微机控制低温全自动冲击试验机.doc

济南科汇试验设备有限公司 专注金属材料试验20年 TEL：400-658-1817目 录一、试验机的用途 1二、主要技术规格 1三、结构简介 21、主机 2（1）机械挂脱摆部分 2（2）指示机构 2（3）摆锤部分 3 2、气动送料机构 33、定位机构 4四、低温装置 4五、电气控制系统 5六、安装调试 6七、试车 7八、试验 8九、维修与故障排除 9 十、附图1、外形图（含冲击机传动图） 图一（A） 2、气动送料结构图 图二3、定位机构图 图三4、整机的安装位置及调整图 图四5、钳口跨距调整图 图五6、主机地基图 图六7、低温装置结构示意图 图七8、电气原理图 图八9、面板按键示意图 图九一、试验机的用途 JBDW-300Y型微机屏显全自动低温冲击试验机用于测定金属材料在低温状态下抵抗动负荷冲击的性能，以便判断材料在动负荷下的性质。本试验机为全自动控制试验机，试验机的扬摆、挂摆、送料、定位、冲击及温度调节均为电气、机械控制，操作简便、工作效率高，在冲断试样后利用剩余能量自动扬摆，准备做下次冲击试验。本试验机按国家标准GB/T3808-2002“摆锤式冲击试验机的检验” 及GB/T229-2007“金属材料 夏比摆锤冲击试验方法”设计制造及检验的。可对金属材料进行冲击试验。本试验机的试验原理是利用摆锤冲击前位能与冲击后所剩余位能之差在度盘上显示出来的方式，得到所试验试样的吸收功。操作上采用微机屏显控制（或手动控制），其能量差直接在微机屏幕上显示（或主机度盘上显示），其读数显示高于主机度盘上指针的显示，且操作简便、工作效率高，利用摆锤冲断试样后的剩余能量即可自动扬摆，准备做下次冲击试验，所以在连续做冲击试验的实验室和大量做冲击试验的冶金、机械制造厂等单位更能体现其优越性。本试验机采用端面定位的方法使试样对中，最大冲击能量为300J，并带有150J摆锤一个。二、主要技术规格1、冲击能量 300J150J2、度盘刻度范围及分度值能量范围0-300J0-150J每小格分度值2J1J3、摆锤力矩能量范围0-300J0-150J摆锤力矩160.7695N.m80.3848N.m4、摆锤预扬角： 15015、摆轴轴线至试样中心的距离： 750mm6、冲击速度： 5.2m/s7、试样砧座跨距： 40mm8、试样砧座端部圆弧半径 R1-1.5mm9、试样砧座支承面倾角： 11110、冲击刀刃圆弧半径： R2-2.5mm11、冲击刀夹角： 30 12、冲击刀厚度： 16mm13、试样规格： 101055mm14、温度范围： 0-6015、送料速度： 2S（2秒）16、温度梯度： 117、温度波动： 318、试验机主机轮廓尺寸（长宽高）： 19006501900mm 19、试验机净重： 约880kg 20、电机功率： 380W/180W一个 380W/60W一个 21、电源： 三相四线 50HZ 380V10%三、结构简介：图一本试验机由以下部分组成：主机、送料机构、定位机构、低温装置、电控柜微机等。1、主机由机身、传动机构、角度测量机构（编码器）、挂脱摆机构、指示机构、摆锤、自动扬摆装置等组成。（1）机械挂脱摆部分主机电机经大、小皮带轮、传动至蜗杆、蜗轮,电磁离合器吸合,动力传至摆轴将摆锤举起,当挂钩碰压并越过挂钩挂脱摆机构后,撞压缓冲器，接近开关发信号此时主电机停转,电磁离合器脱开,摆锤靠自重挂于挂脱摆机构上，需要冲击时按“送料”按钮，试样送出，再按“冲击”按钮，此时挂脱摆机构电磁铁通电动作，顶动挂脱摆机构脱摆，摆锤落摆冲击自动扬摆挂摆。当需放摆时，按住“放摆”按钮，此时挂脱摆电磁铁通电，顶动挂脱摆机构脱摆，电磁离合器吸合，主电机转动，摆锤沿顺时针方向回转，当转至铅垂位置时放开“放摆”按钮，即可停摆。本试验机通过编码器测取摆锤的摆动角度，通过软件实现试验机的“取摆”：“送料”“冲击”“放摆”等一系列动作完成试验要求。试验机外形图见图一，试验机主机传动原理图见图一A。（2）指示机构指示机构的作用是将试验时试样所吸收的功的大小指示出来，由度盘、指针、拨针等组成，摆锤对试样所作功的数值是按下面公式来计算的。AK=PL（COSCOS）式中：PL- 摆锤力矩 - 冲击前摆锤扬角 - 冲断试样后摆锤的升起角如果不计摩擦损失及空气阻力等因素，那么消耗于冲断试样的功和数值就等于冲击前摆锤所具有的位能减去冲击后摆锤的剩余位能。由于冲击摆的力矩PL和冲击前摆锤的扬角均为常数，因而只要知道冲断试样后摆锤的升起角，即可根据上述公式计算出消耗于冲断试样的功的数值，本试验机已经预先根据上述公式将相当于各升起角的功的数值计算出，刻在度盘上，因此冲击后可以直接读出消耗于冲断试样的功的数值。冲断试样后度盘上所读取的数值AK并不是材料的单位冲击韧性，材料的单位冲击韧性ak值按下式计算：ak=AK/F（J/cm）在做标准试样冲击试验时：F=0.8cm。（3）摆锤部分摆锤是由摆体、刀刃、摆杆、接头、插头、挂钩等零件组成。为了扩大使用范围，满足各种材料的不同试验要求，试验机带有300J、150J两种能量等级的冲击摆锤，当摆轴转动将摆锤扬起至挂摆位置时，便获得了一定的位能，摆锤自由落下，则此位能转化为动能，当摆锤经过铅垂位置遇到试样时，即可将试样冲断，为方便用户更换不同能量等级的摆锤，随机带有拆卸器。在更换摆锤以后，为了保证精度，因此需要调整拨针和指针，在铅垂位置时，指针与拨针在度盘上的最大位置即：300J/150J。2、气动送料机构（图二）试样在低温装置里冷却到所需温度后，迅速可靠地送到砧座支承面上是此机构完成的。气动送料机构主要有气缸、送料装置、两部分组成。送料机构的运动是由压缩空气进入气缸推动活塞带动送料杆迅速向前送料及向后复位的直线运动。送料杆前进、后退、停止等是由送料气缸气动换向阀、磁性开关发出的电气信号，控制气缸前进、后退实现的。调节磁性开关的位置，可以微调送料杆的位置和缓冲速度。3、定位机构（图三） 试样必须紧贴砧座侧面，使试样缺口正确地位于摆锤轴线中心。试样紧贴砧座侧面，是由定位机构保证的。试样由送料杆送至前砧座时，由于固定弹簧片的作用，使试样紧贴砧座侧面往前运动，当试样后端还没有脱离固定弹簧片，前端进入后砧座面（2mm3mm）时，气动送料机构（图二）中的气缸上的磁性开关发出信号，电磁铁动作，随即定位机构动作，定位机构的定位杆到工作位置，定位机构侧面弹性顶柱紧压试样，直至试样前端紧贴定位机构定位面，完成试样定位工作。 当送料气缸返回后，电磁铁再获信号后复位，定位机构远离试样、定位面，以便进行冲击。 定位机构与支架装成一体，电磁铁的拉动和弹簧的复位带动定位块上、下移动，推动定位螺钉在弹簧的作用下，定位螺钉始终紧贴定位面，同时通过活动套筒上的销子，定位机构带动侧面的弹性顶柱转动。 偏心块能减少定位机构对试样的惯性冲击，因此能提高试样定位的正确性。四、低温装置（图七） 本设备由单级复叠式制冷压缩机机组、加热装置、电子控制箱、自动报警装置等部分组成。1、 制冷原理启动制冷开关后，高温压缩机开始工作同时内部计时器开始计时，当达到低温压缩机启动条件时（约6分钟），低温压缩机自动启动，制冷系统进入正式工作状态。制冷压缩机连续不断的工作，当接近设定温度时，冷却箱中的加热装置开始按比例提供热量，用以平衡制冷系统产生的多余冷量，以达到恒温的目的。2、低温装置结构原理主要由外壳、送样槽、压缩制冷机组、温控柜、冷室、试样盒、出样槽、感温探头等组成。压缩制冷机组是其核心部分，感温探头为工作时的测温和控温元件。试样盒每次可装101055mm标准试样20个，装样时要严格注意试样（27.50.05）端及缺口方向，每盒试样冲击完后，抽出试样盒并将其吹干后再重新装样。五、电气控制系统（屏显控制见软件使用说明书）该试验机的电气控制系统是由自动扬摆、自动送料、自动定位、温度控制四部分组成。自动扬摆部分由编码器、主电机、继电器、电磁离合器、接近开关、按钮等组成。自动送料、自动定位部分由送料电机、定位电磁铁、继电器、行程开关、按钮等组成。低温控制由低温电源开关、变压器、压力调节控制器、继电器、接触器、电流表、控温仪等组成。1、电气工作原理（图八）接通电源后，打开安全开关、按按钮、继电器吸合接通，吸合接通，吸合时接通（主电机动作）及电磁离合器动作，摆锤缓慢举起，当摆杆上的挂钩撞击缓冲杆遮挡接近开关时，主电机停转，离合器脱开，完成扬摆动作。将手动自动开关搬至手动位置，放好试样，进入冲击预备状态，按冲击按钮将完成落摆冲击自动扬摆挂摆动作，准备做下次试验。将手动开关搬至自动位置，装好试样，按自动送料按钮、继电器吸合，送料电机动作，送料杆前进，接近开关复位。当送料杆进入砧座后，接近开关动作，定位电磁铁开始定位，送料杆继续前进，接近开关动作，接通继电器送料电机反转送料杆退回。待复位后，通电电磁铁动作，完成落摆冲击自动扬摆挂摆等连续动作，送料杆退回到原位，接近开关动作，送料电机停转，从而完成从送料、定位、到冲击、扬摆、挂摆等连续的自动过程。接通低温系统，打开低温电源开关，通过控温仪设定所需试验温度，保温15-20分钟后，即可进行低温试验。2、操作程序（1）该机电源为三相四线50HZ 380V，首先将电控箱与主机和送料机构之间的连线接好，接通总电源开关，主机指示灯亮，面板上电源，表示电源已接通。（2）打开安全开关，按扬摆按钮、确定主电机转动方向是否正确、否则调整电源相序。（3）检查无误后，即可进行常温冲击试验。（4）做低温试验时，首先检查电、感温控头是否正常，检查无误后方可通电试验。设定温度到达后，保温1520分钟方可做冲击试验。第一个试样冲击完毕后，间隔35分钟，待低温槽恢复正常后再进行第二个试样的冲击试验，以此类推。（5）打开低温电源开关，低温指示灯亮，通过控温仪设定所需试验温度。（6）打开空气压缩机开关，压缩机工作。当压力表压力达到0.4MPa时，方可进行送料。（7）当控温仪表进入控制时，保温1520分钟后即可进行低温冲击试验。（8）试验完毕后，按住“放摆”按钮，摆锤回转至铅垂位置时松开按钮，完成放摆，关闭低温电源开关、安全开关、总电源开关。3、注意事项：（1）做低温试验之前，必须先检查整机工作是否正常。（2）主机及电控箱必须可靠的接地。4、温控表设定仪表设定参照附带仪表说明书。六、安装调试（一）安装该试验机由主机、低温装置、送料机构、电控柜及微机等五部分组成。主机固定于地基上。主机地基图如（图六）所示。（1）为防止摆锤及冲断的试样损伤工作人员，必须选择合适的地方安装主机。安装时须采用精度不低于0.2/1000水平仪，借用底座上的水平基准找正。送料机构、低温装置与主机的联接必须满足以下条件（图四）： A、送料杆分别与钳口侧面及支座平面保持平行并保持间隙11.2mm。 B、送料杆往前至极限位置时（即接近开关动作时），其端面至定位杆的端面距离为531mm；接近开关动作时，其端面至定位芯杆的距离为60-01mm。为满足以上条件按下列步骤进行调试：（A） 先将主机调好水平，固定地脚，调好跨距、定位芯杆及弹性顶柱的位置。（B） 其次再调好送料机构与低温装置的相互位置（一般出厂时已调整合适）。 方法见“气动送料机构与低温装置的调整”，保证送料杆顺利通过装置的导样槽，送料杆端面往前的极限位置为伸出装置口661mm，送料杆行程为266mm左右（最后若装置不合适时，可以微调磁性开关位置，如高低位置不合适，可以调低温装置与底座连接的定位调整螺钉）。（C） 气动送料机构与低温装置的调整方法（图四）：（1）固定送料机构，使送料杆与底座中心平行。（2）左右移动低温装置，高、低调整装置的固定螺钉使送料杆顺利通过装置内试样槽，调整磁性开关位置，使送料杆在后极限位置，离装置内的试样为31mm。（二）调试：1、砧座跨距的调整：（图五）松开螺钉（1、11），将两个砧座（3、9）稍微打开些，将跨距找正样板（4）放在支座上，轻轻放下摆锤，摆锤处于放松状态，并使刀刃自由落入样板上的30V型缺口内，然后移动支座，使砧座至样板两侧面，最后旋紧螺钉（1、11）紧固支座。2、定位机构的调整：（图三）A、砧座跨距调整好后：使电磁铁处于工作状态。拧动微分筒棘轮手把，使测量头紧贴找正样板的端面直至棘轮发出2-3圈的响声为止。然后根据试样的热膨胀量，从微分筒刻度上再作修正微调（常温试验时消除此值）。调整前后必须松开或紧固螺钉，以保证正常工作。B、调整弹性顶柱离钳口侧面为80.5mm，让它能使试样紧贴砧座面，顺利通过弹性顶柱。3、低温装置、气动送料机构的调整：装置内加上试样后用手推动送料杆，观察试样是否正常地被送到砧座上。不合适时，可以根据安装调整方法进行调整。七、试车试车前必须完成上述各项工作，然后按下列顺序进行试车。1、连接电控柜、微机打印机电源线及其与主机、送料机构、低温装置等部分的导线。2、打开总电源开关。3、做常温冲击试验时，按下列程序进行：（1）打开安全开关，按动“扬摆”按钮，主电机应转动，电磁离合器离合，动力传至摆轴扬摆（此时若发现摆锤顺时针转动，应停车，改变电源相序）。当挂钩碰压并越过挂脱机构后，撞压缓冲杆遮挡接近开关，主电机应停转，电磁离合器应脱开，摆锤靠自重挂于挂脱摆机构上。需要冲击时，按动“冲击”按钮，电磁铁通电，顶动挂脱摆机构脱摆，摆锤就落摆冲击自动扬摆挂摆。（2）打开空气压缩机开关。（3）在试样盒中装入试样，按动“自动送料”按钮，将完成送料定位冲击自动扬摆挂摆等动作。需要放摆时，按住“放摆”按钮，保险销退回，摆锤顺时针回转，当转至铅垂位置时，松开“放摆”按钮即可停摆。4、做低温试验时，打开低温电源开关 ，设定所需试验温度，待试样到达设定温度时，保温1520分钟，即可进行低温试验，操作步骤和常温试验相同。5、检查空击指针回零：此为摩擦损失所致的能量损失检查，指针、拨针位置调好后，先按“扬摆”按钮，挂摆后，进入冲击前预备状态，然后按住“冲击”按钮，使摆锤来回空摆，当第一次摆到最高位置时，用手迅速地将指针拨回度盘的左极限位置（注意不要触动拨针和摆锤），待摆锤第二次重新将指针推到度盘的右边后，即可记下此时指针所指示的数值，两次之差（第一次应基本为零）除以2，即为冲击摆在一次摆动过程中消耗于摩擦阻力的能量。对于300J摆锤，能量损失不应大于1.5J；150J摆锤，能量损失不应大于0.75J。6、重复第3项操作，检查试样定位情况，一切均正常后试车结束。八、试验1、冲击试验 为确保试样定位的正确性，本机采用试样端面定位机构来实现试样的定位，因此对试样1/2的尺寸公差特作规定（0.05mm或用户要求），在试验时要注意试样的方向性。试样：（1）V型缺口试样；（2）U型缺口试样。（1）凡需要进行热处理的试样，其热处理应在刻槽前进行。（2）有关冲击试样的详细要求，请参阅国家标准GB/T229-2007金属材料 夏比摆锤冲击试验方法。 2、数据处理： 由于一般试样具有切槽，而在切槽底处的断面面积不等于1cm2 ,因而冲击后屏幕上或度盘上所读取的数值并不是被试材料的单位冲击韧性，为了求出材料的单位韧性值aK，试验后应将由度盘上所读取的数值AK除以试样切槽底部的断面面积，即： ak=AK/F（J/ cm）式中：AK-由屏幕或度盘上所读取的消耗于冲断试样的功的数值。F-试样切槽处的断面面积。 3、摆锤更换；根据能量要求选用300J或150J摆锤，更换摆锤时先拧出压紧螺母，用拆卸器插入摆杆插头两侧的槽内，拧动丝杠，顶住摆轴端面，即可退出，换上所需摆锤，加上垫圈，拧紧螺母。4、注意事项：（1）本机应在相对湿度小于60%的条件下工作，以免试样冻结。如发现试样冻结，应把试样盒抽出吹干后再装入冷室。（2）当摆锤在扬摆过程中尚未挂于挂脱机构上时，以及落摆冲击时，工作人员不得在摆锤摆动范围内活动或工作，以免发生人身危险。（3）试验完毕后，按住“放摆”按钮，待摆锤顺时针回转到铅垂位置时，松开“放摆”按钮，即可停摆，然后切断电源。30分钟后关闭冷却水。九、维修与故障排除1、维修：（1）摆锤挂钩与挂脱摆机构接触长度3-4mm左右为宜（出厂时已调好，用户不必调整）。若需调整，则移动挂钩的位置。（2）电磁离合器衔铁与磁轭之间距离以2-3mm为宜（出厂时已调好，用户不必调整）若需调整，先打开主机侧面的小长方形盖板，旋转皮带轮使内六角螺钉朝向操作者，拧松调整螺钉退出8-10mm距离，然后旋转皮带轮将离合器的间隙调整好后，拧紧螺钉（一定拧入8-10mm