近年恒宇儀器研發(fā)的電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)先后采用了四種不同的控制方式：第一種是采用松下電動(dòng)機(jī)及控制器技術(shù)，只能實(shí)現(xiàn)等速模擬控制的電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)；第二種是采用單片機(jī)組成測(cè)量、控制單元，通過(guò)計(jì)算機(jī)與之通信實(shí)現(xiàn)模擬控制的電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，這種控制方式雖然實(shí)現(xiàn)了等速、等應(yīng)力、等應(yīng)變控制，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各種控制方式無(wú)法相互切換；第三種是以386計(jì)算機(jī)為內(nèi)核的測(cè)量控制技術(shù)，各生產(chǎn)廠家另配計(jì)算機(jī)及實(shí)驗(yàn)軟件與之通信的電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，該方式只能實(shí)現(xiàn)程序控制，對(duì)實(shí)驗(yàn)員素質(zhì)要求較高；第四種是采用數(shù)字式脈沖調(diào)寬技術(shù)，全數(shù)字閉環(huán)多功能控制的電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，其測(cè)量控制系統(tǒng)既可以實(shí)現(xiàn)程序控制實(shí)驗(yàn)，又可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)控制實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，各種控制速率及控制方式均可以互相平滑地切換。電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)由于采用了傳感技術(shù)、自動(dòng)化檢測(cè)、微機(jī)控制等較先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)，不僅可以完成拉伸、壓縮、彎曲、剪切等常規(guī)實(shí)驗(yàn)，還能進(jìn)行荷載或變形循環(huán)、蠕變、松弛、應(yīng)變疲勞等一系列靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，具有測(cè)量精度高，加載控制簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)范圍寬，可以對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行預(yù)設(shè)和監(jiān)控，通過(guò)強(qiáng)大的后處理技術(shù)直接提供實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。
2014年恒宇儀器研發(fā)的拉力機(jī)工作原理如下：
1．加力系統(tǒng)
試驗(yàn)機(jī)的加力機(jī)構(gòu)裝于主機(jī)機(jī)架內(nèi)，兩滾珠絲杠垂直分裝在主機(jī)左右兩側(cè)，活動(dòng)臺(tái)內(nèi)的兩套螺母用滾珠與相應(yīng)的滾珠絲杠?chē)Ш稀９ぷ鲿r(shí)，交流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒形皮帶減速后驅(qū)動(dòng)左右絲杠同步原地轉(zhuǎn)動(dòng)，活動(dòng)臺(tái)內(nèi)與之嚙合的螺母便帶動(dòng)活動(dòng)臺(tái)下降或上升?；顒?dòng)臺(tái)下降時(shí)，對(duì)于“上拉下壓式”試驗(yàn)機(jī)，上部空間為拉伸區(qū)，下部空間為壓縮與彎曲區(qū)，而活動(dòng)臺(tái)上升時(shí)應(yīng)空載運(yùn)行，不能施加荷載；對(duì)于“下拉上壓式”試驗(yàn)機(jī)，活動(dòng)臺(tái)上升時(shí)，下部空間為拉伸區(qū)，上部空間為壓縮與彎曲區(qū)，活動(dòng)臺(tái)下降時(shí)，應(yīng)空載運(yùn)行，不能施加荷載。活動(dòng)臺(tái)升降及其速度控制有兩套并行裝置：一套是位于主機(jī)右立柱上的手動(dòng)按鍵式控制盒，有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、慢速和快速升降按鈕、試樣保持按鈕等，供裝卡試樣時(shí)調(diào)整活動(dòng)臺(tái)位置和啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用；另一套直接由微機(jī)控制，主要供試驗(yàn)加力時(shí)使用。在設(shè)備的適當(dāng)位置還需另外配有緊急停機(jī)按鈕，供實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)意外情況時(shí)使用。有些試驗(yàn)機(jī)還配有升降停選擇鈕和調(diào)速電位器。
2．測(cè)力系統(tǒng)
當(dāng)夾持好試件后，橫梁運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)夾具施加一個(gè)力給試樣，與試樣一端相連的測(cè)力傳感器受力后，產(chǎn)生一個(gè)微弱的信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)測(cè)量系統(tǒng)放大并經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，送給微機(jī)進(jìn)行采集、處理、線性修正，從而顯示出所測(cè)到的力值。測(cè)力傳感器一般固定在橫梁中央，并與下夾頭和壓頭相連接。由于電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)最容易損壞的部位是傳感器，因此幾乎所有電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)都配有限位開(kāi)關(guān)，有強(qiáng)制限位和臨時(shí)限位開(kāi)關(guān)，用來(lái)保護(hù)傳感器。所以，實(shí)驗(yàn)人員在使用過(guò)程中必須認(rèn)真調(diào)整，靈活使用。
3．試樣測(cè)量系統(tǒng)
將小變形或大變形傳感器裝夾在試樣上，由于試樣的伸長(zhǎng)，引起了小變形(標(biāo)定值)或大變形的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，小變形或大變形傳感器經(jīng)由測(cè)量系統(tǒng)放大或計(jì)數(shù)，并由A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳送給微機(jī)，微機(jī)再通過(guò)線性修正，從而顯示出所測(cè)到的變形值。
4．活動(dòng)橫梁位移測(cè)量與控制系統(tǒng)
由于絲杠的運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)了連接在絲杠頂端的編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器首先將轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信號(hào)送給測(cè)量系統(tǒng)，然后再送至微機(jī)，這樣便完成了位移的測(cè)量。所測(cè)量到的橫梁的位移，也就是試樣發(fā)生的整體變形。對(duì)活動(dòng)橫梁位移還有限位控制，通過(guò)靈活調(diào)整橫梁的“強(qiáng)制限位”裝置和“活動(dòng)限位”裝置可以有效保護(hù)設(shè)備的使用安全。
5．微機(jī)自動(dòng)測(cè)試與控制系統(tǒng)
電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)采用了主從結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量、控制等功能模塊內(nèi)嵌于微處理器中作為下位機(jī)，下位機(jī)主要完成功能模塊內(nèi)部功能控制，如測(cè)量模塊的標(biāo)定、調(diào)零、換擋，控制模塊的參數(shù)設(shè)定，各種保護(hù)的自診斷等。主控計(jì)算機(jī)通過(guò)CPIB總線管理，控制試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量與控制模塊的下位機(jī)組建，并完成各種功能的力學(xué)性能測(cè)試。
注意：
試樣變形測(cè)量有兩種方式，一是通過(guò)安裝在活動(dòng)橫梁與立柱之間的位移傳感器，測(cè)量橫梁的位移，也就是試樣發(fā)生的整體變形；二是通過(guò)另外加裝的電子引伸計(jì)精確測(cè)量試樣標(biāo)距內(nèi)的局部變形。這兩種變形信號(hào)都能輸出至計(jì)算機(jī)進(jìn)行必要的切換、采集、處理。
二、操作步驟
(1)打開(kāi)主機(jī)電源，預(yù)熱(一般要求預(yù)熱10min左右)。
(2)啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和打印機(jī)。
(3)按下主機(jī)手動(dòng)微調(diào)面板上的啟動(dòng)按鈕或啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上設(shè)備的控制軟件。
(4)安裝試樣，先上夾頭，后下夾頭，需要時(shí)手動(dòng)調(diào)整活動(dòng)臺(tái)位置。
(5)必要時(shí)，還要在試樣上安裝引伸計(jì)。
(6)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定或通過(guò)計(jì)算機(jī)在設(shè)備的控制軟件界面上選擇實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)傳感器清零。
(7)在確認(rèn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接無(wú)誤后，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行按鈕。
(8)待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分析、處理數(shù)據(jù)，顯示并打印出試驗(yàn)結(jié)果。
三、注意事項(xiàng)
拉力試驗(yàn)機(jī)是一種多參量、多功能、高精度、智能型的力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為了杜絕事故的發(fā)生，在使用過(guò)程中應(yīng)特別注意下列事項(xiàng)：
(1)在主機(jī)開(kāi)動(dòng)前，必須把位移行程限位保護(hù)裝置調(diào)整好，以保證在實(shí)驗(yàn)時(shí)活動(dòng)橫梁不與上橫梁或工作臺(tái)相撞。
(2)試驗(yàn)機(jī)單向加載不應(yīng)超過(guò)荷載傳感器額定量程的80％，雙向循環(huán)加載其拉伸與壓縮荷載不宜超過(guò)荷載傳感器容量的60％。
(3)拉伸夾具夾持試樣部分的長(zhǎng)度不得少于夾塊長(zhǎng)度的80％。
(4)荷載、變形測(cè)量?jī)x器應(yīng)預(yù)熱30min后方可開(kāi)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
(5)新傳感器與放大器配套使用前，必須對(duì)放大器各擋滿(mǎn)度進(jìn)行標(biāo)定。
(6)當(dāng)試驗(yàn)機(jī)處于應(yīng)力(或應(yīng)變)控制中時(shí)，可進(jìn)行力值換擋，不能進(jìn)行變形換擋。
(7)調(diào)整傳感器的各種校準(zhǔn)參數(shù)時(shí)，必須嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，否則容易造成事故。
(8)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)迅速按“急停”鍵，然后查找原因，排除故障，待系統(tǒng)正常后再按正確步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。