專利名稱：陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及研究特種陶瓷在接通高壓電荷(±30kN)并在-30°c _+230°C環(huán)境中的力學(xué)性能的試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
目前，公知的電子式壓力試驗(yàn)機(jī)只涉及研究材料在常溫狀態(tài)下的力學(xué)性能，不涉及材料在接通高壓電荷(±30kN)，更不涉及在-30°C _+230°C環(huán)境中測(cè)試材料應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、電荷等參數(shù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。為了克服常規(guī)的電子式壓力試驗(yàn)機(jī)其被測(cè)材料不能在接觸高壓電荷(±30kN)和-30-+230°C環(huán)境中來(lái)檢測(cè)材料的力學(xué)性能。本實(shí)用新型提供了一項(xiàng)全新的技術(shù)方案和解決措施，將被測(cè)材料浸泡在“環(huán)形硅油槽”內(nèi)，同時(shí)試驗(yàn)機(jī)的“加載頭”經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化處理的“氧化鋁板”設(shè)計(jì)制造。此舉可以達(dá)至IJ“雙重絕緣效果”，使力傳感器、溫度傳感器可以安全不受干擾的檢測(cè)到相應(yīng)信號(hào)。一種特質(zhì)的中溫應(yīng)變片完全適用于_30°C _+230°C環(huán)境下檢測(cè)材料的應(yīng)變。本實(shí)用新型的目的是由如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、全數(shù)字化控制系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)、高低溫試驗(yàn)裝置、測(cè)量?jī)x表和元件以及試驗(yàn)機(jī)附件，其中試驗(yàn)機(jī)主機(jī)包括加載機(jī)架、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和減速機(jī)構(gòu)；全數(shù)字化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載力的測(cè)量與閉環(huán)控制；微機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載力值、應(yīng)變、溫度、電荷信號(hào)的采集、傳輸、分拆和處理，并且自動(dòng)求取力-應(yīng)變、力-電荷試驗(yàn)曲線，并打印試驗(yàn)報(bào)告；高低溫試驗(yàn)裝置包括高低溫試驗(yàn)箱、數(shù)字式溫度控制儀表和測(cè)量元件；測(cè)量?jī)x表和元件包括程控動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、中溫應(yīng)變片、電荷放大器和高精度力傳感器；試驗(yàn)機(jī)附件包括專用加載夾頭、環(huán)形硅油槽和GPIB接口總線。本實(shí)用新型具有如下有益效果力值、變形、溫度等試驗(yàn)參數(shù)能實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，根據(jù)試驗(yàn)需要這些參數(shù)可以任意設(shè)定和控制。計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)分析、處理和儲(chǔ)存，并由打印機(jī)打印試驗(yàn)結(jié)果。

圖I為本實(shí)用新型的組成圖；圖2為本實(shí)用新型特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)工作原理方塊圖；圖3為本實(shí)用新型特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)主機(jī)(機(jī)械圖)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、全數(shù)字化控制系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)、高低溫試驗(yàn)裝置、測(cè)量?jī)x表和元件以及試驗(yàn)機(jī)附件，其中具體結(jié)構(gòu)如下I試驗(yàn)機(jī)主機(jī)I. I加載機(jī)架-活動(dòng)橫梁、兩根精密滾珠絲桿、反力機(jī)座I. 2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)-松下伺服電機(jī)和控制器I. 3減速機(jī)構(gòu)-同步齒形帶兩級(jí)減速2全數(shù)字化控制系統(tǒng)2. I功能加載力的測(cè)量與閉環(huán)控制2. 2 特點(diǎn)2. 2. I控制系統(tǒng)采用內(nèi)置式不分檔設(shè)計(jì)，24位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速率200次/秒2. 2. 2全數(shù)字化自適應(yīng)PID控制技術(shù)2. 2. 3單屏多曲線顯示3微機(jī)系統(tǒng)3. I 配置3. I. I聯(lián)想計(jì)算機(jī)3. I. 2HP A4彩色噴墨打印機(jī)3. I. 3ffindows 2000/XP平臺(tái)下中文版專業(yè)試驗(yàn)軟件3. 2 功能3. 2. I可實(shí)現(xiàn)加載力值、應(yīng)變、溫度、電荷等信號(hào)的采集、傳輸、分拆和處理3. 2. 2自動(dòng)求取力-應(yīng)變、力-電荷試驗(yàn)曲線，并打印試驗(yàn)報(bào)告4高低溫試驗(yàn)裝置4. I高低溫試驗(yàn)箱制冷壓縮機(jī)升溫加溫電熱器溫度范圍_3(TC-+230°C容積50L功率5kW4. 2數(shù)字式溫度控制儀表顯示方式數(shù)字顯示控制方式PID4. 3測(cè)量元件PT-100熱電偶5測(cè)量?jī)x表和兀件5. I程控動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀通道數(shù)8通道應(yīng)變輸入±4.5*10Με線性<0.02%F*S5.2中溫應(yīng)變片(特質(zhì))[0052]特點(diǎn)采用玻璃絲布增強(qiáng)聚酰亞胺基底、卡瑪箔制成，絕緣能力強(qiáng)，耐高低溫等特點(diǎn)。工作溫度-30O -+230 0C典型電阻120 Ω基底尺寸4·3*3. 5mm5. 3電荷放大器輸入電荷量±105PC精度滿量程時(shí)優(yōu)于I. 5% 輸出電壓±IOV (P-P)5. 4高精度力傳感器規(guī)格50kN輪輻式非線性彡O. 05%過(guò)載能力120%6試驗(yàn)機(jī)附件6. I專用加載夾頭Φ 20*6mm材質(zhì)7075招合金，陽(yáng)極氧化處理,絕緣性能好6. 2環(huán)形娃油槽Φ 150*100mm材質(zhì)絕緣材料附硅油(201-200CS)約I. 5L 閃點(diǎn)300°C特點(diǎn)化學(xué)穩(wěn)定性好，良好的絕緣性，閃點(diǎn)高。6.3GPIB 接口總線特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)說(shuō)明如下(特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)工作原理方塊圖如圖2所示)。I試驗(yàn)準(zhǔn)備I. I接通電源，使計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)和儀表處于工作狀態(tài)1.2試件(特種陶瓷)正、反面貼好“特制中溫應(yīng)變片”，放入試驗(yàn)區(qū)，試件中心軸線與加載頭中心軸線相一致I. 3環(huán)形硅油槽注入硅油，使試件(特種陶瓷)完全浸泡在硅油中啟動(dòng)高低溫箱，將溫度設(shè)定在_30°C，工作室內(nèi)開(kāi)始降溫，當(dāng)溫度降至-300C時(shí)，壓縮機(jī)停止工作，當(dāng)溫度變化超過(guò)規(guī)定值時(shí)進(jìn)行PID調(diào)整，使工作室(試件)溫度恒定在-30。。2實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收到來(lái)自PC機(jī)信號(hào)(設(shè)定值)，開(kāi)始朝某一方向按某一速度旋轉(zhuǎn)，通過(guò)同步帶減速系統(tǒng)減速，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，使活動(dòng)橫梁自上向下直線運(yùn)動(dòng)，垂直安裝在活動(dòng)橫梁中心位置的加載壓頭漸漸接近試件(特殊陶瓷5*5*5mm立方體)表面，試件因此受力并產(chǎn)生變形，這時(shí)負(fù)荷(力)傳感器(或應(yīng)變片)將實(shí)際檢測(cè)到的反饋值(力值和應(yīng)變)進(jìn)行數(shù)字PID調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速大小和旋轉(zhuǎn)方向，直至加載壓頭施加到試件上的力值和試驗(yàn)設(shè)定值相符合，方停止加載。
權(quán)利要求1.一種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)，包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、全數(shù)字化控制系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)、高低溫試驗(yàn)裝置、測(cè)量?jī)x表和元件以及試驗(yàn)機(jī)附件，其中 試驗(yàn)機(jī)主機(jī)包括加載機(jī)架、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和減速機(jī)構(gòu)； 全數(shù)字化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載力的測(cè)量與閉環(huán)控制； 微機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載力值、應(yīng)變、溫度、電荷信號(hào)的采集、傳輸、分拆和處理，并且自動(dòng)求取力-應(yīng)變、力-電荷試驗(yàn)曲線，并打印試驗(yàn)報(bào)告； 高低溫試驗(yàn)裝置包括高低溫試驗(yàn)箱、數(shù)字式溫度控制儀表和測(cè)量元件； 測(cè)量?jī)x表和元件包括程控動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、中溫應(yīng)變片、電荷放大器和高精度力傳感器； 試驗(yàn)機(jī)附件包括專用加載夾頭、環(huán)形硅油槽和GPIB接口總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)，其中，所述試驗(yàn)機(jī)主機(jī)的所述加載機(jī)架進(jìn)一步包括活動(dòng)橫梁、兩根精密滾珠絲桿和反力機(jī)座；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為松下伺服電機(jī)和控制器；所述減速機(jī)構(gòu)為同步齒形帶兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)，其中，所述全數(shù)字化控制系統(tǒng)采用內(nèi)置式不分檔設(shè)計(jì)，其采用全數(shù)字化自適應(yīng)PID控制技術(shù)，具有單屏多曲線顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)，其中，所述高低溫試驗(yàn)裝置的所述高低溫試驗(yàn)箱的制冷由壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)，升溫由加溫電熱器實(shí)現(xiàn)；所述高低溫試驗(yàn)裝置的所述數(shù)字式溫度控制儀表采用數(shù)字顯示的方式；所述高低溫試驗(yàn)裝置的所述測(cè)量元件為PT-IOO熱電偶。
專利摘要一種特種陶瓷電子式高低溫壓力試驗(yàn)機(jī)，包括試驗(yàn)機(jī)主機(jī)、全數(shù)字化控制系統(tǒng)、微機(jī)系統(tǒng)、高低溫試驗(yàn)裝置、測(cè)量?jī)x表和元件以及試驗(yàn)機(jī)附件，其中試驗(yàn)機(jī)主機(jī)包括加載機(jī)架、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和減速機(jī)構(gòu)；全數(shù)字化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載力的測(cè)量與閉環(huán)控制；微機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)加載力值、應(yīng)變、溫度、電荷信號(hào)的采集、傳輸、分拆和處理，并且自動(dòng)求取力-應(yīng)變、力-電荷試驗(yàn)曲線，并打印試驗(yàn)報(bào)告；高低溫試驗(yàn)裝置包括高低溫試驗(yàn)箱、數(shù)字式溫度控制儀表和測(cè)量元件；測(cè)量?jī)x表和元件包括程控動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、中溫應(yīng)變片、電荷放大器和高精度力傳感器；試驗(yàn)機(jī)附件包括專用加載夾頭、環(huán)形硅油槽和GPIB接口總線。
文檔編號(hào)G01N3/18GK202814790SQ20122016747
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者張郁沫 申請(qǐng)人:深圳市瑞格爾儀器有限公司