用鋼(gang)絲(si)繩纏繞和(he)電(dian)磁(ci)鐵銷釘自動定位結構；壓力(li)加載部分采用絲(si)杠傳(chuan)動，速度控制精度高；壓力(li)測量系統采用三傳(chuan)感器(qi)結構，能(neng)有(you)效地避(bi)免試(shi)樣(yang)偏置和(he)不規則造成的測量誤差。

 

 

            圖(tu)一 大行(xing)程壓力(li)試驗機結構圖

 

 

1. 大行程壓力(li)試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)的系(xi)統結構與工作(zuo)原理大行程壓力(li)試(shi)(shi)驗(yan)機(ji)由剛(gang)性(xing)框架結構、試(shi)(shi)驗(yan)空間(jian)高度調(diao)節系(xi)統、加載機(ji)構、測量控制系(xi)統等(deng)組成。（見圖1）

 

1.1剛(gang)性(xing)框(kuang)(kuang)架結構兩根(gen)帶有等間距均勻分布銷釘(ding)孔的高強(qiang)度立柱通過螺栓連接到底(di)座(zuo)上，和(he)上梁共同組成剛(gang)性(xing)框(kuang)(kuang)架。

 

這一剛性框架可以保證在整個機身承受10t以上的(de)載荷時產生的(de)變形在測試允許的(de)變形誤(wu)差范圍內（小于(yu)1%），從而保證整機的(de)測量精度。

 

注：1-底座；2-測力傳(chuan)感器；3-立(li)柱；4-承重板；5-壓(ya)(ya)板；6-銷(xiao)孔；7-中橫梁(liang)；8-銷(xiao)釘；9-絲(si)杠；10-加壓(ya)(ya)電機；11- 齒形帶；12-絲(si)杠母；3-鋼(gang)絲(si)繩；14-上梁(liang)；15-升降電機；6-絞(jiao)輪；17-控制箱。

 

1.2試(shi)(shi)驗空間(jian)高(gao)(gao)度(du)調(diao)節和定(ding)位(wei)系統試(shi)(shi)驗空間(jian)高(gao)(gao)度(du)調(diao)節機(ji)(ji)構包括上(shang)梁上(shang)的升降電(dian)(dian)機(ji)(ji)、絞輪(lun)(lun)和鋼(gang)絲(si)(si)繩。定(ding)位(wei)機(ji)(ji)構由定(ding)位(wei)開(kai)(kai)關、插(cha)銷(xiao)(xiao)機(ji)(ji)構和銷(xiao)(xiao)釘(ding)組成。安裝在上(shang)梁上(shang)的升降電(dian)(dian)機(ji)(ji)通過(guo)絞輪(lun)(lun)與(yu)兩根(gen)升降鋼(gang)絲(si)(si)繩連(lian)接，兩根(gen)升降鋼(gang)絲(si)(si)繩的另外端分別連(lian)接到中橫(heng)梁上(shang)。進(jin)行試(shi)(shi)驗空間(jian)高(gao)(gao)度(du)調(diao)節和定(ding)位(wei)時，通過(guo)按(an)鈕(niu)控制升降電(dian)(dian)機(ji)(ji)卷動繞在絞輪(lun)(lun)上(shang)的兩根(gen)鋼(gang)絲(si)(si)繩來移動橫(heng)梁，進(jin)而調(diao)節試(shi)(shi)驗空間(jian)的高(gao)(gao)度(du)。當移動橫(heng)梁達(da)到設(she)定(ding)高(gao)(gao)度(du)時，定(ding)位(wei)開(kai)(kai)關檢測到銷(xiao)(xiao)釘(ding)孔的位(wei)置(zhi)，控制插(cha)銷(xiao)(xiao)機(ji)(ji)構自動插(cha)上(shang)銷(xiao)(xiao)釘(ding)，使中橫(heng)梁固定(ding)到兩根(gen)立柱上(shang)。這種(zhong)設(she)計可(ke)以使橫(heng)梁實現較(jiao)快移動，大(da)大(da)縮短試(shi)(shi)驗空間(jian)的調(diao)整時間(jian)。

 

1.3加(jia)(jia)載(zai)機(ji)(ji)構加(jia)(jia)載(zai)機(ji)(ji)構安裝在中(zhong)(zhong)橫梁上，由加(jia)(jia)壓電機(ji)(ji)、齒(chi)形帶(dai)(dai)、絲杠母(mu)(mu)(mu)、絲杠、壓板等組成。加(jia)(jia)壓電機(ji)(ji)通過齒(chi)形帶(dai)(dai)與絲 杠母(mu)(mu)(mu)、絲杠、壓板連接。進(jin)行試(shi)(shi)驗時，中(zhong)(zhong)橫梁上的(de)加(jia)(jia)壓電機(ji)(ji)帶(dai)(dai)動(dong)齒(chi)形帶(dai)(dai)，齒(chi)形帶(dai)(dai)帶(dai)(dai)動(dong)兩個絲杠母(mu)(mu)(mu)同(tong)步(bu)轉動(dong)，使兩根絲 杠同(tong)時帶(dai)(dai)動(dong)壓板向下運動(dong)加(jia)(jia)載(zai)壓力(li)或向上運動(dong)卸載(zai)壓力(li)，從(cong)而(er)實現加(jia)(jia)載(zai)測試(shi)(shi)。

 

1.4測量(liang)控(kong)制(zhi)系(xi)統測量(liang)控(kong)制(zhi)系(xi)統由測力(li)傳感器(qi)(qi)、儀表放大器(qi)(qi)、采樣保持器(qi)(qi)、多路開(kai)關及A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)(qi)構成(cheng)。

 

 

圖二 壓(ya)力測量系統原理圖

 

測(ce)力傳感器采用的(de)是高精度(du)輪輻傳感器組成的(de)三點測(ce)力傳感器結構。輪輻式測(ce)力傳感器具有抗扭性(xing)強的(de)特(te)點，可以有效抵消試樣受力產生的(de)動態扭力。因為“三(san)點(dian)決(jue)定(ding)一個平(ping)面”，試樣(yang)中心只要在三(san)個傳感器構成的圓(yuan)的范圍內(nei)，就不(bu)會產生單點(dian)偏置(zhi)，這樣(yang)就消除了偏置(zhi)誤(wu)差(cha)。

 

底(di)座通過(guo)三個高精度輪輻測(ce)力傳(chuan)感(gan)器與(yu)承重(zhong)(zhong)板(ban)連(lian)接(jie)，放置在承重(zhong)(zhong)板(ban)上的試樣將其承受的加載壓力通過(guo)承重(zhong)(zhong)板(ban)傳(chuan)遞給(gei)測(ce)力傳(chuan)感(gan)器，把壓力轉(zhuan)換成電(dian)信號傳(chuan)送給(gei)控制(zhi)系統(tong)。測(ce)力系統(tong)對三個測(ce)力傳(chuan)感(gan)器的輸出信號進(jin)行放大、保持和A/D轉換，經CPU傳送至數據存儲器內存儲。測力系統(tong)原理圖如圖2所示。

 

 

圖三 壓力測(ce)量軟件流程圖

 

壓力測量系統原理圖在測試開始時，三個測力傳感器輸(shu)出的電信號經過同步采樣控(kong)制和A/D變換，其(qi)數字(zi)量由CPU作 為零點(dian)值(zhi)處理(li)。變頻控制器調節加(jia)(jia)壓電機以設定加(jia)(jia)載速度向下移動壓板，當(dang)壓板接觸到被測(ce)試樣(yang)后，將其(qi)受力(li)前的力(li)值(zhi)清零，同時開始(shi)對(dui)三個(ge)測(ce)力(li)傳(chuan)感器測(ce)得的力(li)值(zhi)累加(jia)(jia)，并將結果作為實時測(ce)量力(li)值(zhi)。壓力(li)測(ce)量系(xi)統的軟件(jian)部分包括 A/D轉(zhuan)換服務程序和測(ce)定過(guo)程數據處理(li)程序。其(qi)軟件(jian)框圖見圖3。

 

2. 壓(ya)(ya)力測(ce)量(liang)軟件流程大行(xing)程壓(ya)(ya)力試驗機在塑料檢(jian)查井性能檢(jian)測(ce)中的(de)應用(yong)

 

依據對剪(jian)切(qie)試(shi)驗(yan)的(de)要(yao)求及有關荷(he)載試(shi)驗(yan)的(de)規定(ding)，大行程壓(ya)力(li)試(shi)驗(yan)機主要(yao)用于檢測塑(su)料檢查(cha)井的(de)側向壓(ya)力(li)性能和進(jin)行荷(he) 載試驗。

 

2.1荷(he)載(zai)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗按照(zhao)塑料檢(jian)查井(jing)荷(he)載(zai)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗規定(ding)，選取測試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)井(jing)座(zuo)時(shi)，要按“荷(he)載(zai)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗井(jing)筒(tong)要求(qiu)”配置(zhi)井(jing)筒(tong)，井(jing)筒(tong)上(shang)邊緣應齊平(ping)且(qie)垂直于筒(tong)中心(xin)。在(zai)調整壓(ya)力(li)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗機的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗空間使之適合測試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)品(pin)高度(du)時(shi)：首先(xian)，啟(qi)動(dong)插(cha)銷釘(ding)機構，自(zi)(zi)動(dong)拔(ba)出銷釘(ding)；其次，操作升(sheng)降電機使中橫梁(liang)(liang)移(yi)動(dong)，當(dang)中橫梁(liang)(liang)到(dao)(dao)(dao)達需要的(de)高度(du)時(shi)，定(ding)位(wei)(wei)(wei)開(kai)關檢(jian)測到(dao)(dao)(dao)銷釘(ding)孔位(wei)(wei)(wei)置(zhi)，控制插(cha)銷機構自(zi)(zi)動(dong)插(cha)上(shang)銷釘(ding)，使移(yi)動(dong)橫梁(liang)(liang)固定(ding)到(dao)(dao)(dao)兩根立柱上(shang)；再次，控制加(jia)(jia)壓(ya)電機調節壓(ya)板到(dao)(dao)(dao)適當(dang)位(wei)(wei)(wei)置(zhi)，給試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)留出安裝空間，然后將(jiang)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)水平(ping)放置(zhi)在(zai)承重板上(shang)，使試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)的(de)中心(xin)和承重板即壓(ya)板中心(xin)對(dui)齊。試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)安裝完畢后，按控制箱操作界(jie)面提(ti)示輸入試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗參數，啟(qi)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗，以1±2mm/min的(de)速(su)度(du)對(dui)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)施(shi)加(jia)(jia)規定(ding)載(zai)荷(he)，到(dao)(dao)(dao)達設(she)定(ding)時(shi)間或試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)破(po)裂時(shi)自(zi)(zi)動(dong)停止加(jia)(jia)載(zai)。測試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi) 結束(shu)后，升(sheng)起加(jia)(jia)載(zai)機構，移(yi)走試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)，準備再次試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗。

 

2.2剪切(qie)試(shi)(shi)驗塑料(liao)檢查(cha)井剪切(qie)試(shi)(shi)驗的(de)(de)原(yuan)理是，在(zai)連接管(guan)件上施加規定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)壓(ya)力(li)，維持規定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)時間，撤銷壓(ya)力(li)后觀察(cha)試(shi)(shi)樣是否裂(lie)縫、破裂(lie)及產生(sheng)永久變形，并根(gen)據結果判定(ding)(ding)(ding)其抗剪承載能力(li)。

 

剪切(qie)試驗試樣按照附(fu)錄(lu)D. 4的(de)(de)(de)(de)要求選取(qu)。參照(zhao)荷載試(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)方法調整好(hao)壓(ya)(ya)(ya)力(li)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)機的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)空間，將選取(qu)的(de)(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)豎(shu)直放在壓(ya)(ya)(ya)力(li)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)機的(de)(de)(de)(de)承(cheng)重板上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)，用(yong)壓(ya)(ya)(ya)管(guan)螺釘將壓(ya)(ya)(ya)管(guan)裝在壓(ya)(ya)(ya)板上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)，把(ba)兩(liang)個索具(ju)旋(xuan)轉扣(kou)用(yong)螺栓安裝在承(cheng)壓(ya)(ya)(ya)板上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)，將試(shi)樣(yang)施壓(ya)(ya)(ya)橫梁放在試(shi)樣(yang)上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)并與索具(ju)旋(xuan)轉扣(kou)相對，調整好(hao)拉桿長度，插上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)銷釘，將圓柱銷插在拉桿的(de)(de)(de)(de)最上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)端并掛在施壓(ya)(ya)(ya)橫梁上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)，下端和索具(ju)旋(xuan)轉扣(kou)相連，插上(shang)(shang)(shang)(shang)(shang)插銷，兩(liang)邊(bian)同時(shi)旋(xuan)轉索具(ju)旋(xuan)轉扣(kou)將試(shi)樣(yang)固定。

 

試(shi)樣(yang)安裝完(wan)畢，操作加壓電(dian)機(ji)使壓板和試(shi)樣(yang)接(jie)近，按照試(shi)驗(yan)機(ji)控制箱操作界面(mian)提示設置剪切試(shi)驗(yan)參數，并啟動(dong)試(shi)驗(yan)，使上(shang)壓板以低于(yu)10±2mm/min的速(su)度緩慢對試(shi)樣(yang)施(shi)加壓(ya)力，當(dang)到(dao)達規定壓(ya)力后，壓(ya)力持續15mm，自(zi)動撤銷壓(ya)力，觀(guan)察試(shi)樣(yang)的裂縫、破裂或變(bian)形程度。

 

大行程(cheng)壓(ya)力試(shi)(shi)驗機(ji)除了具備上述塑料檢查井(jing)的荷載試(shi)(shi)驗和剪(jian)切(qie)試(shi)(shi)驗的測試(shi)(shi)功(gong)能外，還(huan)可以進(jin)行針對井(jing)筒的環剛度試(shi)(shi) 驗。

 

總(zong)結：大(da)行程壓(ya)力(li)(li)試(shi)(shi)驗機(ji)的(de)(de)研制和應用(yong)，有效地解決了(le)傳統壓(ya)力(li)(li)試(shi)(shi)驗機(ji)試(shi)(shi)驗空間小，調整慢，試(shi)(shi)驗效率低，對大(da)試(shi)(shi)樣(yang)壓(ya)力(li)(li)測(ce)量抗偏(pian)置能力(li)(li)差、誤差大(da)的(de)(de)問(wen)題(ti)，滿足了(le)大(da)型管道類試(shi)(shi)樣(yang)，尤其是(shi)塑料檢查井壓(ya)力(li)(li)性能的(de)(de)試(shi)(shi)驗要(yao)求(qiu)。隨著產品的(de)(de)進一步完善，成本(ben)將逐漸降低，和一些(xie)動輒上百萬(wan)的(de)(de)國內(nei)外(wai)類似設備相比，可以大(da)大(da)減輕用(yong)戶的(de)(de)經(jing)濟負擔。

 

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