技術文章
微機控制恒加載抗折抗壓試驗機的主要組成部分
微機控制恒加載抗折抗壓試驗機是用于建筑材料(如混凝土、水泥、石材等)抗折強度、抗壓強度測試的Z用設備,其核心特點是微機自動控制和恒定加載速率,確保測試精度與規范性。該設備的組成需圍繞 “加載執行 - 精度控制 - 數據處理 - A全保障" 四大核心功能展開,具體可分為以下 5 大系統,各系統包含關鍵組件及作用如下:
一、主機加載系統(核心受力與動力單元)
主機加載系統是實現 “抗折"“抗壓" 加載動作的基礎,需提供穩定、可控的加載力,同時保證機械結構的剛性與穩定性,避免自身變形影響測試精度。
組件 | 具體構成 | 核心作用 |
1、剛性主機架 | 立柱、上橫梁、下橫梁、工作臺 | 整體為高強度鋼材焊接 / 鍛造結構,承受加載過程中的Z大力(可達數千 kN),確保無明顯變形,為測試提供穩定基準。 |
2、加載動力單元 | 液壓泵站(油泵、電機)、高壓油缸 | 多數機型采用液壓驅動(恒加載穩定性優于機械驅動): - 液壓泵站提供高壓油源; - 油缸(多為下置式 / 上置式)推動橫梁或工作臺移動,實現對試件的加壓。 |
3、加載執行機構 | 加載橫梁(可移動)、傳動絲杠 | 油缸驅動加載橫梁沿立柱上下移動,通過絲杠微調橫梁位置,J準控制加載初始間隙,確保加載力均勻作用于試件。 |
二、Z用夾具系統(適配抗折 / 抗壓測試)
因 “抗折" 與 “抗壓" 測試的受力形式不同,需通過可更換的Z用夾具實現兩種測試功能,確保試件受力符合國家標準(如 GB/T 50081-2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》)。
主要組件及功能:
1、抗壓夾具
1.1核心構成:上抗壓壓板、下抗壓壓板(材質多為高強度合金鋼,表面經硬化處理)、定心裝置。1.2作用:用于抗壓測試(如混凝土立方體試塊),上下壓板平行度需符合高精度要求(≤0.02mm/m),確保加載力垂直作用于試件端面,避免偏心加載導致誤差。
2、抗折夾具
2.1核心構成:三點彎曲支座(固定支撐點)、加載壓頭(活動加載點)、間距調節機構。2.2作用:用于抗折測試(如混凝土棱柱體試塊、水泥膠砂試塊),通過 “兩點支撐 + 一點加載" 的三點彎曲結構,模擬試件受彎破壞過程,支座間距可根據試件長度(如 100mm、150mm)調節。
三、測控系統(實現 “恒加載" 與精度控制)
測控系統是設備的 “大腦",負責接收指令、實時監測加載力 / 位移、反饋調節加載速率,核心目標是實現恒定加載速率(如抗壓測試加載速率 0.3~1.0MPa/s),確保測試數據符合標準要求。
主要組件及功能:
組件 | 具體構成 | 核心作用 |
1. 傳感器單元 | (1)力傳感器:安裝于加載橫梁或油缸端,高精度(精度等級 0.1% FS~0.05% FS),實時采集加載力值; (2)位移傳感器(如 LVDT):安裝于橫梁或試件旁,監測試件變形或橫梁位移,輔助判斷加載穩定性。 | 為控制與數據處理提供 “實時反饋信號",是恒加載精度的基礎。 |
2. 控制單元 | Z用測控卡(或 PLC)、伺服控制器 | 接收微機指令與傳感器信號,通過閉環控制算法(PID 調節)控制液壓泵站的出油量 / 壓力,實時修正加載速率,確保力值按設定速率平穩上升(無超調、無波動)。 |
3. 微機操作單元 | 工業計算機(或嵌入式觸摸屏) | 運行測試軟件,實現 “參數設置(加載速率、試件尺寸、試驗類型)- 啟動 / 停止控制 - 實時狀態監控",是人機交互的核心。 |
四、數據采集與處理系統
該系統負責將傳感器采集的 “力 - 時間"“力 - 位移" 信號轉化為可分析的測試數據,并生成規范報告,避免人工記錄誤差。
主要組件及功能:
1、數據采集卡
高精度 A/D 轉換器,將傳感器輸出的模擬信號(電壓 / 電流)轉化為數字信號,采樣頻率高(≥100Hz),確保捕捉加載過程中的力值變化細節(如試件破壞瞬間的力值驟降)。
2、測試軟件
核心功能:
2.1實時顯示:動態繪制 “力 - 時間曲線"“力 - 位移曲線",直觀觀察加載過程;2.2數據計算:自動計算抗折強度(Rf = 1.5FL/bh2,F 為破壞荷載,L 為支座間距,b、h 為試件截面尺寸)、抗壓強度(Rc = F/A,A 為試件受壓面積);2.3報告生成:自動生成測試報告(含試件信息、測試參數、強度結果、曲線圖譜),支持導出 Excel/PDF 格式,便于存檔。
3、存儲與顯示設備
硬盤(存儲測試數據與報告)、顯示器(實時顯示測試界面與曲線),部分機型支持 U 盤導出數據。
五、A全與輔助系統
保障設備運行A全、試件破壞時人員A全,同時延長設備使用壽命,是測試過程的 “防護屏障"。
主要組件及功能:
1、A全保護裝置
過載保護:當加載力超過設定量程的 110%~120% 時,控制單元自動停機,避免傳感器或主機損壞;
- 急停按鈕:緊急情況下手動切斷電源與液壓系統,強制停機;
- 防護罩(或防護網):試件破壞時(如混凝土試塊破碎飛濺),防止碎片傷人,多為透明有機玻璃材質,不影響觀察。
2、液壓輔助裝置
油溫控制器:液壓油溫度過高會影響粘度與壓力穩定性,通過油溫傳感器與冷卻風扇,將油溫控制在 20~50℃;
- 油液過濾系統:內置濾芯,過濾液壓油中的雜質,避免堵塞油缸或閥門,延長液壓系統壽命。
3、其他輔助組件
試件定位工裝:輔助試件快速對準壓板中心,避免偏心加載;
- 電源穩壓模塊:穩定輸入電壓,防止電壓波動影響控制單元與傳感器精度。
六、總結:各系統的協同工作流程
1、裝夾試件:根據測試類型(抗折 / 抗壓)安裝對應夾具,放置試件并定位;
2、參數設置:通過微機軟件設定加載速率、試件尺寸、試驗編號;
3、啟動加載:微機發送指令,控制單元通過閉環算法驅動液壓系統加壓,傳感器實時反饋力值與位移;
4、數據處理:軟件采集信號,繪制曲線并自動計算強度;
5、試驗結束:試件破壞后設備自動停機,軟件生成報告,防護罩防止碎片飛濺。
各系統緊密配合,Z終實現 “高精度、自動化、規范化" 的抗折抗壓測試,廣泛應用于建材檢測機構、建筑施工單位、科研院所等場景。要想了解更多產品組成部分,可隨時聯系河北天棋星子檢測設備有限公司工作人員。