JL-50000型儀器化落錘撕裂試驗(yàn)機(jī)

JL—50000型（儀器化）落錘撕裂試驗(yàn)機(jī)

一、設(shè)備名稱：JL—50000型（儀器化）落錘撕裂試驗(yàn)機(jī)

二、設(shè)備用途：

該試驗(yàn)機(jī)是用來(lái)完成對(duì)鐵素體鋼進(jìn)行落錘撕裂試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱DWTT試驗(yàn)方法）的 設(shè)備。

其能量調(diào)整方式：A）改變落錘提升高度；

B）調(diào)整配重塊的數(shù)量。

三、適用標(biāo)準(zhǔn)

1.依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T8363—2007?鐵素體鋼的落錘撕裂試驗(yàn)方法?

2.參考標(biāo)準(zhǔn)：ASTME604—83?金屬材料動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)方法?

GB/T2611《試驗(yàn)機(jī)通用技術(shù)要求》

SY/16476-2000《輸送鋼管落錘撕裂試驗(yàn)方法》

API 5L3?美國(guó)石油學(xué)會(huì)建議方法?

ASTME436—80?鐵素體鋼落錘撕裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法?

四、主要技術(shù)參數(shù)

1、 沖擊能量：50000 J ； 小沖擊能量10000J（滿足鋼級(jí)X80、厚度6-50mm試樣的沖擊撕裂能量。）

2、沖擊速度：5m/s-7 m/s

3、主錘體質(zhì)量：784.4㎏

4、主錘體質(zhì)量誤差：±1%

5、砝碼質(zhì)量及件數(shù)：

a.20㎏/塊、20塊（400㎏）

b.19.63㎏/塊、2塊（39.26㎏）

6、砝碼質(zhì)量誤差：±0.5%

7、落錘總重量：1223.66 kg（其中砝碼重439.26㎏）

8、落錘錘刃曲率半徑：R25 mm（GB8363）

9、支座鉗口曲率半徑：R20 mm（GB8363）

10、落錘錘刃中心線應(yīng)與支座跨距中心一致：偏差±1mm。

11、錘頭提升高度：0～2800 mm

12、落錘試驗(yàn)使用高度：1300～2500mm

13、提錘速度:約3m/min

14、落錘錘刃及鉗口支承面的洛氏硬度：≥HRC 58-62

15、試樣規(guī)格：（300±5）×（75±1.5）×（3-40）mm

16、試樣支座跨距：254±1.5mm（GB8363）

17、自動(dòng)送樣周期：≤ 10 s
18、設(shè)備外觀及涂漆

滿足TZS922《涂裝通用技術(shù)條件》和TZS923《防銹通用技術(shù)條件》的要求

19、試驗(yàn)機(jī)外形尺寸：1800×1600×5500 mm

20、電源：三相四線制，電壓380V/AC 50Hz

電流：20A，波動(dòng)不大于10%

試驗(yàn)機(jī)功率：主電機(jī)：3 kw

21、試驗(yàn)機(jī)總重量約：9800 kg

五、基本結(jié)構(gòu)

主機(jī)系統(tǒng)是由圓形滑柱導(dǎo)軌及方管門式框架、爬梯、底座、緩沖裝置、支座、鉗口、落錘、落錘提升機(jī)構(gòu)，掛脫錘機(jī)構(gòu)，安全防護(hù)裝置，送樣、定位及試樣取出機(jī)構(gòu)等組成。在框架上設(shè)計(jì)懸梯和圍欄，為維修人員到主機(jī)頂部作業(yè)時(shí)提供安全保證。整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、剛性高、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。

1、機(jī)架結(jié)構(gòu)：是由底座、頂板、剛性方形立柱、圓形滑柱（采用45號(hào)無(wú)縫鋼管，調(diào)質(zhì)后經(jīng)高精度外圓磨加工而成）、高強(qiáng)度的圓環(huán)鏈條、滑輪等組成。落錘及掛脫錘機(jī)構(gòu)沿其滑柱上下移動(dòng)，完成落錘高度的提升動(dòng)作。

試驗(yàn)機(jī)具備試樣缺口自動(dòng)對(duì)中裝置，以確保在試樣從低溫槽中拿出至沖斷時(shí)間在10s以內(nèi)。

2、支座鉗口：支承試樣的支座，鉗口及其調(diào)整板安裝在滑柱中間的底座上面，可根據(jù)試樣的尺寸變化進(jìn)行跨距調(diào)整（跨距為254mm出廠時(shí)已調(diào)整好）。

3、緩沖裝置：液壓緩沖裝置安裝在底座上兩滑柱之外側(cè)，用來(lái)吸收落錘沖斷試樣后的剩余能量。

4、落錘：由錘體，配重塊、沖擊錘刃等組成。

5、自鎖式掛脫錘機(jī)構(gòu)：由動(dòng)橫梁、自動(dòng)掛錘、自動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)等組成，具有掛錘動(dòng)作到位檢測(cè)及失電自鎖功能。（保證吊鉤沒(méi)有被鎖芯鎖緊時(shí)錘體不會(huì)被提升）。

6、提升機(jī)構(gòu)：本部分安裝在主機(jī)機(jī)架的右側(cè)。由制動(dòng)電機(jī)與減速機(jī)、光電編碼器、卷筒等組成，用來(lái)攜錘運(yùn)動(dòng)及提升高度的設(shè)定（錘體高度或沖擊能量可任意設(shè)定）。該提升電機(jī)為電機(jī)與減速機(jī)一體結(jié)構(gòu)，使用中國(guó)臺(tái)灣先馬公司的制動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，配備德國(guó)倫茨制動(dòng)器。配置蝸輪、蝸桿減速機(jī)變速（具有體積小、效率高、輸出扭矩大、自鎖等優(yōu)點(diǎn)）。在錘體提升過(guò)程中突然斷電時(shí)，電機(jī)制動(dòng)、蝸輪蝸桿自鎖裝置的會(huì)雙重作用，保證錘體不下滑、不跌落，確保了試驗(yàn)的安全。

7、安全防護(hù)裝置：本試驗(yàn)機(jī)有三種安全防護(hù)措施。

a、安全保險(xiǎn)銷機(jī)構(gòu)：裝在主機(jī)機(jī)架前兩方形立柱上。當(dāng)操作人

員調(diào)整支座鉗口跨距位置時(shí)，應(yīng)將落錘提起，使落錘底板下面高于保險(xiǎn)銷上面5~10mm時(shí)停止提升，然后推出兩保險(xiǎn)銷。此時(shí)整個(gè)試驗(yàn)機(jī)斷電，起到保護(hù)工作人員安全的作用；當(dāng)調(diào)試工作完成后，將兩保險(xiǎn)銷恢復(fù)到初始位置，此時(shí)試驗(yàn)機(jī)通電。

b、安全防護(hù)網(wǎng)架：網(wǎng)架的一半固定于機(jī)架底座上，另一半為活動(dòng)件，可隨時(shí)打開或關(guān)閉，打開時(shí)試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)斷電，關(guān)閉時(shí)試驗(yàn)機(jī)電源自動(dòng)接通。防護(hù)網(wǎng)架的作用是防止斷裂后的試樣飛出損傷工作人員，主機(jī)的左、前、右三個(gè)方向應(yīng)設(shè)有高度不低于兩米的鋼板防護(hù)墻，防止飛物傷人，并防止非工作人員進(jìn)入落錘運(yùn)行空間造成意外事故。

c、采用了美國(guó)邁特的提升、減速技術(shù)（前五。6已述及）。

8、自動(dòng)送樣、卸樣裝置：

a、自動(dòng)送樣系統(tǒng)采用PLC可編程控制器系統(tǒng)控制，在做試驗(yàn)前，在觸摸屏上輸入板材厚度，即可達(dá)到試樣移動(dòng)距離，以滿足不同板材厚度的沖擊試驗(yàn)。

b、自動(dòng)送樣系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手自動(dòng)送樣，試樣缺口可自動(dòng)定位。試樣送到位后，在鉗口位置裝有防試樣傾斜的裝置，并可通過(guò)調(diào)整該裝置的前后位置來(lái)滿足不同厚度試樣。

c、自動(dòng)送樣運(yùn)行為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)輸入不同試樣厚度后，可自動(dòng)調(diào)整送樣距離，將試樣送至落錘的打擊中心，將試樣準(zhǔn)確無(wú)誤的固定在沖擊位置，完成對(duì)試樣的定位。

d、在自動(dòng)送樣機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)可采用手動(dòng)把柄推動(dòng)機(jī)械手，達(dá)到試驗(yàn)的要求。

9、沖擊完成，斷裂后的試樣將按照試樣回收裝置的滾道自動(dòng)取

出。

10、自動(dòng)送樣到位至沖斷試樣時(shí)間≤10s

11、送料定位精度高于±1mm

12、錘體提升高度的限位：

a、在操作系統(tǒng)中預(yù)設(shè)了提升高度后，錘體會(huì)按指令信號(hào)提升到標(biāo)準(zhǔn)高度，一旦失控將會(huì)聲光報(bào)警，提醒操作人員的注意；

b、在試驗(yàn)機(jī)的頂高，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩道電控限位，可以安全的控制試驗(yàn)機(jī)的錘體提升高度。

六、測(cè)控系統(tǒng)

分PC(A配置)和PLC(B配置)兩種測(cè)控系統(tǒng)

A配置：

a、品牌電腦一臺(tái)19"寬屏平板液晶顯示屏 (模擬和數(shù)字接口)

b、配置打印機(jī)：Hp A4激光打印機(jī)

c、微軟正版主流中文操作系統(tǒng)、辦公軟件及正版殺毒軟件各1套；

d、程控軟件1套

系統(tǒng)簡(jiǎn)述：

1、通過(guò)鍵盤輸入試驗(yàn)參數(shù)：落錘質(zhì)量m、當(dāng)?shù)刂亓铀俣?g、

沖斷試樣所需的預(yù)設(shè)能量W：由計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)算確定落錘高度。

2、使用鼠標(biāo)點(diǎn)擊啟動(dòng)升降系統(tǒng)，完成落錘提升高度“零點(diǎn)”的確認(rèn)及編碼器信號(hào)輸出量的起止采集程序。達(dá)到落錘提升的預(yù)定高度，等待釋放。

3、送樣到位后鼠標(biāo)點(diǎn)擊屏幕上落錘釋放按鈕，完成落錘動(dòng)作。

4、通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件的采集、計(jì)算、顯示出該次試驗(yàn)件所承受的沖擊能量。

B配置：

5.7英寸觸摸屏操作與數(shù)字顯示系統(tǒng)1套

本系統(tǒng)采用可編程控制器（PLC）及驅(qū)動(dòng)元件組成進(jìn)行控制，人機(jī)界面5.7"觸摸屏操作與顯示，為方便用戶使用另配置手動(dòng)操作按鈕1套，試驗(yàn)機(jī)將按PLC給出的指令完成試驗(yàn)動(dòng)作，并顯示試驗(yàn)結(jié)果。操作簡(jiǎn)捷、讀數(shù)方便，工作效率高，使用 。電控系統(tǒng)設(shè)有聲光報(bào)警功能，出現(xiàn)故障后控制系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警。

七、幾點(diǎn)說(shuō)明：

1、沖擊速度（m/s）：是指落錘刃與試樣上面接觸瞬間所具有的 沖擊速度。

2、沖擊能量（J）：是指落錘與試樣接觸瞬間所具有的 能量。即沖擊速度所對(duì)應(yīng)的能量。

3、載荷（KN）：是指沖擊過(guò)程中，試樣所承受的 載荷峰值。

八、能量測(cè)試控制系統(tǒng)介紹：

1、綜述

落錘撕裂試驗(yàn)機(jī)儀器化能量測(cè)控系統(tǒng)是為落錘材料試驗(yàn)機(jī)研制的 測(cè)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以與多種不同規(guī)格的落錘試驗(yàn)機(jī)配套使用。系統(tǒng)通過(guò)微機(jī)程序預(yù)設(shè)落錘提升高度的控制、預(yù)設(shè)試樣的厚度所需的沖擊能量后，并自動(dòng)計(jì)算出試樣撻置鉗口適當(dāng)位置的距離，落錘沖擊前 速度的測(cè)定以及沖擊過(guò)程中試件所受載荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能準(zhǔn)確地給出沖擊能量的大小和沖擊過(guò)程中試件吸收能量的變化曲線，為試驗(yàn)提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件采用當(dāng)前流行的虛擬儀器技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件界面美觀大方、操作方便快捷。

落錘材料沖擊試驗(yàn)機(jī)簡(jiǎn)圖落錘材料試驗(yàn)機(jī)的原理簡(jiǎn)圖，如下圖所示。

1―提升電機(jī)；2―頂板；3―落錘導(dǎo)軌；4―落錘；5―沖擊刀刃；

6―沖擊試件；7―試件支座；8―緩沖塊；9―地基

2、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

系統(tǒng)滿足GB8363-2007鐵素體鋼落錘撕裂試驗(yàn)方法、ASTME604-83金屬材料動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法、ASTME436-2003(Re1997)鐵素體鋼落錘動(dòng)態(tài)撕裂試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法、API RP 5L3-1996管線管落錘撕裂推薦作法等標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)如下：

落錘提升高度的分辨率： 1mm

響應(yīng)頻率：1-3000Hz

系統(tǒng)采樣頻率（數(shù)據(jù)采集分辨力）：≥200kHz

系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)： ≥12位

測(cè)力傳感器精度：≤1.5％

測(cè)速傳感器變送器響應(yīng)時(shí)間：≤0.2ms

測(cè)力傳感器放大器頻率響應(yīng)： ≥60kHz

落錘提升高度的控制精度（與標(biāo)稱值允差）：±10mm

沖擊載荷、沖擊速度和吸收能量的瞬時(shí)分辨力： 0.005ms

系統(tǒng)硬件功能：

l 測(cè)量并控制落錘落錘提升高度：利用安裝在落錘提升電機(jī)上的傳感器 測(cè)試落錘的提升高度，測(cè)試精度可達(dá)±1mm，控制精度一般可保證在±5mm以內(nèi)平；

l 測(cè)量落錘沖擊速度：利用速度傳感器測(cè)試出落錘沖擊試樣前一刻的速度；

l 測(cè)量落錘沖擊試樣過(guò)程中所承受的載荷：利用專門為落錘試驗(yàn)機(jī)研制的沖擊測(cè)力傳感器（該傳感器安裝在落錘刀刃與落錘錘體之間）測(cè)試落錘沖擊試樣過(guò)程中試樣所承受的載荷－時(shí)間曲線；

l 數(shù)據(jù)采集：利用國(guó)外進(jìn)口的高性能、高采樣率數(shù)據(jù)采集卡采集沖擊過(guò)程中落錘所承受的載荷－時(shí)間曲線，保證在很短的沖擊過(guò)程中有足夠多的采樣點(diǎn)數(shù)，確保能量變化曲線的真實(shí)性

系統(tǒng)軟件功能：

l 數(shù)據(jù)分析：該測(cè)試系統(tǒng)配有較強(qiáng)的軟件分析功能，滿足用戶提出的對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求，給出數(shù)據(jù)處理結(jié)果；

l 數(shù)據(jù)處理結(jié)果顯示：通過(guò)軟件數(shù)據(jù)分析，測(cè)試系統(tǒng)可以得出本次試驗(yàn)的預(yù)置能量、沖擊能量、吸收能量、沖擊速度、沖擊時(shí)間、 載荷、 載荷時(shí)的能量、 載荷時(shí)的變形、載荷－時(shí)間波形以及能量－時(shí)間波形等，并且可以通過(guò)打印機(jī)打印輸出；

l 報(bào)告自動(dòng)生成：每做完一次試驗(yàn)都可以自動(dòng)生成一個(gè)檢測(cè)報(bào)告，該報(bào)告包括了上條中的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)以及相關(guān)的試樣尺寸、牌號(hào)、編號(hào)、溫度、環(huán)境溫濕度等情況；報(bào)告可以存取，方便查閱；報(bào)告為自動(dòng)生成（除剪切面積百分?jǐn)?shù)外），不需用戶填寫；

l 數(shù)據(jù)庫(kù)功能：關(guān)鍵數(shù)據(jù)如預(yù)置能量、沖擊能量、吸收能量、沖擊速度等可以通過(guò)主界面上的一個(gè)按鈕保存到EXCEL中的同一個(gè)文檔中，每次試驗(yàn)占一行數(shù)據(jù)，順序排列，更方便數(shù)據(jù)的保存、查找、對(duì)比等；

l 光標(biāo)讀數(shù)：軟件提供光標(biāo)讀數(shù)功能，可以測(cè)出曲線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)值；

l 圖像縮放：軟件提供曲線所選定區(qū)域的任意比例縮放功能，方便分析；

l 數(shù)據(jù)拷貝：曲線和數(shù)據(jù)可以方便地復(fù)制拷貝到Word文檔中，由用戶做成自己滿意的測(cè)試報(bào)告；

l 控制功能：通過(guò)軟件可以給出多個(gè)控制信號(hào)，對(duì)落錘的提升、停止、沖擊，進(jìn)料機(jī)構(gòu)的進(jìn)料等進(jìn)行控制。

l 控制功能：通過(guò)軟件可以給出多個(gè)控制信號(hào)，對(duì)落錘的提升、停止、沖擊，進(jìn)料機(jī)構(gòu)的進(jìn)料，出料小車的進(jìn)出等進(jìn)行控制。

l 設(shè)備有配的軟件系統(tǒng)能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境。留有通訊接口能夠與需方服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳下達(dá)。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議滿足以下三者之一

① RS485/232串口協(xié)議

② TCP/IP協(xié)議

③保存到本地Access表

l 所有操作采用人機(jī)對(duì)話方式，可漢化

l 在突然停電狀態(tài)時(shí)有自我保護(hù)裝置及自動(dòng)保存數(shù)據(jù)

3、系統(tǒng)組成

沖擊能量測(cè)控系統(tǒng)由編碼器、光電傳感器、沖擊力測(cè)試傳感器、動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)x、A/D數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成，其功能框圖見下面圖1所示。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)框圖

4、測(cè)試原理