液壓式萬能試驗機（WE30B型）是我校材料力學實驗室的核心設備，使用年久，陳舊落后，難以滿足教學的要求。但其主體及液壓系統(tǒng)狀態(tài)良好。若對其指示、記錄系統(tǒng)及控制系統(tǒng)進行適當?shù)募夹g改造，則可以充分地發(fā)揮設備的潛能，大大提高其技術性能及使用價值，更好地為實驗教學服務。為此，我們對該設備進行了數(shù)控技術的研究。
試驗機現(xiàn)狀分析該試驗機已使用近20年，主體部分和液壓系統(tǒng)各部件如機座、橫梁、絲杠、光杠及油泵、油缸、活塞、控制閥等由于精心維護，仍然狀態(tài)良好，可以繼續(xù)長期使用。測量、指示與記錄系統(tǒng)精度較差且易出故障。控制系統(tǒng)為手動控制，學生不易掌握，容易因失控對機器造成破壞。將這些系統(tǒng)改為數(shù)控系統(tǒng)，可以提高測量精度，改善操作環(huán)境（方式），保障機器安全。
設計原則
（1）先進性采用先進的數(shù)控技術，賦予舊設備以先進的功能和性能。
（2）可靠性改造后的系統(tǒng)應當工作穩(wěn)定，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)可靠，操作簡單，易學易用。
（3）經(jīng)濟性應以簡單的結構，較少的費用，獲得盡可能高的性能，具有高性價比。
（4）兼容性由于該設備是實驗室唯一的核心設備，必須保證日常教學的正常進行，改造后也要求能在手動和數(shù)控兩種操作模式之間切換。改進目標由原來的手工操作、機械式顯示、記錄等模擬工作方式改變?yōu)閿?shù)控操作、數(shù)字顯示，既賦予了設備先進的功能又使操作過程變得更加直觀、方便易懂。改造前、后主要功能的對比見。
根據(jù)以上分析和設計原則，曾設計了多種方案。經(jīng)試驗、對比，最終決定采用以下方法對其顯示、記錄系統(tǒng)進行改進。原理由單片機完成對載荷、試件軸向變接受上位機發(fā)來的控制指令，實現(xiàn)對加載、卸載以及位移限位報警和橫梁升降的控制，并把位移、載荷的測量結果傳送給上位機，由上位機對有關數(shù)據(jù)進行處理載荷信號的測量原理圖由滑線電阻Rw1，R2、恒流源、多路開關組成位移測量系統(tǒng)。由圖中可見：單片機的P2.5，P2.6兩口線控制多路開關選通X0，X1，X2，X3通道。當多路開關選通X2，X3通道的時候，恒流源電流I通過R2，Rw1，R1到地。圖中R2作為校準電阻，用于消除放大器放大倍數(shù)發(fā)生變化時對測量結果的影響1.這里采用差分法進行測量。加載前，選擇X3通道，測量滑線電阻滑動觸點位置對應的放大器輸出信號Uw23，并由電壓/頻率轉換器轉換為相應的頻率f0.加載時，隨著載荷的增加，試件產(chǎn)生變形，從而引起滑線電阻滑動觸點位置的移動，滑線電阻2，3腳之間的電壓經(jīng)放大器放大后為UW23，對應的頻率信號為f1.然后選通X2通道，測量一次R2上的電壓U2，對應的頻率信號為f2.
載荷信號的測量載荷信號也是通過機械機構轉換為滑線電阻滑動觸點位置的變化，再由測量電路進行測量。如當選通X0，X1通道時，由恒流源R3，R22，R1組成載荷測量系統(tǒng)，加載時，滑線電阻滑動觸點位置隨載荷的變化而移動，從而引起RZ23上的壓降發(fā)生了變化，通過多路開關選通X0，X1通道，則R3上的電壓和RZ23上的電壓經(jīng)放大器放大，輸出電壓為UR3，UZ23，經(jīng)電壓/頻率轉換器轉換為對應的頻率信號fR3，fZ23.橫梁升降及載荷的控制由單片機的口線P2.3對橫梁升降進行控制，可點動或連續(xù)。口線P2.4對載荷進行控制。鍵盤及顯示本系統(tǒng)設計了6位數(shù)碼管，可對載荷和變形量分別進行顯示2.顯示采用串入/并出的位移寄存器實現(xiàn)靜態(tài)顯示，可實現(xiàn)對載荷和變形測量的實時性。本系統(tǒng)設置了5個鍵，由這5個鍵實現(xiàn)參數(shù)的設置、命令的輸入。
(本文來源于管材耐壓試驗機，謝謝閱讀！) |
