高速試驗機的快速方式及其發(fā)展方向
高速試驗機的快速加荷方式,決定了試驗機的結構特點(diǎn)、速度范圍及經(jīng)濟性,這也是試驗機設計和選用的主要依據。材料產(chǎn)生變形時(shí),會(huì )受到變形速度的很大影響,特別是非金屬高分子材料,如聚合物、增強塑料、合成物等,具有明顯的粘彈性,長(cháng)時(shí)、短時(shí)、瞬時(shí)試樣差異很大,常規性能將不再適用。高速拉伸試驗機是了解材料特性和變形速度相關(guān)性的基本方法之一。高速試驗機一般速度可達每秒數米至數百米,國外一些廠(chǎng)家從60 年代就已開(kāi)始高速拉伸試驗機的研制和生產(chǎn),設計和采用了多種加荷方式,目前國內絕大多數的高速試驗機只能用沖擊試驗機代替或自制較簡(jiǎn)單的試驗裝置進(jìn)行,試驗能力有限,條件落后。比較和評價(jià)高速試驗機,主要從速度、負荷、等速精度、結構復雜程度和經(jīng)濟性等幾方面考慮。其中火藥爆炸沖擊式所能達到的速度高,一般5--80m/s,高可達300m/s,但火藥量控制拉伸速度不夠準確,特別是等速精度不易控制。并且機器本身要吸收火藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量,對沖擊部件進(jìn)行緩沖,因此解構龐大,且試驗時(shí)有一定危險性(較普通試驗機)。
飛輪儲能式是以機械方式傳遞速度和功率的,速度易于控制,對凸輪擋塊的正確設計可得到近似的等速,因此早期在0.5--30m/s速度范圍、負荷10000N范圍內,這種加荷方式較普遍,但高速大負荷時(shí),需很大能量補償拉伸試樣變形所消耗的能量,這就需加大飛輪直徑、增加質(zhì)量,增加驅動(dòng)部件,因此試驗機結構龐大,耗能多,所以高速大負荷不宜采用此種方式。氣-液加荷式集氣體反應快、可膨脹作功和液壓易控等優(yōu)點(diǎn),與飛輪儲能式相比,速度范圍相近,負荷范圍稍大,但速度可無(wú)級調速,等速精度高,且等速段距離長(cháng),結構簡(jiǎn)單、耗能少,目前應用較多,國內也有設計。采用電液伺服控制,技術(shù)比較先進(jìn),能對輸出量進(jìn)行連續控制,有極快的響應速度,抗負荷剛性大,等速精度高于其它快速加荷方式,元件的功率--重量比大,因此用電液伺服閥構成快速、高精度的閉環(huán)控制系統,代表了試驗機的先進(jìn)水平。但這種伺服控制系統復雜,油液過(guò)濾精度要求高,元件貴,成本高,另外,閉環(huán)控制系統實(shí)現高速有一定困難,這些問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。
總之,高速試驗機將朝以下幾個(gè)方向發(fā)展:
一、有較大的試驗速度變化范圍,速度調整準確。
二、具有高抗負荷剛性,減少試樣變形對拉伸速度的影響?! ?/p>
三、有控制試樣條件的能力,等速控制精度高并不受環(huán)境條件影響。
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