電腦全自動(dòng)恒應(yīng)力壓力試驗(yàn)機(jī)的主要組成部分

電腦全自動(dòng)恒應(yīng)力壓力試驗(yàn)機(jī)是用于建材（如混凝土、石材、磚塊）、金屬材料等抗壓性能測(cè)試的核心設(shè)備，其 “全自動(dòng)" 和 “恒應(yīng)力" 特性依賴于多系統(tǒng)協(xié)同工作。其主要組成部分可按功能劃分為加載系統(tǒng)、力值測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、試樣夾持定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、A全保護(hù)系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。

一、核心加載系統(tǒng)（力的產(chǎn)生與傳遞）

加載系統(tǒng)是試驗(yàn)機(jī)的 “動(dòng)力源"，負(fù)責(zé)向試樣施加穩(wěn)定、可控的壓力，是實(shí)現(xiàn) “恒應(yīng)力" 的基礎(chǔ)。主要包括：

1、加載框架

1.1作用：承受試驗(yàn)過程中的全部壓力，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無變形（需符合剛度要求，避免框架形變影響力值精度）。1.2常見形式：門式框架（雙柱 / 四柱）或柱式框架，材質(zhì)多為高強(qiáng)度合金鋼材（如 45# 鋼、Q345 鋼），經(jīng)調(diào)質(zhì)處理增強(qiáng)抗壓強(qiáng)度。1.3關(guān)鍵部件：上橫梁（固定）、下工作臺(tái)（可升降，適配不同高度試樣）、立柱（連接橫梁與工作臺(tái)，通過螺母預(yù)緊保證剛性）。

2、驅(qū)動(dòng)裝置

2.1作用：提供加載動(dòng)力，因 “恒應(yīng)力" 需力值輸出連續(xù)且穩(wěn)定，主流采用液壓驅(qū)動(dòng)（少數(shù)小量程設(shè)備用電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)）。2.2組成：（1）液壓泵：多為變量柱塞泵（可根據(jù)力值需求調(diào)節(jié)供油流量，避免能源浪費(fèi)），輸出高壓油；（2）電機(jī)：驅(qū)動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)，需配備調(diào)速器（適配不同加載速率）；（3）溢流閥：限制系統(tǒng)Z高壓力，防止過載損壞。

3、執(zhí)行元件（加載油缸）

3.1作用：將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，直接向試樣施加壓力。3.2結(jié)構(gòu)：單作用活塞式油缸（通常固定于上橫梁，活塞向下施壓），內(nèi)壁經(jīng)精密珩磨（降低摩擦系數(shù)，保證加載平穩(wěn)），配備防塵密封圈（防止雜質(zhì)進(jìn)入影響壽命）。

二、力值測(cè)量系統(tǒng)（力的J準(zhǔn)反饋）

恒應(yīng)力控制的核心是 “實(shí)時(shí)測(cè)力 - 動(dòng)態(tài)調(diào)整"，力值測(cè)量系統(tǒng)需確保力值數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、無延遲，是閉環(huán)控制的 “感知器"。主要包括：

1、力傳感器

1.1作用：將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)（應(yīng)變信號(hào)），是力值測(cè)量的核心元件。1.2類型：主流采用輪輻式力傳感器（量程覆蓋廣、抗偏載能力強(qiáng)）或柱式力傳感器（小量程高精度），精度等級(jí)需符合國標(biāo)（如 0.5 級(jí)，即誤差≤±0.5%）。1.3安裝位置：通常串聯(lián)在油缸與上橫梁之間（或工作臺(tái)下方），直接測(cè)量施加于試樣的力值，避免中間環(huán)節(jié)誤差。

2、信號(hào)調(diào)理模塊

2.1作用：處理傳感器輸出的微弱應(yīng)變信號(hào)（通常為 mV 級(jí)），避免干擾影響精度。2.2功能：包括信號(hào)放大（將 mV 信號(hào)放大至 V 級(jí)）、濾波（過濾電網(wǎng)干擾、機(jī)械振動(dòng)干擾）、溫度補(bǔ)償（抵消環(huán)境溫度對(duì)傳感器的影響，保證低溫 / 高溫環(huán)境下精度）。

三、全自動(dòng)控制系統(tǒng)（力的閉環(huán)控制）

控制系統(tǒng)是試驗(yàn)機(jī)的 “大腦"，通過電腦軟件與硬件協(xié)同，實(shí)現(xiàn) “設(shè)定參數(shù) - 實(shí)時(shí)測(cè)力 - 自動(dòng)調(diào)整加載速率" 的閉環(huán)控制，滿足 “全自動(dòng)" 和 “恒應(yīng)力" 要求。主要包括：

1、硬件控制單元

1.1核心控制器：多為PLC（可編程邏輯控制器） 或Z用測(cè)控卡（如 PCI/UsB 接口的數(shù)據(jù)采集卡），負(fù)責(zé)接收力傳感器信號(hào)、輸出指令至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。1.2伺服閥 / 比例閥：液壓系統(tǒng)的 “調(diào)節(jié)閥"，根據(jù)控制器指令調(diào)節(jié)油缸供油流量 / 壓力，實(shí)現(xiàn)力值的動(dòng)態(tài)調(diào)整（如當(dāng)力值接近設(shè)定恒應(yīng)力時(shí)，減小供油流量，避免超調(diào)）。1.3位移傳感器（可選）：部分設(shè)備配備光柵位移傳感器（安裝于油缸或工作臺(tái)），輔助監(jiān)測(cè)試樣壓縮位移，用于計(jì)算彈性模量等參數(shù)。

2、電腦控制軟件

2.1作用：實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，完成試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理等全流程自動(dòng)化。2.2核心功能：（1）參數(shù)設(shè)置：設(shè)定恒應(yīng)力速率（如 0.5MPa/s、1MPa/s，需符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如混凝土試驗(yàn)國標(biāo) GB/T 50081）、試驗(yàn)終止條件（如力值下降至峰值 80%、試樣W全破壞）；（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控：動(dòng)態(tài)顯示力值 - 時(shí)間曲線、應(yīng)力 - 位移曲線，直觀觀察試驗(yàn)過程；（3）自動(dòng)控制：根據(jù)力值反饋，自動(dòng)調(diào)節(jié)伺服閥開度，維持力值按設(shè)定速率增長（恒應(yīng)力階段誤差≤±2%）；（4）權(quán)限管理：支持不同用戶（操作員、管理員）權(quán)限設(shè)置，防止參數(shù)誤改。

四、試樣夾持與定位系統(tǒng)（保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性）

試樣的夾持與對(duì)中直接影響試驗(yàn)結(jié)果（如偏心加載會(huì)導(dǎo)致力值偏差、試樣提前破壞），該系統(tǒng)需確保試樣受力均勻。主要包括：

1、抗壓夾具

1.1作用：固定試樣，傳遞壓力，適配不同規(guī)格試樣（如混凝土試塊常用 150mm×150mm×150mm、石材常用 100mm×100mm）。1.2結(jié)構(gòu)：上下壓板（材質(zhì)為高強(qiáng)度合金鋼，表面經(jīng)淬火處理，硬度≥HRC55，保證N磨性），部分壓板配備球面調(diào)心裝置（自動(dòng)調(diào)整壓板角度，確保試樣上下表面均勻受力，抵消試樣自身不平整的影響）。

2、試樣定位裝置

2.1作用：保證試樣中心與加載軸線重合（對(duì)中性誤差≤1%）。2.2形式：工作臺(tái)表面刻有定位線（如十字線）、可調(diào)節(jié)定位擋塊（適配不同尺寸試樣），部分G端設(shè)備配備自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)（通過位移傳感器檢測(cè)試樣位置，自動(dòng)調(diào)整工作臺(tái)）。

五、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)（試驗(yàn)結(jié)果輸出）

該系統(tǒng)負(fù)責(zé)記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析結(jié)果，并生成符合標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)告，是試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用的核心。主要包括：

1、數(shù)據(jù)采集卡

1.1作用：將調(diào)理后的力值信號(hào)（及位移信號(hào)）轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸至電腦。1.2關(guān)鍵參數(shù)：采樣頻率（通常≥100Hz，保證實(shí)時(shí)性，避免錯(cuò)過力值峰值）、分辨率（≥16 位，確保數(shù)據(jù)精度）。

2、數(shù)據(jù)處理與報(bào)告模塊

2.1自動(dòng)計(jì)算：根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算試樣的抗壓強(qiáng)度（力值 / 試樣受壓面積）、峰值力、破壞時(shí)間等參數(shù)；2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)存檔（格式如 Excel、PDF），支持按試樣編號(hào)、日期查詢；2.3報(bào)告生成：按標(biāo)準(zhǔn)格式（如 GB、ISO、ASTM）生成試驗(yàn)報(bào)告，可包含曲線、參數(shù)、試樣信息，支持打印或?qū)С觥?/p>

六、A全保護(hù)系統(tǒng)（設(shè)備與人員防護(hù)）

高壓試驗(yàn)存在試樣崩裂、設(shè)備過載風(fēng)險(xiǎn)，A全保護(hù)系統(tǒng)是B備環(huán)節(jié)，主要包括：

1、過載保護(hù)

當(dāng)力值超過量程的 110%（或設(shè)定過載閾值）時(shí)，控制器自動(dòng)切斷液壓泵電源，停止加載；同時(shí)溢流閥泄壓，防止油缸過載。

2、限位保護(hù)

上下限位開關(guān)：當(dāng)工作臺(tái)或油缸位移超過設(shè)定范圍（如防止壓板直接接觸損壞），設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。

3、防護(hù)裝置

3.1A全防護(hù)罩：多為透明有機(jī)玻璃材質(zhì)（抗沖擊），包圍試樣區(qū)域，防止試樣破壞時(shí)碎片飛濺傷人；3.2緊急停止按鈕：設(shè)備正面、側(cè)面均設(shè)置急停按鈕，遇緊急情況可立即切斷總電源。

七、輔助系統(tǒng)（保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行）

1、液壓油站

組成：油箱（儲(chǔ)存液壓油，容量根據(jù)油缸大小而定，通常 20-50L）、濾油器（三級(jí)過濾，防止雜質(zhì)進(jìn)入伺服閥，保證液壓油清潔度≥NAS 8 級(jí)）、油溫計(jì)（監(jiān)測(cè)油溫，正常工作溫度 30-55℃）。

2、冷卻系統(tǒng)

作用：當(dāng)液壓系統(tǒng)長時(shí)間工作導(dǎo)致油溫過高（＞60℃）時(shí)，通過風(fēng)冷 / 水冷散熱器降低油溫，避免油液粘度下降影響加載穩(wěn)定性。

3、供電與接地系統(tǒng)

3.1供電：需穩(wěn)定的單相 / 三相交流電（如 AC 380V±10%，50Hz），配備穩(wěn)壓電源（防止電壓波動(dòng)影響控制器精度）；3.2接地：設(shè)備接地電阻≤4Ω，防止漏電傷人，同時(shí)減少電磁干擾。

八、總結(jié)

電腦全自動(dòng)恒應(yīng)力壓力試驗(yàn)機(jī)的各組成部分形成 “加載 - 測(cè)量 - 控制 - 反饋 - 保護(hù)" 的閉環(huán)系統(tǒng)，其中加載系統(tǒng)提供動(dòng)力、力值測(cè)量系統(tǒng)保證精度、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)恒應(yīng)力控制，三者共同決定設(shè)備的核心性能。要想了解更多產(chǎn)品詳細(xì)內(nèi)容，可隨時(shí)聯(lián)系河北天棋星子檢測(cè)設(shè)備有限公司工作人員。