材料试验机

发展史及展望：

    远在三千多年前，中国已开始使用材料力学概念解决工程实际问题，而且在14世纪以前一直处于地位，只是在欧州社会经济基础发生重大变革后，材料力学才在西欧发展起来。1638年意大利科学家伽利略首先提出以力学性能为基础的材料强度概念，17世纪以后，胡克、杨氏对材料力学性能进行了系统的测试和理论研究，从而使金属力学性能测试研究进入新阶段。

    19世纪初期，英国已设计和制造出300吨卧式拉伸试验机，通过测定金属及其构件的力学性能判据，为机件的强度计算提供了必要的基础资料。殿后，机械式、液压式、电磁式等各种类型的材料试验机相续问世，测试设备由简到繁逐步改进。1949年，美国设计并制造出电子拉伸试验机，显著促进了金属力学性能测试的发展。

    当前力学性能测试技术，正向着无惰性电子化及广泛应用电子计算机以实现全盘自动化的方向发展。

１、概述

    要想合理地使用材料（金属、非金属），首先必须了解材料的性能，尤其是材料的各种物理机械性能，即是不同条件下的压力，拉力，弯曲，扭转，磨损等等。为了正确准确地测定材料的强度，弹性，塑性，韧性等性能，就必须通过实践，通过实验。

２、材料试验所要达到的目的

①研究新材料，通过反复的试验、研究，使各种元素更合理地配比，得出我们所要的的材料。

②对成批生产的各种材料，进行其性能试验，检验材料的机械性能是否合理，以便保证产品质量。

③检验各种材料经过加工和热处理后，零部件是否达到预期的目的和要求。

④在科学研究中，对材料由理论分析而推导出的定律和结论由试验来验证。

⑤通过测定材料的物理机械性能，确定合理的加工工艺和设计。

    综上所述：材料试验是现代生产中*的一个环节，为了做好这项工作，不但要有正确的试验方法和操作技术，还必须有各种条件下测量不同材料机械性能的试验仪器，我们将获得材料性能的试验仪器统称为──材料试验机。

３、分类：（共13种）

材料试验机（拉、压、弯）WE 

压力试验机（压）YE 

冲击试验机（JB-30B）

硬度试验机（布、洛、维、里、肖等）

杯突试验机（GBf60）

弯折试验机（反复弯曲用ZH-7）

扭转试验机

疲劳试验机

热模拟试验机等等

3、的分类

    的种类很多，根据不同性质的材料试验，需要在不同的试验设备上进行，于是，试验机的类型很多。

3.1按加荷方式分类：

①机械类{ 杠杆加荷；蜗轮蜗杆加荷（青山5T、吴忠500KN，电子拉伸试验机) 

②液式──液压加荷（除2台机械式，其余都是）

3.2按测力方式分类：

1）机械式：{ 杠杆测力，弹簧测力；摆锤测力（2台）电子测力。

2）油压式：{ 压力表测力弹簧测力；杠杆摆锤式测力电子测力（广州30t）

3）传感器式：

3.3按试验性质分类：

1）非金属。如纺织、橡胶、皮革、木材、绳索、混凝土等。

2）金属。按外形结构分立式和卧室

                  按使用温度分高温、常温、低温试验机；

                  按载荷性质分为静载荷与动载荷（疲劳用）试验机

4、液压传动和力矩平衡原理简介

    所使用的当中，其加荷及其测力原理基本上采用液压式和机械式二种，不论采用何种形式加荷，其测量部分都与液压放大和杠杆放大原理直接有关。现简介如下：

4.1液压传动原理

    图１为等高的一个连通器，其内装有液体，上部由大小活塞A、B密封，用大小砝码G1、G2使AB处于平衡，没活塞和连通器之间无机械摩擦力。

由帕斯卡原理得：（压强公式）G1---- F1 ＝G2---- F2 ... (1) 

               G1、G2－大小砝码的重量；

               F1、F2－大小活塞A、B的横载面积。

              由(1)式变为：G1＝F1----F2 G2 .............(2) 

    由(2)式可见，如果G2不变要想增大G1只要增大F1---F2即可，也就是增大两个活塞的面积比来达到增加力G1，这一原理应用到我们测力计量上来，实际情况要复杂得多。

4.2流动液体的压力形式：

    一般常识知道；液压系统的液体，沿管道流动时，油路上某一点的压力的大小，是由自这点以后继续前进的道路上所遇到的总阻力（包括负载阻力及液压阻力）来决定的。

4.3试验机的测力原理：

    试验机结构主要由二大部分组成，即主体部分和测力部分组成。

    主要讲一下液压摆锤式测力机构。

    这种机构在液压试验机上应用zui为普通，我组应用的多为此类，其特点是测量范围大。

    原理：由油泵进入工作油缸的油，同时进入测力油缸，此时测力活塞受力为Pc，向下运动，拉动拉杆，使短臂γ及固定在一起的摆锤均扬起角为α，因为试验机的设计，使得Q.R.r.F.f.B均为常数。当摆锤扬起时，推板ao推动齿杆而产生位移x，作用到试样上的载荷PI 和齿杆的位移x成正比，这就是载荷度盘的刻度能够等分的理由所在。

5、液压摆锤式的结构原理

5.1主体部分：

   由试验机底座，两个固定立柱（四主柱式）大小横梁，工作油缸活塞，活动细立柱，工

作台及试样夹持装置等部件组成。

    工作油缸及活塞为主体的主要部件，当油泵送来的高压油经过送油阀进入油缸后，顶着活塞连同小横梁及工作台上升时，使载荷逐渐作用在试件上，当工作台上部中央部位放有试件，则形成压缩变形，试件承受压力。（现日本30t、上海100t压冷弯）。

    当工作台下部夹持受拉试件，则形成拉伸变形，试件承受拉力。试件承受压力或拉力的大小是由油缸中的油压压强经传压管传送到测力计部分指示出来的。

    在机器底座内装有下夹头升降机构──蜗轮蜗杆传动装置及电动机等。

5.2测力计部分：

    指示试件承受载荷大小的综合机构，系由测力机构、载荷指示机构、自动绘图器、高压油泵以及操作部分等组成。

   计算机测试系统（济南30t、100t），与试验机并联，可独立操作，由压力传感器、引伸计、放大器、ＡＤ卡、计算机处理系统组成，由于这部分近期要改造，暂不细讲。

1）测力机构

    主要有测力油缸，油缸内装有测力活塞经过夹具与蜗轮相连动，处于转动状态，由静摩擦变为动摩擦，而提高上下滑动性能，从而提高了测力精度。测力活塞和工作活塞的截面积之比，在试验机检验后已成为固定值，因此作用在两者截面积上的载荷是与两者截面积成正比。当油压作用在测力活塞上时，活塞向下移动，通过拉杆（柜架式）及上部方铁使主轴带动摆杆及摆锤而产生角位移，这个角位移的大小与加在测力活塞上的载荷大小是成正比例的关系，并以这种正比的关系推动推杆（齿杆）齿杆推轮齿轮转动，使指针指出试件承受的载荷数值。

2）载荷指示机械主要有测力度盘（有三种测量范围），主动针、被动针、推杆、齿轮、吊锤等组成。

3）自动绘图器供自动绘制“应力应变图"用的，也叫载荷变形图或拉伸图。图形比例1:1、2:1、

4:1，可测σ0.2等。现不用它绘图，了解一下就可以了。

4）高压油泵：是液压系统中zui重要的元件，它将电动机的机械能转变为工作油液压力能量，实现对试样的压载。国产试验机用的油泵都是定量柱塞式高压油泵。

        方型的─有6套活塞（长春10t二台上都是，现已不生产了）；3套活塞。

        园型的─轴向７轴式活塞；径向７轴式活塞。

    东德ZDM型机用的油泵是变量柱塞式高压油泵{12套活塞ˇ4 套活塞。

   高压油泵与电机是由齿轮减速箱将它们连接成一体，有的齿轮减速箱兼作余油泵，可将积盛在箱底的余油通过滤油头吸入，经细油管输回贮油箱。

5）操作部分

主要有送油阀、回油阀及缓冲阀。

a.送油阀：亦称压力调解阀，实际上是个分流阀，将高压油分流到工作油缸与贮油箱，以分流的多少控制载荷增减的速度。

结构是：阀体内装有一针形阀，后部有稳压阀及压缩弹簧，当手轮处于关闭状态时，针形阀打不开，形成回油通路，油液全部回到油缸，油泵无载空转，若针形阀全部打开时，油液可能全部进入工作缸，使工作活塞快速上升，若针形阀不全部打开时，则油泵打来的油就被分成二部分。一部分经过针形阀进入工作缸，另一部分由分流阀流回油箱。随着针形阀打开的程度不同出就有不同的流量进入工作缸，出现不同的油缸上升状态。

b.回油阀：实际上是个分路阀。当关闭时迫使高压油输往测力体；当打开时，就可卸除载荷，使工作油缸、测力油缸的油回到贮油箱。

c.缓冲阀：当试样断裂或打开回油阀时，工作压力突然下降，砣在重力作用下要急剧下落，其作用是使摆杆缓慢回落到零位，有的装在回油阀体上，有的安装在测力活塞上端。

5.3试验机的油路系统

开动电机带动油泵工作，油从贮油箱经过双通阀被吸入泵内，经油泵作用把油经送油管入送油阀内，将油分流成两路，一路经节流阀和输油管送入工作油缸，另一路经回油管回到油箱，工作油缸中的油压压强，是沿工作油缸出油管将油压送入回油阀。当回油阀打开时，出油管送来的油连通回油管回到油箱，（这时工作台下降或静止），当回油阀关闭时，回油管堵塞，迫使油液经等压油管压迫测力油缸，使测力活塞下移推动拉杆，拉杆又带动摆杆和推板，推动齿杆、齿轮及指针运行，指示出载荷的大小。另外，工作油缸与活塞间的溢油经溢油管回到油箱。