高速試驗機的快速方式及其發(fā)展方向

　　高速試驗機的快速加荷方式，決定了試驗機的結(jié)構(gòu)特點、速度范圍及經(jīng)濟性，這也是試驗機設(shè)計和選用的主要依據(jù)。材料產(chǎn)生變形時，會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、增強塑料、合成物等，具有明顯的粘彈性，長時、短時、瞬時試樣差異很大，常規(guī)性能將不再適用。高速拉伸試驗機是了解材料特性和變形速度相關(guān)性的基本方法之一。高速試驗機一般速度可達每秒數(shù)米至數(shù)百米，國外一些廠家從60 年代就已開始高速拉伸試驗機的研制和生產(chǎn)，設(shè)計和采用了多種加荷方式，目前國內(nèi)絕大多數(shù)的高速試驗機只能用沖擊試驗機代替或自制較簡單的試驗裝置進行，試驗?zāi)芰τ邢?，條件落后。比較和評價高速試驗機，主要從速度、負荷、等速精度、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和經(jīng)濟性等幾方面考慮。其中火藥爆炸沖擊式所能達到的速度高，一般5--80m/s，高可達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。并且機器本身要吸收火藥爆炸產(chǎn)生的巨大能量，對沖擊部件進行緩沖，因此解構(gòu)龐大，且試驗時有一定危險性（較普通試驗機）。

　　飛輪儲能式是以機械方式傳遞速度和功率的，速度易于控制，對凸輪擋塊的正確設(shè)計可得到近似的等速，因此早期在0.5--30m/s速度范圍、負荷10000N范圍內(nèi)，這種加荷方式較普遍，但高速大負荷時，需很大能量補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)動部件，因此試驗機結(jié)構(gòu)龐大，耗能多，所以高速大負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，與飛輪儲能式相比，速度范圍相近，負荷范圍稍大，但速度可無級調(diào)速，等速精度高，且等速段距離長，結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，目前應(yīng)用較多，國內(nèi)也有設(shè)計。采用電液伺服控制，技術(shù)比較先進，能對輸出量進行連續(xù)控制，有極快的響應(yīng)速度，抗負荷剛性大，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)，代表了試驗機的先進水平。但這種伺服控制系統(tǒng)復(fù)雜，油液過濾精度要求高，元件貴，成本高，另外，閉環(huán)控制系統(tǒng)實現(xiàn)高速有一定困難，這些問題有待進一步解決。

　　總之，高速試驗機將朝以下幾個方向發(fā)展：

　　一、有較大的試驗速度變化范圍，速度調(diào)整準(zhǔn)確。

　　二、具有高抗負荷剛性，減少試樣變形對拉伸速度的影響。　　

　　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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