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[摘要]介紹了材料試驗機(jī)受力同軸度檢測技術(shù)的發(fā)展過程‚根據(jù)工作實踐提出了正確檢測和計算受力同軸度的方法。　

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

2、同軸度檢測技術(shù)的發(fā)展 為了測定試樣受力時的同軸度‚人們采用了許多的方式方法進(jìn)行檢測。如幾何法:
  1）選用一定長度和直徑的校驗試棒略加施力‚而后用百分表相對兩支柱‚檢查校驗試棒在兩支柱間的平行性與傾斜度;
  2）用象限水平儀檢測校驗試棒的傾角;
  3）將已加工好的一完整試樣從中部切斷‚分別裝在試驗機(jī)的上下夾頭上‚測其試樣的對中性、傾斜性等。這種檢測方法在機(jī)械加工與裝配保證后‚測試結(jié)果基本能夠令人滿意‚但由于此法人為的影響因素較大‚目前已基本無人使用。

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、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‚同時測出同軸度和所施加的負(fù)荷值‚這無疑給檢測、檢定工作帶來了極大的方便‚同時也提高了檢測、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機(jī)在承受一定軸向負(fù)荷的條件下‚試樣的幾何軸線與試驗機(jī)施加力的軸線的一致程度。而機(jī)械偏心量則是試驗機(jī)在非施力狀態(tài)下‚上下夾頭幾何中心的偏離程度。實際上‚試驗機(jī)的整個試樣施力系統(tǒng)是由多個環(huán)節(jié)和很多零件組成的。如:作動筒、上下法蘭盤、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‚都會比不受力前有所變化‚甚至變化較大。

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

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

4、同軸度的一般檢測方法

  1）檢測試棒的選擇 同軸度檢測試棒的選用應(yīng)與試驗機(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、壓力和試驗機(jī)檢定規(guī)程”中對同軸度檢測施加的力值作了規(guī)定:一般為試驗機(jī)滿負(fù)荷的4 %。由于不同試驗機(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)荷的試驗機(jī)。

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

  3）同軸度一般檢測方法檢測時‚先將檢驗試樣夾持在夾頭上‚在試樣的對稱方向各裝一個電子引伸計‚ 加至zui大力的1 %時調(diào)零‚再施加試驗力至zui大試樣力的4 % ‚測量檢驗試樣相對兩側(cè)的彈性變形‚ 在相互垂直的方向上各測3次。檢驗時使用的zui大試驗力不應(yīng)超過檢驗試樣的彈性極限。同軸度按下列公式計算。 e =δlmax - δl -δl×100 % 式中:δlmax ———在同一測量點(diǎn)‚檢驗試樣變形較大一側(cè)的變形值; δl -———在同一測量點(diǎn)‚同一次測量中‚檢驗試樣兩側(cè)變形的算術(shù)平均值。

5、同軸度檢測技術(shù)的發(fā)展由于材料試驗機(jī)對我國的國防工業(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‚所以人們對材料試驗機(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。比如:用一只應(yīng)力應(yīng)變傳感器‚通過不同的組橋方法可以同時檢定材料試驗機(jī)試驗力和同軸度兩大指標(biāo)。這種非電量測量法不僅實現(xiàn)了數(shù)字化測量‚簡便了傳感器裝夾‚而且大大提高了測量準(zhǔn)確度。該檢測系統(tǒng)由應(yīng)力應(yīng)變傳感器和與之相配的校驗儀組成。應(yīng)力應(yīng)變傳感器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一‚它是采用一個經(jīng)過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)過標(biāo)定合格的電阻應(yīng)變片r1～ r10 ‚ 組成三個半橋測量和一個全橋測量的四個惠斯登電橋‚分別測量試驗力、軸向應(yīng)變和兩個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)的力值同軸度檢測裝置。

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

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