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JL-50000型儀器化落錘撕裂試驗機
JL—50000型（儀器化）落錘撕裂試驗機
一、設備名稱：JL—50000型（儀器化）落錘撕裂試驗機
二、設備用途：
該試驗機是用來完成對鐵素體鋼進行落錘撕裂試驗（簡稱DWTT試驗方法）的 設備。
其能量調整方式：A）改變落錘提升高度；
B）調整配重塊的數量。
三、適用標準
1.依據標準：GB/T8363—2007?鐵素體鋼的落錘撕裂試驗方法?
2.參考標準：ASTME604—83?金屬材料動態撕裂試驗方法?
GB/T2611《試驗機通用技術要求》
SY/16476-2000《輸送鋼管落錘撕裂試驗方法》
API 5L3?美國石油學會建議方法?
ASTME436—80?鐵素體鋼落錘撕裂試驗標準方法?
四、主要技術參數
1、 沖擊能量：50000 J ； 小沖擊能量10000J（滿足鋼級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、主錘體質量：784.4㎏
4、主錘體質量誤差：±1%
5、砝碼質量及件數：
a.20㎏/塊、20塊（400㎏）
b.19.63㎏/塊、2塊（39.26㎏）
6、砝碼質量誤差：±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、試樣規格：（300±5）×（75±1.5）×（3-40）mm
16、試樣支座跨距：254±1.5mm（GB8363）
17、自動送樣周期：≤ 10 s
18、設備外觀及涂漆
滿足TZS922《涂裝通用技術條件》和TZS923《防銹通用技術條件》的要求
19、試驗機外形尺寸：1800×1600×5500 mm
20、電源：三相四線制，電壓380V/AC 50Hz
電流：20A，波動不大于10%
試驗機功率：主電機：3 kw
21、試驗機總重量約：9800 kg
五、基本結構
主機系統是由圓形滑柱導軌及方管門式框架、爬梯、底座、緩沖裝置、支座、鉗口、落錘、落錘提升機構，掛脫錘機構，安全防護裝置，送樣、定位及試樣取出機構等組成。在框架上設計懸梯和圍欄，為維修人員到主機頂部作業時提供安全保證。整機結構設計合理、剛性高、外形美觀等優點。
1、機架結構：是由底座、頂板、剛性方形立柱、圓形滑柱（采用45號無縫鋼管，調質后經高精度外圓磨加工而成）、高強度的圓環鏈條、滑輪等組成。落錘及掛脫錘機構沿其滑柱上下移動，完成落錘高度的提升動作。
試驗機具備試樣缺口自動對中裝置，以確保在試樣從低溫槽中拿出至沖斷時間在10s以內。
2、支座鉗口：支承試樣的支座，鉗口及其調整板安裝在滑柱中間的底座上面，可根據試樣的尺寸變化進行跨距調整（跨距為254mm出廠時已調整好）。
3、緩沖裝置：液壓緩沖裝置安裝在底座上兩滑柱之外側，用來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、自鎖式掛脫錘機構：由動橫梁、自動掛錘、自動鎖緊機構等組成，具有掛錘動作到位檢測及失電自鎖功能。（保證吊鉤沒有被鎖芯鎖緊時錘體不會被提升）。
6、提升機構：本部分安裝在主機機架的右側。由制動電機與減速機、光電編碼器、卷筒等組成，用來攜錘運動及提升高度的設定（錘體高度或沖擊能量可任意設定）。該提升電機為電機與減速機一體結構，使用中國臺灣先馬公司的制動電機系統，配備德國倫茨制動器。配置蝸輪、蝸桿減速機變速（具有體積小、效率高、輸出扭矩大、自鎖等優點）。在錘體提升過程中突然斷電時，電機制動、蝸輪蝸桿自鎖裝置的會雙重作用，保證錘體不下滑、不跌落，確保了試驗的安全。
7、安全防護裝置：本試驗機有三種安全防護措施。
a、安全保險銷機構：裝在主機機架前兩方形立柱上。當操作人
員調整支座鉗口跨距位置時，應將落錘提起，使落錘底板下面高于保險銷上面5~10mm時停止提升，然后推出兩保險銷。此時整個試驗機斷電，起到保護工作人員安全的作用；當調試工作完成后，將兩保險銷恢復到初始位置，此時試驗機通電。
b、安全防護網架：網架的一半固定于機架底座上，另一半為活動件，可隨時打開或關閉，打開時試驗機自動斷電，關閉時試驗機電源自動接通。防護網架的作用是防止斷裂后的試樣飛出損傷工作人員，主機的左、前、右三個方向應設有高度不低于兩米的鋼板防護墻，防止飛物傷人，并防止非工作人員進入落錘運行空間造成意外事故。
c、采用了美國邁特的提升、減速技術（前五。6已述及）。
8、自動送樣、卸樣裝置：
a、自動送樣系統采用PLC可編程控制器系統控制，在做試驗前，在觸摸屏上輸入板材厚度，即可達到試樣移動距離，以滿足不同板材厚度的沖擊試驗。
b、自動送樣系統采用步進電機驅動機械手自動送樣，試樣缺口可自動定位。試樣送到位后，在鉗口位置裝有防試樣傾斜的裝置，并可通過調整該裝置的前后位置來滿足不同厚度試樣。
c、自動送樣運行為直線往復運動，通過輸入不同試樣厚度后，可自動調整送樣距離，將試樣送至落錘的打擊中心，將試樣準確無誤的固定在沖擊位置，完成對試樣的定位。
d、在自動送樣機構發生故障時可采用手動把柄推動機械手，達到試驗的要求。
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取
出。
10、自動送樣到位至沖斷試樣時間≤10s
11、送料定位精度高于±1mm
12、錘體提升高度的限位：
a、在操作系統中預設了提升高度后，錘體會按指令信號提升到標準高度，一旦失控將會聲光報警，提醒操作人員的注意；
b、在試驗機的頂高，我們設計了兩道電控限位，可以安全的控制試驗機的錘體提升高度。
六、測控系統
分PC(A配置)和PLC(B配置)兩種測控系統
A配置：
a、品牌電腦一臺19"寬屏平板液晶顯示屏 (模擬和數字接口)
b、配置打印機：Hp A4激光打印機
c、微軟正版主流中文操作系統、辦公軟件及正版殺毒軟件各1套；
d、程控軟件1套
系統簡述：
1、通過鍵盤輸入試驗參數：落錘質量m、當地重力加速度 g、
沖斷試樣所需的預設能量W：由計算機通過運算確定落錘高度。
2、使用鼠標點擊啟動升降系統，完成落錘提升高度“零點”的確認及編碼器信號輸出量的起止采集程序。達到落錘提升的預定高度，等待釋放。
3、送樣到位后鼠標點擊屏幕上落錘釋放按鈕，完成落錘動作。
4、通過計算機軟件的采集、計算、顯示出該次試驗件所承受的沖擊能量。
B配置：
5.7英寸觸摸屏操作與數字顯示系統1套
本系統采用可編程控制器（PLC）及驅動元件組成進行控制，人機界面5.7"觸摸屏操作與顯示，為方便用戶使用另配置手動操作按鈕1套，試驗機將按PLC給出的指令完成試驗動作，并顯示試驗結果。操作簡捷、讀數方便，工作效率高，使用 。電控系統設有聲光報警功能，出現故障后控制系統能及時報警。
七、幾點說明：
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。即沖擊速度所對應的能量。
3、載荷（KN）：是指沖擊過程中，試樣所承受的 載荷峰值。
八、能量測試控制系統介紹：
1、綜述
落錘撕裂試驗機儀器化能量測控系統是為落錘材料試驗機研制的 測控系統，該系統可以與多種不同規格的落錘試驗機配套使用。系統通過微機程序預設落錘提升高度的控制、預設試樣的厚度所需的沖擊能量后，并自動計算出試樣撻置鉗口適當位置的距離，落錘沖擊前 速度的測定以及沖擊過程中試件所受載荷的實時監測，能準確地給出沖擊能量的大小和沖擊過程中試件吸收能量的變化曲線，為試驗提供準確可靠的測試數據。系統軟件采用當前流行的虛擬儀器技術進行設計，軟件界面美觀大方、操作方便快捷。
落錘材料沖擊試驗機簡圖落錘材料試驗機的原理簡圖，如下圖所示。
1―提升電機；2―頂板；3―落錘導軌；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、系統技術指標
系統滿足GB8363-2007鐵素體鋼落錘撕裂試驗方法、ASTME604-83金屬材料動態撕裂試驗標準試驗方法、ASTME436-2003(Re1997)鐵素體鋼落錘動態撕裂試驗標準方法、API RP 5L3-1996管線管落錘撕裂推薦作法等標準的相關要求。
系統主要技術指標如下：
落錘提升高度的分辨率： 1mm
響應頻率：1-3000Hz
系統采樣頻率（數據采集分辨力）：≥200kHz
系統模數轉換器位數： ≥12位
測力傳感器精度：≤1.5％
測速傳感器變送器響應時間：≤0.2ms
測力傳感器放大器頻率響應： ≥60kHz
落錘提升高度的控制精度（與標稱值允差）：±10mm
沖擊載荷、沖擊速度和吸收能量的瞬時分辨力： 0.005ms
系統硬件功能：
l 測量并控制落錘落錘提升高度：利用安裝在落錘提升電機上的傳感器 測試落錘的提升高度，測試精度可達±1mm，控制精度一般可保證在±5mm以內平；
l 測量落錘沖擊速度：利用速度傳感器測試出落錘沖擊試樣前一刻的速度；
l 測量落錘沖擊試樣過程中所承受的載荷：利用專門為落錘試驗機研制的沖擊測力傳感器（該傳感器安裝在落錘刀刃與落錘錘體之間）測試落錘沖擊試樣過程中試樣所承受的載荷－時間曲線；
l 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落錘所承受的載荷－時間曲線，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
系統軟件功能：
l 數據分析：該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；
l 數據處理結果顯示：通過軟件數據分析，測試系統可以得出本次試驗的預置能量、沖擊能量、吸收能量、沖擊速度、沖擊時間、 載荷、 載荷時的能量、 載荷時的變形、載荷－時間波形以及能量－時間波形等，并且可以通過打印機打印輸出；
l 報告自動生成：每做完一次試驗都可以自動生成一個檢測報告，該報告包括了上條中的測試結果數據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；
l 數據庫功能：關鍵數據如預置能量、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；
l 光標讀數：軟件提供光標讀數功能，可以測出曲線上任意一點的坐標值；
l 圖像縮放：軟件提供曲線所選定區域的任意比例縮放功能，方便分析；
l 數據拷貝：曲線和數據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；
l 控制功能：通過軟件可以給出多個控制信號，對落錘的提升、停止、沖擊，進料機構的進料等進行控制。
l 控制功能：通過軟件可以給出多個控制信號，對落錘的提升、停止、沖擊，進料機構的進料，出料小車的進出等進行控制。
l 設備有配的軟件系統能適應網絡工作環境。留有通訊接口能夠與需方服務器相連，實現數據的上傳下達。數據傳輸協議滿足以下三者之一
① RS485/232串口協議
② TCP/IP協議
③保存到本地Access表
l 所有操作采用人機對話方式，可漢化
l 在突然停電狀態時有自我保護裝置及自動保存數據
3、系統組成
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沖擊能量測控系統由編碼器、光電傳感器、沖擊力測試傳感器、動態測量儀、A/D數據采集系統、數據分析系統、計算機、打印機等組成，其功能框圖見下面圖1所示。
圖1 測試系統框圖
4、測試原理
