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[摘要]介紹了材料試驗(yàn)機(jī)受力同軸度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程‚根據(jù)工作實(shí)踐提出了正確檢測(cè)和計(jì)算受力同軸度的方法?！?/p>

1、引言：對(duì)于任何形式施加軸向拉力或壓力的拉力試驗(yàn)機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、拉壓疲勞試驗(yàn)機(jī)、蠕變持久強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)等‚都要求其保證施加力的軸線(xiàn)與試樣軸線(xiàn)相重合‚即要求試驗(yàn)機(jī)不僅要具有較小的機(jī)械偏心量‚同時(shí)‚該試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)要具有足夠的受力同軸度（以下簡(jiǎn)稱(chēng)同軸度） 。這樣才能保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠‚否則會(huì)使試樣受到偏心載荷的作用而導(dǎo)致試樣提早斷裂。為此‚研究和檢測(cè)材料試驗(yàn)機(jī)試樣受力后的同軸度始終是令人關(guān)心的問(wèn)題。

2、同軸度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展 為了測(cè)定試樣受力時(shí)的同軸度‚人們采用了許多的方式方法進(jìn)行檢測(cè)。如幾何法:
  1）選用一定長(zhǎng)度和直徑的校驗(yàn)試棒略加施力‚而后用百分表相對(duì)兩支柱‚檢查校驗(yàn)試棒在兩支柱間的平行性與傾斜度;
  2）用象限水平儀檢測(cè)校驗(yàn)試棒的傾角;
  3）將已加工好的一完整試樣從中部切斷‚分別裝在試驗(yàn)機(jī)的上下夾頭上‚測(cè)其試樣的對(duì)中性、傾斜性等。這種檢測(cè)方法在機(jī)械加工與裝配保證后‚測(cè)試結(jié)果基本能夠令人滿(mǎn)意‚但由于此法人為的影響因素較大‚目前已基本無(wú)人使用。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步‚人們已采用了高準(zhǔn)確度的電子引伸計(jì)、應(yīng)變同軸度傳感器‚甚至已有人研制出應(yīng)力應(yīng)變傳感器‚即在一次裝夾或兩次裝夾的情況下‚同時(shí)測(cè)出同軸度和所施加的負(fù)荷值‚這無(wú)疑給檢測(cè)、檢定工作帶來(lái)了極大的方便‚同時(shí)也提高了檢測(cè)、檢定的準(zhǔn)確度‚減少了人為因素的影響。

3、同軸度與機(jī)械偏心量 同軸度顧名思義是試驗(yàn)機(jī)在承受一定軸向負(fù)荷的條件下‚試樣的幾何軸線(xiàn)與試驗(yàn)機(jī)施加力的軸線(xiàn)的一致程度。而機(jī)械偏心量則是試驗(yàn)機(jī)在非施力狀態(tài)下‚上下夾頭幾何中心的偏離程度。實(shí)際上‚試驗(yàn)機(jī)的整個(gè)試樣施力系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)和很多零件組成的。如:作動(dòng)筒、上下法蘭盤(pán)、各種試樣夾持器、連接器、整機(jī)框架以及不同的夾持狀態(tài)等‚其在受到一定力的作用時(shí)‚都會(huì)比不受力前有所變化‚甚至變化較大。

因此我們認(rèn)為‚材料試驗(yàn)機(jī)機(jī)械偏心量的檢測(cè)是前提條件‚而試樣受力同軸度的檢測(cè)才是結(jié)果。根據(jù)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程jj g139 - 1999“拉力、壓力和試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程”‚可以證明受力同軸度是力學(xué)計(jì)量檢定工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

材料試驗(yàn)機(jī)的同軸度大小成為金屬材料力學(xué)性能檢測(cè)質(zhì)量的重要影響量。

4、同軸度的一般檢測(cè)方法

  1）檢測(cè)試棒的選擇 同軸度檢測(cè)試棒的選用應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)試樣夾持器相吻合‚ 試棒本身的同軸度公差為 0102mm。由于試驗(yàn)機(jī)施加的負(fù)荷越大‚其系統(tǒng)同軸度越好‚所以在jj g139 - 1999“拉力、壓力和試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程”中對(duì)同軸度檢測(cè)施加的力值作了規(guī)定:一般為試驗(yàn)機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷的4 %。由于不同試驗(yàn)機(jī)的額定負(fù)荷值不同‚試棒的承受能力相差很大‚為了保證檢測(cè)同軸度的準(zhǔn)確‚試棒必須在彈性變形范圍內(nèi)工作。這樣人們可以根據(jù)材料力學(xué)性能理論選擇不同彈性模量的材料‚如:鋼、黃銅、鋁合金等‚以適用于不同負(fù)荷的試驗(yàn)機(jī)。

  2）同軸度檢測(cè)原理通常試驗(yàn)機(jī)存在一定的不同軸性‚導(dǎo)致試棒在受力狀態(tài)時(shí)‚其橫截面上承受的應(yīng)力是不均勻的‚附加了一定的彎矩‚故使試棒在拉伸過(guò)程中沿試棒軸向的各個(gè)方向上產(chǎn)生的應(yīng)力是不同的。所以‚人們通過(guò)測(cè)量其每個(gè)方向的應(yīng)變量大小而得知同軸度。則測(cè)量應(yīng)變可以用各種引伸計(jì)或應(yīng)變片電測(cè)法。

  3）同軸度一般檢測(cè)方法檢測(cè)時(shí)‚先將檢驗(yàn)試樣夾持在夾頭上‚在試樣的對(duì)稱(chēng)方向各裝一個(gè)電子引伸計(jì)‚ 加至zui大力的1 %時(shí)調(diào)零‚再施加試驗(yàn)力至zui大試樣力的4 % ‚測(cè)量檢驗(yàn)試樣相對(duì)兩側(cè)的彈性變形‚ 在相互垂直的方向上各測(cè)3次。檢驗(yàn)時(shí)使用的zui大試驗(yàn)力不應(yīng)超過(guò)檢驗(yàn)試樣的彈性極限。同軸度按下列公式計(jì)算。 e =δlmax - δl -δl×100 % 式中:δlmax ———在同一測(cè)量點(diǎn)‚檢驗(yàn)試樣變形較大一側(cè)的變形值; δl -———在同一測(cè)量點(diǎn)‚同一次測(cè)量中‚檢驗(yàn)試樣兩側(cè)變形的算術(shù)平均值。

5、同軸度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展由于材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)我國(guó)的國(guó)防工業(yè)‚壓力容器制造工業(yè)‚冶金及金屬材料科學(xué)研究領(lǐng)域有著重要作用‚所以人們對(duì)材料試驗(yàn)機(jī)的力值準(zhǔn)確度和同軸度兩大指標(biāo)及電控性能的要求不斷提高‚此外隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步‚人們已經(jīng)在諸多方面取得了可喜的成績(jī)。比如:用一只應(yīng)力應(yīng)變傳感器‚通過(guò)不同的組橋方法可以同時(shí)檢定材料試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力和同軸度兩大指標(biāo)。這種非電量測(cè)量法不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測(cè)量‚簡(jiǎn)便了傳感器裝夾‚而且大大提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。該檢測(cè)系統(tǒng)由應(yīng)力應(yīng)變傳感器和與之相配的校驗(yàn)儀組成。應(yīng)力應(yīng)變傳感器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一‚它是采用一個(gè)經(jīng)過(guò)特殊熱處理工藝和機(jī)械加工的柱式彈性體‚并在不同位置上布貼十只經(jīng)過(guò)標(biāo)定合格的電阻應(yīng)變片r1～ r10 ‚ 組成三個(gè)半橋測(cè)量和一個(gè)全橋測(cè)量的四個(gè)惠斯登電橋‚分別測(cè)量試驗(yàn)力、軸向應(yīng)變和兩個(gè)垂直方向上的彎曲應(yīng)變。為了減少溫度漂移‚ 在傳感器的非受力部分粘貼六只同樣的應(yīng)變片作為補(bǔ)償片 r11～ r16 ‚然后經(jīng)過(guò)充氮和密封處理‚就形成了一只新型應(yīng)力應(yīng)變傳感器。有了這樣一只高準(zhǔn)確度雙功能傳感器‚人們就可以方便地利用電子放大器、單片機(jī)或個(gè)人電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理‚加上顯示和打印單元就形成了一套完整的、具有當(dāng)代技術(shù)水準(zhǔn)的力值同軸度檢測(cè)裝置。

6、結(jié)束語(yǔ)任何一項(xiàng)計(jì)量校準(zhǔn)檢測(cè)工作都是隨著科技水平的發(fā)展而發(fā)展的‚同軸度的檢測(cè)也是一樣‚ 人們從只檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械偏心量‚到今天的受力同軸度檢測(cè)‚從繁雜的裝夾到現(xiàn)在的一次加卸荷自動(dòng)檢測(cè)‚都體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

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