塑料持久蠕變試驗機

一、 適用范圍:

塑料蠕變持久試驗機主要用于非金屬材料力學性能的檢測，測定穩(wěn)態(tài)蠕變速率、蠕變極限、蠕變伸長率、持久斷裂時間、持久強度極限 。

二、 塑料持久蠕變試驗機主要指標:

三、 主要配置:

計算機控制系統(tǒng)部分：                                

四、塑料蠕變持久試驗機執(zhí)行標準:

1、 制造和檢驗標準

試驗機所有零部件和各種儀表的計量單位全部采用國際單位（SI）標準。

試驗機設計制造、檢驗、使用符合國家標準和有關行業(yè)標準，適用標準如下:

    JB/T9373《拉力蠕變試驗機技術條件》

    GB/T16491《電子式萬能試驗機》

    GB2611《試驗機通用技術要求》

    GB/T16825.2《拉力蠕變試驗機施加力的檢驗》

2、 適用的試驗方法標準

    標準GB11546.1、 ISO899

五、結構原理及性能特點

塑料蠕變持久試驗機主要由主機、測量控制系統(tǒng)、（手控盒）、集中控制系統(tǒng)、軟件包等部分組成。

1 主機

上橫梁與臺面用兩根立柱相連，構成門式高剛度框架，臺面中央裝有電動加載缸。交流伺服電機的轉動經(jīng)同步帶和減速機減速后帶動滾珠絲杠旋轉，絲杠螺母安裝在電動加載缸活塞上，活塞在滾動式防轉導向機構約束下做直線運動?；钊税惭b負荷傳感器，下拉桿通過萬向球座與負荷傳感器連接，夾頭與下拉桿連成一體，活塞的運動帶動夾頭上下移動，對試樣施加試驗力。電動加載缸裝有行程開關，用于保護夾頭的行程極限；伺服電機上的光電編碼器，用于移動夾頭位移的檢測及試驗速度的反饋，速度控制采用了進口全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)。通過高精度反饋構成全閉環(huán)控制。

夾頭與上拉桿用球形支座與橫梁聯(lián)接。上下兩球座間距大，自動調(diào)心，試樣僅受軸向拉力。

主機具有如下特點：

1.1 主機剛度高。采用無間隙傳動，傳動平穩(wěn)，響應速度快；

1.2 上、下拉桿均設有自動對中的球座，有效地保證上下夾頭的同軸度。

1.3 各執(zhí)行機構之間設有位置限定開關或報警控制及互鎖保護。

2 、溫度測量控制系統(tǒng)

系統(tǒng)由高溫箱、測溫熱電偶、冷端溫度補償器、溫度測量控制儀等組成。

2.1 高溫箱

  高溫箱安裝在主機立柱上，裝卸試樣方便；空間大。

爐體采用雙層不銹鋼殼體，上部和下部開有通風孔，有利于熱氣散熱。

2.2  溫度控制器

溫度控制采用了日本島電溫度控制儀表，該表是智能型溫度調(diào)節(jié)儀。溫度控制器控制，試驗溫度和設定參數(shù)均可顯示，并且有上、下限保護功能。

2.3  熱電偶

高溫箱帶有熱電偶，用于測量試樣標距內(nèi)溫度，并同時進行自動控溫。

3  高溫拉桿及高溫夾頭

板材夾具的兩平面對其縱軸中心的平行度在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm;夾頭槽的對稱平面與其縱軸中心線重合，對稱度不超過0.05mm;銷孔軸線與夾具的縱軸中心線應垂直相交，對稱度和垂直度均不大于0.05mm,銷孔軸線對槽的兩平面垂直度不超過0.03mm。

4  測量控制系統(tǒng)

GT550測量控制器與伺服系統(tǒng)、測力傳感器、引伸計、位移傳感器等部件構成全數(shù)字測控系統(tǒng)。

4.1  測量控制器                                                  

GTC550型測量控制器（安裝在機座內(nèi)） 用于電子式蠕變持久試驗機等各種試驗機，它是集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、過程控制一體化的新型測控器。它采用了目前*進的美國SOC(system on chip)片上系統(tǒng)和基于FPGA（高密度現(xiàn)場可編程門陣列）的DSP（數(shù)字信號處理）技術。

測量部分包括：測力單元、變形測量單元及其相配的傳感器。

在試驗過程中所測量的試驗力、變形、位移經(jīng)GTC550測量控制器數(shù)據(jù)的采集、標度變換及處理，在計算機屏幕上數(shù)字實時直讀和曲線顯示。根據(jù)試驗方法要求，通過計算機控制系統(tǒng)運算后得到控制信號，再經(jīng)調(diào)速系統(tǒng)放大后驅(qū)動電機。具有試驗力、變形、位移閉環(huán)控制功能，真正實現(xiàn)勻試驗力速率，勻變形速率，勻速控制，并在試驗過程中無沖擊切換。

測控系統(tǒng)具有如下特點：

4.1.1 有高速處理能力，低噪音、高抗干擾，高采樣頻率100次/s.

4.1.2 力、測變形分辨力高(24位),且內(nèi)外不分檔，全程分辯力不變化，用戶可根據(jù)試驗要求自行設定。

4.1.3 自動調(diào)零、自動標定等功能。

4.1.4 傳感器通道頻帶寬度可達18HZ，所測得的試驗數(shù)據(jù)和曲線真實。

4.1.5 測控器配有觸摸屏操作盤，既獨立操作試驗機，也可以與計算機聯(lián)機操作。

4.2  測力單元

力傳感器采用美國世銓公司產(chǎn)品，它與測控器組成測力單元。其特點是：

4.2.1 分辨力高（可達1/500000），測量范圍寬（1-100%FS）。

4.2.2 測量精度高且長時間穩(wěn)定性好。

4.2.3 考慮傳感器本身產(chǎn)生蠕變，選擇了二倍于額定試驗力的傳感器。

4.3  測變形單元

光柵尺引伸計與測控器組合成測變形單元。其特點是：

4.3.1 分辨力高，測量范圍寬。

4.3.2 測量精度高（0.5%）, 長期穩(wěn)定性好，幾乎無漂移。

4.3.3 雙邊引伸計所測量的變形值真實。

4.3.4 引伸桿導向部分剛度好；滾動軸承，導向靈活自如，摩擦力小。

5  集中控制系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)構成

TestSoft RDW V3.0,由‘控制軟件系統(tǒng)’和‘分析軟件系統(tǒng)’兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。

系統(tǒng)采集控制結構

5.2運行環(huán)境

操作系統(tǒng):簡體中文Windows

5.3集散控制系統(tǒng) （DCS）

支持多任務分配、合理使用CPU資源.。

支持硬件故障監(jiān)視和診斷。

完整功能的獨立單元，進一步分散危險性。

開放式網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)傳輸自由。

本系統(tǒng)由多臺蠕變持久試驗機的測控器、溫度控制儀、計算機部分組成。系統(tǒng)具有如下功能：

5.3.1 測量控制器與計算機組成集散式控制系統(tǒng)，測量控制器作為下位機可完成試驗的所有功能，可儲存試驗數(shù)據(jù)，可隨時與計算機聯(lián)機或脫開，通過網(wǎng)絡接口接收或傳送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集間隔可根據(jù)變形變化量、試驗力變化量任意設定。采樣開始后具有變形清零密碼保護功能，防止誤操作造成的數(shù)據(jù)丟失。

5.3.2 控制系統(tǒng)具有強大的擴展能力，通過網(wǎng)絡集成等技術，可由一臺主控計算機與多臺下位機組成集散式控制系統(tǒng)；控制器可以與計算機聯(lián)機使用，也可以脫離計算機獨立操作。計算機再聯(lián)機時，控制器自動把數(shù)據(jù)傳給計算機。通過控制器或計算機都可以設定試驗所需的試驗力、變形和加載速度，完成試驗控制。

5.3.3 控制器可以與溫控器進行通訊，并且對其控制，保證整個實驗過程不受人為干擾，根據(jù)實驗條件自動升溫，當達到設定的環(huán)境溫度時能自動進行規(guī)定的試驗。

5.3.4 每臺試驗機可預設多個PID參數(shù)與功率控制參數(shù)，與溫度相對應，當試驗過程中以不同的試驗溫度進行試驗時，系統(tǒng)將會自動選用所對應的PID參數(shù)與功率控制參數(shù)，避免更換試驗溫度時重新自整定爐溫。

5.3.5 配有計時裝置，試驗時負荷達到設定值時開始計時并顯示。

5.3.6 無人值守功能。試驗機自動控制，反應靈敏、準確度高，當超出調(diào)整范圍時用聲光報警提醒操作人員，并自動停機，試驗開始后不需要人看守。

5.3.7溫度控制器與計算機完成對溫度的控制和監(jiān)測，對每臺試驗機高溫爐數(shù)據(jù)進行實時顯示、報警、控制。

MR13是日本島電公司的產(chǎn)品，該產(chǎn)品即可作為獨立的三回路，又可實現(xiàn)多溫區(qū)的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)，帶模擬遙控輸入/輸出及232/485通訊接口。四排四位顯示，是一款功能非常強大穩(wěn)定的儀器儀表。

MR13的工作方式如下：

獨立的三回路，定值調(diào)節(jié)方式。

a) 第一回路程序控制，二，三回路定值調(diào)節(jié)方式。

b) 二，三回路跟蹤一回路設定值的三溫區(qū)方式。

c) 第一回路定值程序，二，三回路跟蹤一回路設定值后測量值三輸出方式。

d) 模擬遙控用于群控或配比調(diào)節(jié)。

MR13帶有RS485或RS232數(shù)字通訊接口。通訊距離最長達到1000米，利用址

號區(qū)分技術，在同一通訊線路上可控制100臺MR13。MR13有LOC和COM兩種工作方式，存儲方式可達10萬次。

6  試驗軟件

6.1 功能

a) 測量通道數(shù)據(jù)用戶權限可自行設定；

b) 實時反饋數(shù)據(jù)監(jiān)視；

c) 服務器端可以進行控制畫面的實時圖像監(jiān)視；

d) 委托單位的信息參數(shù)可以根據(jù)用戶的權限自行設定；

e) 滿足各種材料形狀的尺寸信息錄入；

f) 可以對控溫系統(tǒng)進行溫控參數(shù)的設定，各段溫度曲線的繪制，各段溫度通道信號的顯示；

g) 報警處理系統(tǒng)根據(jù)應變反饋信號模塊自動報警并生成報警記錄，以便操作人員定期查詢；

h) 獨立的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)形成局域網(wǎng)絡進行所有控制臺的數(shù)據(jù)處理；

i) 在主界面上，可以觀察到系統(tǒng)內(nèi)各臺機器的試驗情況：機器是否進行試驗；正在試驗的機器的主要參數(shù)（試驗溫度、試驗力、試驗時間、蠕變變形）；

j) 單臺機器的試驗界面，在主界面上雙擊機號的機器圖標，就進入該機器的試驗界面，在此可以看到該機器試驗的詳細情況，包括委托單位的信息、試樣的信息、試驗溫度、試驗力、試驗方案、蠕變變形等詳細信息；

k) 試樣信息和試驗溫度、負荷、變形、時間等數(shù)據(jù)能夠存儲并輸出，便于保存并且可以隨時查閱。

6.2  性能

a) 在正常情況下，能夠同時任意控制器中一臺或多臺試驗機進行蠕變、持久試驗，且互不干擾；

b) 完成單臺或多臺（自由組合）蠕變、持久試驗機溫度、變形等數(shù)據(jù)的自動測量與采集，對每臺試驗機數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，實時顯示、報警；

c) 試驗過程中實時顯示溫度-時間曲線、變形-時間曲線，試驗結束后可再現(xiàn)數(shù)據(jù)曲線并可放大和縮??；

d) 圖形界面直觀、簡潔，可對全部設備進行監(jiān)控，以不同顏色、圖標醒目標識，進行警示與報警；

e) 軟件登陸及相關操作界面均有密碼管理，避免誤操作造成的試驗數(shù)據(jù)丟失；

f) 對采集到的數(shù)據(jù)進行處理，按照標準的規(guī)定要求計算試驗結果并繪制相應的試驗曲線，生成用戶所需報告；

g) 自動記錄并保存數(shù)據(jù)，可對試驗數(shù)據(jù)的歷史資料進行查詢，可按試樣編號自動查詢?nèi)我庖呀?jīng)完成試驗的原始數(shù)據(jù)或試驗報告；

h) 設備可以根據(jù)試驗方案的要求自動進行加溫、保溫、加載、數(shù)據(jù)記錄等工作；

i) 圖形處理功能強大，具有曲線放大、曲線遍歷。曲線坐標移動。曲線疊加。曲線添加標注及曲線打印等功能；

k) 軟件具有斷點恢復、曲線自動刷新、故障自診斷等功能；

l) 具有報警提示功能，報警提示顯示于控制臺中，可顯示溫度異常、儀表通訊出錯、電源未接通、電偶斷裂等，并有報警聲發(fā)出；

m) 具有超限報警、故障報警等安全保護功能；

n) 系統(tǒng)有良好的可維護性，主控計算機故障時，試驗機不受主控計算機的影響，可完成試驗的所有功能，且不丟失試驗數(shù)據(jù)；

O) 監(jiān)測系統(tǒng)軟件菜單式操作，主頁面可顯示試樣編號、試樣尺寸、試驗溫度、試驗應力、試驗時間、加載方式（分級加載和一次加載）、升溫和保溫時間、加載時間、結束時間、溫度曲線、加載曲線；

P） 具有試驗數(shù)據(jù)存儲、整理、回歸處理、外推計算、試驗結果曲線繪制功能；

q) 自動處理和儲存試驗數(shù)據(jù)，定期備份或還原試驗數(shù)據(jù)，具有檢索、分析和修改功能；

r) 可繪制蠕變曲線（可顯示單邊蠕變曲線和平均變形蠕變曲線）；

s) 試驗報告根據(jù)用戶格式設計，數(shù)據(jù)可導入Excel文檔進行處理；

t) 報告自動生成，根據(jù)用戶意愿編輯、打印試驗報告。