隨著對外開放改革的不斷深入，不少企事業(yè)單位通過各種渠道引進了一些外國設(shè)備。 當(dāng)然,大多數(shù)設(shè)備是好的,先進的, 但也有一些設(shè)備不盡如人意。比如: 某企業(yè)進口美國的一臺電子拉力試驗機 ，到貨三四年仍不能投入使用。一是由于進口渠道復(fù)雜, 技術(shù)資料不全等原因造成無人安裝調(diào)試 ; 二是由于訂貨人員對該設(shè)備的性能指標(biāo)了解不夠造成相關(guān)配套單元不齊 ,無法滿足企業(yè)的使用要求。為此, 要使這臺價值幾萬美元的進口設(shè)備投入正常使用。必須對該設(shè)備進行安裝, 調(diào)試和相應(yīng)的改造。
原設(shè)備只有一臺1000磅力的負荷傳感器和測量系統(tǒng), 現(xiàn)要改造成為：保留原系統(tǒng)的同時, 增加兩臺50N和30N的負荷傳感器,并且對測量系統(tǒng)要做相應(yīng)的改造。本文著重談一談測量系統(tǒng)的設(shè)計與改造。對這種只有使用說明書, 無線路圖等技術(shù)資料的進口設(shè)備，若要實施修理和改造, 對該機械傳動單元, 測量單元、速控單元全面了解的基礎(chǔ)上進行重點研究和分析。
該試驗機的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
圖1：試驗機結(jié)構(gòu)原理
它主要包括, 主體框架, 移動橫梁 (十字頭)和固定橫梁等。可移動橫梁是通過反齒隙游移螺母由雙螺旋絲杠驅(qū)動實現(xiàn)上下移動, 從而完成對試樣的加荷試驗。
目前, 先進的材料試驗機測力系統(tǒng)均由應(yīng)變片式負荷傳感器及集成電路側(cè)量系統(tǒng)組成。類比國內(nèi)外幾種不同型號產(chǎn)品的應(yīng)變 片式負荷傳感器測力系統(tǒng),如:國產(chǎn)。CSS一163型,500N小負荷電子拉力試驗機,DL-100B、DL-1000B電子拉力試驗機, 進口
INSTRON1196和INSTRON1122型萬能材料試驗機,以及美國M丁S 材料試驗機等測力系統(tǒng),并結(jié)合該試驗機的實物及其功能, 分析繪出改造方案圖如圖2所示：
圖2：試驗機改造方案
作拉力試驗或其它試驗時, 由于負荷傳感器與試樣在同一軸線上, 試樣所受的力與負荷傳感器受力相同。這樣,使貼在傳感器彈性體上的電阻應(yīng)變片所組成的電橋失去平衡。電橋則產(chǎn)生一個小電壓信號輸出。該電壓在一定范圍內(nèi)與作用力的大小呈線 性正比例。負荷傳感器輸出的小信號經(jīng)過交流放大以后, 由解調(diào)器和低通濾波器輸出0一±10V的直流電壓信號, 分別給數(shù)顯和X一Y記錄儀或者接計算機數(shù)據(jù)采集輸入端。實現(xiàn)各種材料的力學(xué)性能試驗。
從電子拉力試驗機的測力原理可知, 將該試驗機改造成為多傳感器, 多量程的, 方便切換的試驗機, 首先要更換高精度負荷傳 感器, 如50N, 靈敏度 :-2.00556MV/V, 非直線度0.013%F.S, 不重復(fù)度為:0.012%F.S的負荷傳感器, 必須對測量系統(tǒng)做相應(yīng) 的改造。為此，將A2放大器改造成為如圖3所示“ 滿負荷刻度量程選擇器”, 解決測量系統(tǒng)與負荷傳感器的匹配問題。
圖3：滿負荷刻度量程選擇器
依據(jù)該試驗機A2放大器的實物,在查閱了大量有關(guān)資料后, 分析得出:A2放大器由兩部分組成, 第一級是帶有濾波器的增益可調(diào)節(jié)的同相集成運算放大器(見圖5)。據(jù)實際元件標(biāo)稱值可以推算出:濾波器的揩振調(diào)整范圍是 :f=338.8HZ-∞。由于測量系統(tǒng)的工作頻率為:375HZ,那么, 當(dāng)f=375HZ時，可計算出:可調(diào)電位器固定值應(yīng)為:W1=90.35KΩ。
計算過程如下：
可調(diào)電位器固定值計算過程
如圖4及圖5所示,由W=90.53KΩ,可以計算出第一級放大器的閉環(huán)增益AV1。
第一級放大器的閉環(huán)增益AV1計算過程
第二級放大器是,當(dāng)量程轉(zhuǎn)換開關(guān)在50%、20%和10%時, 由同一放大器構(gòu)成的可調(diào)增益的同相放大器。其各衰減擋的電壓增益分別計算如下 ：
第二級放大器各衰減擋的電壓增益計算過程
根據(jù)上述計算結(jié)果,我們設(shè)計出了當(dāng)采用50N負荷傳感器時的“ 滿刻度量程選擇器”電路(如圖5所示 )。
由于50N負荷 感器的靈敏度高于原1000磅力的傳感 器。據(jù)公式：
圖5：滿刻度量程選擇器電路
在實際調(diào)校過程中, 可以采取增加W2或R1和減小W1來實現(xiàn)AV1的減小。當(dāng)然就實現(xiàn)了“ 滿刻度量程選擇器”與負荷傳感器的匹配。
根據(jù)以上思路設(shè)計制作的與50N和30N負荷傳感器相匹配的“ 滿刻度量程選擇器”。按照電子式萬能試驗機JJG475-86國家檢定規(guī)程由專業(yè)計量員對未改造和已改造好的測力系統(tǒng)進行了調(diào)試和校正,其結(jié)果符 合要求。并經(jīng)過半年的使 用,復(fù)校合格。實踐證明: 只要我們勤于思考, 勇于實踐, 進口材料試驗機的改造并不是高不可攀的。
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2019-01-21 瀏覽：
