隨著對(duì)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(jìn)了一些外國設(shè)備。 當(dāng)然,大多數(shù)設(shè)備是好的,先進(jìn)的, 但也有一些設(shè)備不盡如人意。比如: 某企業(yè)進(jìn)口美國的一臺(tái)電子拉力試驗(yàn)機(jī) ，到貨三四年仍不能投入使用。一是由于進(jìn)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(duì)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(tái)價(jià)值幾萬美元的進(jìn)口設(shè)備投入正常使用。必須對(duì)該設(shè)備進(jìn)行安裝, 調(diào)試和相應(yīng)的改造。
原設(shè)備只有一臺(tái)1000磅力的負(fù)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(shí), 增加兩臺(tái)50N和30N的負(fù)荷傳感器,并且對(duì)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(jì)與改造。對(duì)這種只有使用說明書, 無線路圖等技術(shù)資料的進(jìn)口設(shè)備，若要實(shí)施修理和改造, 對(duì)該機(jī)械傳動(dòng)單元, 測量單元、速控單元全面了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行重點(diǎn)研究和分析。
該試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
圖1：試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)原理
它主要包括, 主體框架, 移動(dòng)橫梁 (十字頭)和固定橫梁等?？梢苿?dòng)橫梁是通過反齒隙游移螺母由雙螺旋絲杠驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng), 從而完成對(duì)試樣的加荷試驗(yàn)。
目前, 先進(jìn)的材料試驗(yàn)機(jī)測力系統(tǒng)均由應(yīng)變片式負(fù)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(hào)產(chǎn)品的應(yīng)變 片式負(fù)荷傳感器測力系統(tǒng),如:國產(chǎn)。CSS一163型,500N小負(fù)荷電子拉力試驗(yàn)機(jī),DL-100B、DL-1000B電子拉力試驗(yàn)機(jī), 進(jìn)口
INSTRON1196和INSTRON1122型萬能材料試驗(yàn)機(jī),以及美國M丁S 材料試驗(yàn)機(jī)等測力系統(tǒng),并結(jié)合該試驗(yàn)機(jī)的實(shí)物及其功能, 分析繪出改造方案圖如圖2所示：
圖2：試驗(yàn)機(jī)改造方案
作拉力試驗(yàn)或其它試驗(yàn)時(shí), 由于負(fù)荷傳感器與試樣在同一軸線上, 試樣所受的力與負(fù)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(gè)小電壓信號(hào)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(fù)荷傳感器輸出的小信號(hào)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(hào), 分別給數(shù)顯和X一Y記錄儀或者接計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集輸入端。實(shí)現(xiàn)各種材料的力學(xué)性能試驗(yàn)。
從電子拉力試驗(yàn)機(jī)的測力原理可知, 將該試驗(yàn)機(jī)改造成為多傳感器, 多量程的, 方便切換的試驗(yàn)機(jī), 首先要更換高精度負(fù)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(fù)荷傳感器, 必須對(duì)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(fù)荷刻度量程選擇器”, 解決測量系統(tǒng)與負(fù)荷傳感器的匹配問題。
圖3：滿負(fù)荷刻度量程選擇器
依據(jù)該試驗(yàn)機(jī)A2放大器的實(shí)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(jí)是帶有濾波器的增益可調(diào)節(jié)的同相集成運(yùn)算放大器(見圖5)。據(jù)實(shí)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(shí)，可計(jì)算出:可調(diào)電位器固定值應(yīng)為:W1=90.35KΩ。
計(jì)算過程如下：
可調(diào)電位器固定值計(jì)算過程
如圖4及圖5所示,由W=90.53KΩ,可以計(jì)算出第一級(jí)放大器的閉環(huán)增益AV1。
第一級(jí)放大器的閉環(huán)增益AV1計(jì)算過程
第二級(jí)放大器是,當(dāng)量程轉(zhuǎn)換開關(guān)在50%、20%和10%時(shí), 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(jì)算如下 ：
第二級(jí)放大器各衰減擋的電壓增益計(jì)算過程
根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,我們?cè)O(shè)計(jì)出了當(dāng)采用50N負(fù)荷傳感器時(shí)的“ 滿刻度量程選擇器”電路(如圖5所示 )。
由于50N負(fù)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(shí)際調(diào)校過程中, 可以采取增加W2或R1和減小W1來實(shí)現(xiàn)AV1的減小。當(dāng)然就實(shí)現(xiàn)了“ 滿刻度量程選擇器”與負(fù)荷傳感器的匹配。
根據(jù)以上思路設(shè)計(jì)制作的與50N和30N負(fù)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(yàn)機(jī)JJG475-86國家檢定規(guī)程由專業(yè)計(jì)量員對(duì)未改造和已改造好的測力系統(tǒng)進(jìn)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(shí)踐證明: 只要我們勤于思考, 勇于實(shí)踐, 進(jìn)口材料試驗(yàn)機(jī)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：