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JBW-300H/450H/600H/750H儀器化擺錘式沖擊試驗機

儀器化擺錘式沖擊試驗機通常又稱數字化擺錘式沖擊試驗機（在計算機技術被應用之前也稱為示波沖擊試驗機），是目前擺錘沖擊試驗機中最高端的產品。在普通沖擊試驗機上附加力傳感器，測試試樣沖擊過程中受的力，把力傳感器輸出的電壓信號轉變為數字信號，經過數據存儲和軟件計算，把采集的信號繪制成沖擊力 - 時間、沖擊力 - 位移、位移 - 時間及能量 - 時間等曲線，形象地給出被沖斷試樣的受力及變形過程，并可把試樣吸收的能量分解為裂紋形成功和裂紋擴展功，使短時的動態載荷沖擊試驗實現了數字化的可量化過程分析。這種沖擊試驗機就叫儀器化沖擊試驗機。儀器化沖擊是數字化時代的產物。從測量材料的沖擊性能指標來看，不僅是精度的提高和指標數量的增加，而且為沖擊試驗的標準化提供了可能，是沖擊試驗的質變，也為沖擊試驗的深入推廣應用創造了良好的條件。儀器化沖擊試驗機將是現用普通沖擊試驗機的替代和發展方向按照 ISO14556： 2000《Steeel-charpy V-notch Pendnlum Impact Test-Instvumented Test Method》、GB/T19748-2005《鋼材夏比 V 型缺口擺錘沖擊試驗儀器化試驗方法》、GB/T3808-2002《擺錘式沖擊試驗機的檢驗》及 JJF1320-2011《儀器化夏比擺錘沖擊試驗機校準規范》中的有關要求研制。通過測試沖擊力值、采集與分析沖擊過程數據、繪制能量變化曲線，給出材料斷裂不同階段明確的物理學意義與解釋，為研究、分析材料斷裂過程的行為，提供詳細準確的數據。該系列儀器化沖擊試驗機的一般性能指標參數同 JBW-300C/450C/600C/750C。沖擊力和沖擊能量測控系統，是儀器化擺錘沖擊試驗機最為核心的部分，也是擺錘試驗機能稱之為儀器化沖擊試驗機的根本所在。下面主要介紹儀器化測控系統的功能、特點和指標。儀器化擺錘式沖擊試驗機一、二、簡介：擺錘式沖擊試驗機儀器化測控系統是為擺錘式沖擊試驗機研制的專用測控系統，該系統可以與多種不同規格的擺錘式沖擊試驗機配套使用。該儀器化測控系統滿足 ISO14556:2000《Steel-Charpy V-notch Pendulum impact testInstrumented test method》、GB/T19748-2005《鋼材夏比 V 型缺口擺錘沖擊試驗儀器化試驗方法》、GB/T3808- 2002《擺錘式沖擊試驗機的檢驗》及 JJF1320-2011《儀器化夏比擺錘沖擊試驗機校準規范》中的有關要求。系統通過對擺錘揚角的控制、擺錘反揚角的測試以及沖擊過程中試樣所受力的實時監測，能準確地給出沖擊能量、吸收能量、最大力、屈服力、不穩定裂紋擴展起始力以及力－時間波形、能量－時間波形、力－位移波形、能量－位移波形等測試數據，為試驗提供準確可靠的測試結果。該測試系統采用先進的虛擬儀器技術設計，測試與控制相結合，功能齊全、數據測試準確，軟件界面美觀大方、操作方便。三、系統組成： 1. 系統框圖系統由沖擊力傳感器、編碼器、動態測力變送器、數據采集、數據分析系統、計算機、打印機等組成，其功能框圖如右圖：測試系統框圖 2. 各部分功能說明 ◆ 沖擊力傳感器：沖擊力傳感器是根據要求專門研制的，用于測試沖擊過程中試樣所受的力，能真實地反映出試件在沖擊過程中所受力的變化歷程。 ◆ 編碼器：編碼器是用來測試和控制擺錘的揚擺高度，以及測試沖擊過程中擺錘的反揚角，它安裝在擺錘擺軸上，其輸出的電平脈沖個數與擺錘的揚角或反揚角成正比。 ◆ 動態測力變送器：動態測力變送器主要是為沖擊力傳感器、編碼器提供電源以及對兩個傳感器的輸出信號進行預處理，輸出標準的電信號給數據采集系統以及輸出控制信號給控制柜。 ◆ 數據采集卡：數據采集卡的功能在于利用足夠大的采樣率真實地采集所需的數據，并進行 A/D 轉換，輸入計算機。同時通過它將控制信號輸出給控制柜。 ◆ 計算及控制軟件：該軟件是專用軟件，通過計算分析能夠給出：擺錘的沖擊速度、沖擊能量、吸收能量、裂紋形成能量、裂紋擴展能量、屈服力、屈服能量、屈服時間、屈服位移、最大力、最大力時的能量、最大力時的時間、最大力時的位移、不穩定裂紋擴展起始力、不穩定裂紋擴展起始能量、不穩定裂紋擴展起始時間、不穩定裂紋擴展終止力、不穩定裂紋擴展終止時間等 24 個數據，以及力－時間、能量－時間、位移－時間、力－位移、能量－位移五種波形；并能自動生成檢測報告；通過軟件給出控制信號對擺錘的揚擺、沖擊、放擺、停止等進行控制。四、技術指標：測控系統主要技術指標如下： 1. 沖擊力傳感器：量程 50kN（100kN），精度優于 ±1.0%（配放大器精度）； 2.AD 轉換器：16 位，頻響 1.25MHz； 3. 信號放大器：頻響 1.5MHz； 4. 旋轉編碼器：3600 線； 5. 數據采集卡：國外進口的高性能數據采集卡，采樣率≥ 1.25M。五、主要功能： 1. 測量擺錘的揚角、反揚角：利用高精度編碼器測試擺錘的揚角和反揚角，對變揚角的擺錘揚角進行自動識別，測試角度精度可達 ±0.1°，角度分辨率 0.025°； 2. 測量沖擊試樣過程中的力－時間波形：利用專門為擺錘試驗機研制的沖擊力傳感器測試擺錘沖擊試樣過程中試樣所承受的力－時間波形； 3. 數據采集：利用國外進口的高性能、高采樣率數據采集卡采集沖擊過程中擺錘所承受的力－時間波形，保證在很短的沖擊過程中有足夠多的采樣點數，確保能量變化曲線的真實性； 4. 軟件分析：測試系統配有較強的軟件分析功能，滿足用戶提出的對數據處理的要求，給出數據處理結果； 5. 控制功能：可以給出多個電平信號對擺錘的揚擺、放擺、退銷、沖擊等多個功能進行控制，使操作可以完全由軟件完成； 6. 空打標定：利用高精度的編碼器隨時對試驗機的摩擦阻力和空氣阻力損耗進行測試，并自動反饋到測試結果中，使測試更加準確； 7. 無效試驗自動判別：對死打，試樣吸收能量小于最大沖擊能量的 10% 或大于最大沖擊能量的 90% 均作為無效試驗處理，軟件自動識別并給出提示； 8. 測試結果顯示：通過軟件分析，可以顯示出本次試驗的揚角、沖擊能量、吸收能量、沖擊速度、沖擊時間、最大力、最大力時的能量、最大力時的變形、屈服力、屈服力時間、屈服力時的變形、失穩力、失穩力時間、失穩力時的變形、力－時間波形、力－位移波形、能量－時間波形等，并且可以通過打印機打印輸出； 9. 報告生成：每做完一次試驗都可以自動生成一個檢測報告，該報告包括了 8 中的測試結果以及相關的試樣尺寸、牌號、編號、溫度、環境溫濕度等情況；報告可以存取，方便查閱；報告為自動生成（除剪切面積百分數外），不需用戶填寫； 10. 數據庫功能：關鍵數據如沖擊能量、吸收能量、沖擊速度等可以通過主界面上的一個按鈕保存到 EXCEL 中的同一個文檔中，每次試驗占一行數據，順序排列，更方便數據的保存、查找、對比等； 11. 光標讀數：波形曲線上的數據可以通過讀數光標直接讀數； 12. 周期檢測：可以自動測試出擺錘的擺動周期，在小于 5°范圍內擺動 100 次的周期平均值； 13. 能量損耗測試：可以自動測試出擺錘在 10 個半周期內的空氣及機械摩擦損耗； 14. 擺動揚擺：在操作出現失誤或試驗機出現錯誤情況下，擺錘可能以很大的幅度擺動，此時如要停止擺錘需手動停止或長時間等待，手動停止存在危險，因此設置擺動揚擺，可以在擺錘擺動情況下掛擺； 15. 前面提到的曲線及各個能量值也可以方便地復制拷貝到 Word 文檔中，由用戶做成自己滿意的測試報告； 16. 操作：軟件的操作為順序式操作，界面上會依次彈出相應的操作對話框，上一操作沒完成不能進行下一步操作，可以防止意外情況的發生。六、系統工作過程：測控系統簡要工作過程如下：先通過軟件給一揚擺信號，此時編碼器（安裝在擺錘轉軸上）開始測試揚角，當揚角接近預揚角時，再給一停擺信號，擺錘停在預揚角位置；揚好擺、放好試樣后即可做試驗，通過軟件給一沖擊信號，信號控制擺錘脫鉤裝置，擺錘脫鉤下擺打擊試樣，在打擊試樣過程中，沖擊力傳感器（由擺錘刀刃改制而成）測試試樣所承受的力－時間曲線，同時在整個擺錘工作過程中編碼器一直工作測試擺錘揚角（α）與反揚角（β），擺錘沖擊完試樣后還具有一定的動能，擺錘會繼續揚到一定高度（反揚角 β），然后回擺，當回擺的揚角接近反揚角大小時（動能接近 0），再給一揚擺信號，使擺錘繼續上揚，當達到預揚角位置時，軟件再給一停擺信號，擺錘掛在掛鉤上。此時，放好試樣即可進行下一試驗，如果不做試驗，通過軟件給一放擺信號，擺錘緩慢放到最低位置，放擺過程中編碼器測試放擺角度，當接近揚角位置時，給一停擺信號，擺錘停在最低位置根據編碼器測得的沖擊過程中的揚角（α）和反揚角（β）可以由公式（1）計算出試樣的吸收能量。由沖擊力傳感器測得的力－時間曲線，通過運算可以得到能量－時間、能量－位移、力－位移曲線，并且通過對曲線上特征的分析可以給出四個特征值點（屈服點、最大值點、失穩起始點、失穩終止點）的測試數據。（1）式中： W －試樣的吸收能量，J； m －擺錘的質量，kg； g －試驗地的重力加速度，m/s ； α －擺錘的揚角，°； β －擺錘打擊完試樣后的反揚角，°。六、軟件及操作說明 ◆ 操作界面及功能簡述：界面左上角為功能菜單操作區，可以進行各功能操作，依次為：調零、揚擺、空打標定、試驗、放擺、擺動揚擺、檢測報告、數據保存（excel）、參數修改、周期檢測、能量損耗測試、退出。其中調零、揚擺、檢測報告、周期檢測可單獨執行；空打標定、試驗、放擺、能量損耗測試四項操作需在揚擺后方可操作；擺動揚擺是擺錘在擺動狀態下揚擺用；數據保存需在有測試數據后方可操作；參數修改只有在安裝該軟件后第一次運行程序時和力傳感器重新檢定時才用；能量損耗測試用于自動測試擺錘試驗機 10 個半周期的能量損耗。界面中間部分為波形和數據顯示區：中間的最下方為幾個關鍵數據的測試結果，試驗完后直接顯示，波形及數據顯示為三個層疊式的框，點擊左上角相應框的選擇可以看到：力（能量、位移）－時間波形、力（能量）－位移波形、測試數據，其中力（能量、位移）－時間波形為三個波形，需選擇切換分別顯示，選擇及刷新按鈕在界面的右下角，力（能量）－位移波形的選擇切換顯示相同。波形顯示區的下方有一行波形顯示操作功能區，從左到右依次為：“坐標示值”，指的是波形圖中光標處的坐標值，光標既可以鎖定到曲線上，顯示曲線上任意一點的坐標值，也可以不鎖定到曲線上，顯示圖中任意一點的坐標值；“圖形放縮”，該框內有幾個按鈕，既可以整個整個放縮圖形，也可以局部放縮圖形，既可以放大 X 軸，也可以放大 Y 軸。界面波形顯示區的左右兩邊上部分為試驗信息框，包括：檢測日期、送檢單位等十個參數。左邊下部分為修正系數、重力加速度、阻力損耗系數、揚角顯示區。波形顯示區的右邊下部為波形切換操作區，如波形顯示區選擇的是力（能量、位移）－時間波形，當要看力－時間波形時，先從時間波形切換中選擇力－時間波形，再點擊下面的波形刷新即可看到力－時間波形。力（能量）－位移波形操作相同。 ◆試驗曲線：微機通過數據分析及軟件處理，可以獲取：力 - 時間、位移 - 時間、能量 - 時間、力 - 位移、能量 - 位移等曲線。送料操作界面力 - 時間波形圖位移 - 時間波形圖試驗數據顯示界面圖試驗報告格式界面（廠內演示操作）試驗檢測報告格式圖力 - 位移波形圖能量 - 位移波形圖能量 - 時間波形圖沖擊操作界面 ◆測試數據及試驗報告：軟件通過數據分析和計算，可得到：沖擊速度、沖擊時間、沖擊能量、吸收能量、位移、裂紋形成能量、裂紋擴展能量、屈服力、屈服時間、屈服位移、屈服能量、最大力、最大力時的時間、最大力時的位移、最大力時的能量、不穩定裂紋擴展起始力、不穩定裂紋擴展終止力、不穩定裂紋擴展終止位移、不穩定裂紋擴展起始能量、不穩定裂紋擴展終止能量等多個特征值。擺錘式半自動沖擊試驗機一、整機外觀圖： JB/JBS/JBW-300B/500B 二、性能說明： JB-B 系列沖擊試驗機用于測定金屬材料在動負荷下抵抗沖擊的性能，從而判斷材料在動負荷作用下的質量狀況。本機為半自動控制試驗機，操作簡單工作效率高，揚擺、沖擊、放擺電氣控制，并能利用沖斷試樣后的剩余能量自動揚擺作好下次試驗準備，特別適用于連續做沖擊試驗的實驗室和大量做沖擊試驗的冶金、機械制造等行業。JB-B 系列沖擊試驗機符合國標 GB/T3808- 2002《擺錘式沖擊試驗機的檢驗》，按國標 GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》對金屬材料進行沖擊試驗。 JB 系列為度盤顯示，沖擊功從度盤上讀取； JBS 系列為數顯式，采用單片機控制，電動揚擺、沖擊、單片機測量、運算、數顯結果并可打印； JBW 系列為微機控制式，電動揚擺、沖擊、微機測量、運算、屏幕數顯結果并可打印等，工作效率高、測試精度高。計算機可計算和數顯材料沖擊吸收功、沖擊韌性、擺錘揚角及試驗平均值，并可打印當次試驗數據及試驗的平均值。三、技術特點： 1. 試驗機主機為單支承柱式結構，懸臂式掛擺方式，擺錘錘體 C 型； 2. 沖擊刀采用螺釘安裝固定，更換簡單方便； 3. 試樣簡支梁式支承； 4. 主機裝有安全防護銷，并且配備了安全防護網； 5. 試驗機為半自動控制，揚擺、掛擺、沖擊、放擺均為電氣控制，并能利用沖斷試樣后的剩余能量自動揚擺做好下次試驗準備，特別適用于連續做沖擊試驗的試驗室和大量做沖擊試驗的冶金、機械制造等部門； 6. 試驗機符合國標 GB/T3803-2002《擺錘式沖擊試驗機的檢驗》，按國標 GB/T229-2007《金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法》對金屬材料進行沖擊試驗。型號 JB-300B JBS-300B JBW-300B JB-500B JBS-500B JBW-500B 沖擊能量 300J 150J 500J 250J 擺錘預揚角 150° 擺軸中心至沖擊點距離 750mm 800mm 沖擊速度 5.24m/s 5.4 m/s 試樣支座跨距 40mm 鉗口圓角 R1-1.5mm 沖擊刀刃圓角 R2.0~2.5mm 標準試樣尺寸 10×10(7.5 或 5)×55mm 外形尺寸 2200×650×1900mm 2200×650×1960mm 角度準確度 0.1°

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