拉力机组成结构分析

 拉力机又名材料试验机试验机是用来针对各种材料进行静载、拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等力学性能试验用的机械加力的试验机，适用于塑料板材、管材、异型材，塑料薄膜及橡胶、电线电缆、钢材、玻纤维等材料的各种物理机械性能测试为材料开发，为物性试验、教学研究、质量控制等不可缺少的检测设备。

    拉力机是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物，是充分发挥了机电各自特长而构成的大型精密测试仪器，具有测量范围宽、精度高、响应快等特点。工作可靠，效率高，可对试验数据进行实时显示记录、打印。

    拉力机是由测量系统、驱动系统、控制系统、及电脑等结构组成。

    一、拉力机测量系统　　

    a)力值的测量　　

    通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现测量，zui常用的测力传感器是应变片式传感器。　　

    所谓应变片式传感器，就是由应变片、弹性元件和某些附件(补偿元件、防护罩、接线插座、加载件组成)，能将某种机械量变成电量输出的器件。　　

    应变片式的拉、压力传感器国内外种类繁多，主要有筒状力传感器、轮辐式力传感器、S双连孔型传感器、十字梁式传感器等类型。　　

    从材料力学上得知，在小变形条件下，一个弹性元件某一点的应变ε与弹性元件所受的力成正比，也与弹性的变形成正比。以S型传感器为例，当传感器受到拉力P的作用时，由于弹性元件表面粘贴有应变片，因为弹性元件的应变与外力P的大小成正比例，故此将应变片接入测量电路中，即可通过测出其输出电压，从而测出力的大小。　　

    对于传感器，一般采用差动全桥测量，即将所粘贴的应变片组成桥路，简单来说，外力P引起传感器内应变片的变形，导致电桥的不平衡，从而引起传感器输出电压的变化，我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。　　

    一般来说，传感器的输出信号都是非常微弱的，通常只有几个mV，如果我们直接对此信号进行测量，是非常困难的，并且不能满足高精度测量要求。因此必须通过放大器将此微弱信号放大，放大后的信号电压可达10V，此时的信号为模拟信号，这个模拟信号经过多路开关和A/D转换芯片转变为数字信号，然后进行数据处理，至此，力的测量告一段落。　　

    b)变形的测量　　

    通过变形测量装置来测量，它是用来测量试样在试验过程中产生的形变。　　

    该装置上有两个夹头，经过一系列传动机构与装在测量装置顶部的光电编码器连在一起，当两夹头间的距离发生变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器就会有脉冲信号输出。再由单片机对此信号进行处理，就可以得出试样的变形量。　　

    c)横粱位移的测量　　

    其原理同变形测量大致相同，都是通过测量光电编码器的输出脉冲数来获得横梁的位移量。

    二、拉力机驱动系统　　

    主要是用于材料试验机的横梁移动，其工作原理是由伺服系统控制电机，电机经过减速箱等一系列传动机构带动丝杆转动，从而达到控制横梁移动的目的。通过改变电机的转速，可以改变横梁的移动速度。

    三、拉力机控制系统　　

    顾名思义，就是控制电脑伺服系统材料试验机运作的系统，人们通过操作台可以控制试验机的运作，通过显示屏可以获知试验机的状态及各项试验参数，若该机带有电脑的话，也可以由电脑实现各项功能并进行数据处理分析、试验结果打印。试验机同电脑之间的通信一般都是使用RS232串行通信方式，它通过计算机背后的串口(COM号)进行通信，此技术比较成熟、可靠，使用方便。

    四、拉力机电脑　　

    用来采集和分析数据，进入试验界面后，电脑会不断采集各样试验数据，实时画出试验曲线，自动求出各试验参数及输出报表。