，則此曲線為標(biāo)定曲線，若載荷與輸出值之間呈直線關(guān)系變化稱為線性；反之，呈曲線變化的稱為非線性。標(biāo)定曲線的斜率，即為傳感器的靈敏度k，其倒數(shù)Kh=，就是傳感器的標(biāo)定系數(shù)，可由下式確定： （2-1） 估算標(biāo)定誤差 （2-2） 式中：n-標(biāo)定級(jí)數(shù)。2.3 儀器和設(shè)備間安裝連接及軋制 2.3.1 測(cè)力傳感器的安裝與連接將軋機(jī)壓下螺絲的安全臼換上以標(biāo)定過的轉(zhuǎn)換元件，安裝方式如圖2-4所示。把轉(zhuǎn)換元件的橋路線連接到測(cè)試儀的電橋盒上，然后再把測(cè)試儀輸出端連接到