高速試驗(yàn)機(jī)的快速加荷方式,決定了試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、速度范圍及經(jīng)濟(jì)性,這也是試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)和選用的主要依據(jù)。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(qiáng)塑料、合成物等,具有明顯的粘彈性,長(zhǎng)時(shí)、短時(shí)、瞬時(shí)試樣差異很大,常規(guī)性能將不再適用。高速拉伸試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)一般速度可達(dá)每秒數(shù)米至數(shù)百米,國(guó)外一些廠家從60 年代就已開(kāi)始高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的研制和生產(chǎn),設(shè)計(jì)和采用了多種加荷方式,目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的高速試驗(yàn)機(jī)只能用沖擊試驗(yàn)機(jī)代替或自制較簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置進(jìn)行,試驗(yàn)?zāi)芰τ邢蓿瑮l件落后。比較和評(píng)價(jià)高速試驗(yàn)機(jī),主要從速度、負(fù)荷、等速精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和經(jīng)濟(jì)性等幾方面考慮。其中火藥爆炸沖擊式所能達(dá)到的速度zui高,一般5--80m/s,高可達(dá)300m/s,但火藥量控制拉伸速度不夠準(zhǔn)確,特別是等速精度不易控制。并且機(jī)器本身要吸收火藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量,對(duì)沖擊部件進(jìn)行緩沖,因此解構(gòu)龐大,且試驗(yàn)時(shí)有一定危險(xiǎn)性(較普通試驗(yàn)機(jī))。
飛輪儲(chǔ)能式是以機(jī)械方式傳遞速度和功率的,速度易于控制,對(duì)凸輪擋塊的正確設(shè)計(jì)可得到近似的等速,因此早期在0.5--30m/s速度范圍、負(fù)荷10000n范圍內(nèi),這種加荷方式較普遍,但高速大負(fù)荷時(shí),需很大能量補(bǔ)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(qū)動(dòng)部件,因此試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)龐大,耗能多,所以高速大負(fù)荷不宜采用此種方式。氣-液加荷式集氣體反應(yīng)快、可膨脹作功和液壓易控等優(yōu)點(diǎn),與飛輪儲(chǔ)能式相比,速度范圍相近,負(fù)荷范圍稍大,但速度可無(wú)級(jí)調(diào)速,等速精度高,且等速段距離長(zhǎng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少,目前應(yīng)用較多,國(guó)內(nèi)也有設(shè)計(jì)。采用電液伺服控制,技術(shù)比較先進(jìn),能對(duì)輸出量進(jìn)行連續(xù)控制,有極快的響應(yīng)速度,抗負(fù)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(gòu)成快速、高精度的閉環(huán)控制系統(tǒng),代表了試驗(yàn)機(jī)的先進(jìn)水平。但這種伺服控制系統(tǒng)復(fù)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(yàn)機(jī)將朝以下幾個(gè)方向發(fā)展:一、有較大的試驗(yàn)速度變化范圍,速度調(diào)整準(zhǔn)確。二、具有高抗負(fù)荷剛性,減少試樣變形對(duì)拉伸速度的影響。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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