浅谈钢丝绳拉力试验机设计研究方案.doc
钢丝绳拉力试验机设计
摘要钢丝绳是近代工业及工程中应用非常广泛的挠性构件，其拥有高强度、弹性好、自重轻、承受载荷能力强且工作稳定可靠等优点。
现广泛用于建筑、冶金、矿产、旅游、交通等主要的部门和行业。
钢丝绳性能的好坏直接关系人民群众生命财产安全和切身利益，故人们一直在探索如何检测钢丝绳各种性能的试验方法。
防止因钢丝绳断裂而造成安全事故。
本文以检测钢丝绳的机械性能为出发点，提出了研制钢丝绳拉力试验机的设计方案。
钢丝绳拉力试验机的组成主要有机械部分、液压部分、数据采集部分以及数据处理部分等几方面。
本文首先介绍了钢丝绳拉力试验机的机械结构特点，对钢丝绳拉力试验机的功能进行系统的分析，然后设计试验机。
之后进行液压缸的设计，液压缸作为动力系统，能更好的提高系统实验的稳定和精确。
在钢丝绳拉力机械性能的检测过程中，系统采用了压力传感器，使采集信号响应快，分辨率高，线性度好。
在钢丝绳变形量的测量中采用光电编码器，结构简单，测量精确。
最后系统的核心部分采用PLC高速脉冲计数器和A/D、D/A装换模块采集钢丝绳的形载荷，变形及运动小车的移动位移，并且控制液压系统驱动运动小车在机架上运动。
同时PLC将采数据传送到触摸显示屏分析、处理，绘制曲线，并接受触摸控制屏指令，驱动电机运动等。
本文的研究成果很大程度上促进了钢丝绳性能检测技术的发展，对钢丝绳机械性能检测以及相关设备的研制具有很大的研究价值。
关键词：钢丝绳；拉力试验机；触摸屏控制；PLCABSTRACTWire ropes are flexible members that are widely used in many industries and sectors now It has high strength, good elasticity, light weight, strong load bearing capacity and stable and reliable work, etc. And it is now widely used in construction, metallurgy, mining, tourism, traffic and so on. The stand or fall of wire rope performance has great effects on people benefits life and properties. So people have been exploring all kinds of wire rope detection performance test methods in order to avoid accidents caused by failure of wire ropes.Based on the detection of wire rope machinery for the starting point, proposed the design scheme in the development of the wire rope tension tester.Tensile test machine is made of machinery, data-acquisition,data-disposition, servo control and other system．This paper first introduces the mechanical structure characteristic of wire rope tension tester and the systematic analysis to the function of wire rope tension tester, then designs the tensile testing machine, then designs the hydraulic cylinder. Hydraulic cylinder is a dynamic system, which can better improve the system stability and precision of experiment. In the wire rope tension performance measurement, System uses a pressure sensor, which can make the acquisition signal fast response, high resolution, good linearity. Photoelectric encoder are used in wire rope deformation measurement, and it is simple structure, measurement precision. The core part of the system adopts load PLC high-speed pulse counter and A/D, D/A conversion module acquisition of wire rope, mobile displacement deformation and motion of the car, and control the hydraulic system to drive sports car movement in the frame. At the same time, PLC will collect data to the touch screen analysis, processing, curve drawing, and accept the touch control screen instructions, controlled by microcomputer, driving motor etc.The research achievements of this paper largely promoted the development of the wire rope detection technology. It has great research value on the performance of wire rope testing equipment development.Key words：Wire ropes; Tensile test machine;Touch screen control;PLC．目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (4)1.1课题的研究背景 (4)1.2 钢丝绳拉力试验机的发展状况 (4)1.3 课题的研究意义 (5)1.4课题研究内容 (5)1.5 预期研究结果 (6)2 钢丝绳绳拉力试验机整体设计 (7)2.1 机械部分设计 (7)2.1.1 夹具设计 (7)2.1.2 机架设计 (8)2.1.3 运动小车设计 (9)2.2 液压缸的设计 (9)3 力与位移测量系统 (11)3.1 载荷测量 (11)3.2 位移测量 (12)4 控制系统设计 (14)4.1 左端运动小车控制 (14)4.2 液压系统控制 (15)4.3 触摸显示屏控制 (16)5 结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)1 绪论1.1课题的研究背景钢丝绳广泛的应用是因为其强度高、弹性好、自重轻、承受载荷能力强、工作平稳可靠以及可在高速环境下工作且无噪音等优点。
拉力试验机检定装置的研究
拉力试验机检定装置的研究摘要：拉力试验机是一种工业基础设备，它在工业生产、教育科研等领域有着十分广泛的应用。
随着科学技术的发展，试验机行业也随之发生了巨大的变化，本文首先介绍了以往拉力试验机的检定问题，这些问题会带来较大的测量误差，在此基础上，作者研究了一种新型的拉力试验机的检定装置，它解决了传统压力试验机检定精度低、操作不方便的问题，可以在计量领域推广使用。
关键词：拉力试验机；检定装置；研究1 概述拉力试验机是一种对材料进行力学特性测试的设备，其可以测试材料抗拉强度、疲劳特性等指标，作为一种工业基础设备，它在工业生产、教育科研等领域有着十分广泛的应用。
随着科学技术的发展，试验机行业也取得了长足的进步，试验方式贫乏、操作复杂的旧式试验机正逐渐被试验方式丰富、控制精度高、用户体验好的计算机控制式拉力试验机所取代。
2 以往拉力试验机的检定问题目前，检定较大量程拉力试验机的方法，如对连接拉环的检测，一般是把连接拉环的上、下两端同试验机上的传感器和夹头同时连接好，进行检测。
但是，用这种方法的缺点是在试验力施加到检定点时，由于停机后仍然有惯性，会出现过冲读数，或出现进程中带有回程读数的现象，会带来较大的测量误差。
3 拉力试验机检定装置的研究为了克服现有技术的缺陷，本文提供了一种拉力试验机的检定装置，其测量精度高，测量方便。
图 1 为拉力试验机的检定装置的结构示意图。
图1拉力试验机的检定装置的结构示意图如图 1所示，拉力试验机的检定装置包括有用于与连接拉环 1 的下端 12连接的传感器 3，还包括有连接套 4、连接杆 5，的传感器 3 设置在连接杆 5 上端，的连接杆 5 上端与传感器 3螺纹配合，的连接杆 5 的下端插设在连接套 4 内与连接套4 螺纹配合，的连接套 4 的下端还设有用于防止连接套 4 向上运动的限位装置，的限位装置包括有在的连接套 4 的下端插设有定位杆 7，位于连接套 4 内的定位杆 7 上设有凸缘，连接套 4 内设有肩阶，凸缘与肩阶上端面抵触，定位杆 7 下端设有定位螺栓 6，的定位杆 7 与定位螺栓 6 之间穿设有定位销 8。
拉力试验机控制系统设计及实现研究
拉力试验机控制系统设计及实现研究摘要：拉力试验机是帮助测量材料力学性能的设备，在我国的多个领域有着极为广泛的使用。
本文结合拉力试验机现场的调研，进行拉力试验机控制系统的设计，并进行上位机软件设计与控制系统的测试，对本文讨论的拉力试验机控制系统的可行性提供基础，为拉力试验机控制系统的发展献一份力。
关键词：拉力试验机；系统设计；数据采集前言：目前我国的拉力试验机主要使用机电控制方法，该控制操作较为传统，效率低下，操作较为复杂，系统处理不及时就会对测量精度等参数造成严重影响，对拉力试验测试的使用与发展有着一定程度的限制。
基于此，结合我国先进的科学技术，通过计算机技术和高精度模块等设备，建立拉力试验机系统，实现系统测试的智能化、数字化，提高拉力试验机精度，是拉力测试领域的必然发展趋势。
1拉力试验机控制系统设计根据拉力试验机的使用调研，系统总体要有手动实验与自动实验两种方式，满足多种测试件测试，比如仪器设备测试和电缆螺钉等零件测试，工装夹具等设备拆装方便，拉伸速度、力加载速度等参数实现精准控制。
具有测量数据的保存、报表输出与历史记录回看等功能，系统操作方便、参数等布局显示合理。
对于安全措施，主要是针对系统设备过载保护与人员安全操作保护。
本文对拉力试验机的测试拉力范围在0～150kN，保证测试结果精度在±1%以内，设备的使用温度在-10℃～40℃。
1.1 拉力试验机系统结构设计该系统的组成主要由工控机、力加载驱动系统、液压缸与夹具组成，其系统结构构想如图1所示。
工控机控制各模块，执行实验操作，记录实验数据，输出报表，完成实验检测[1]。
图1 系统结构构想图液压动力系统是拉力试验机控制系统中的动力执行部分，其工作原理主要是油泵启动后，把液压油在阀组件的配合下进入液压缸，带动活塞杆移动。
油泵的制动、油缸活塞杆的移动均可以由计算机控制。
计算机控制系统是对拉力传感器、位移传感器等模块设备进行动力控制。
在实验类型选定后，设置实验运行参数，各模块协同操作，将实验过程中产生的数据转送给计算机，计算机根据数据进行调节、反馈等操作，通过反馈的拉力值进行调节系统的负载，实现系统闭环[2]。
拉力机拉伸测试实验方案
拉力机拉伸测试实验方案拉力机是一种用于材料力学性能测试的仪器设备，广泛应用于材料科学、机械工程等领域。
拉伸测试是其中一项常见的实验，主要用于评估材料的强度、延展性和韧性等性能指标。
下面是一份关于拉力机拉伸测试的实验方案，共计1200字以上。
实验目的：1.了解拉伸测试的原理和方法；2.掌握拉力机的使用和操作方法；3.测定材料的强度、延展性和韧性等力学性能指标；4.分析材料在拉伸过程中的断口形态。
实验仪器和材料：1.拉力机：选用具备自动数据采集和分析功能的电子拉力机；2.样品：选择金属材料（如钢、铝）、聚合物（如塑料）或复合材料等不同类型的样品。
实验步骤：1.样品准备：a.根据材料的特性和实验要求，设计并制作具有一定尺寸和几何形状的试样；b.对试样进行表面处理，如去除锋角、润滑等；c.对试样进行测量，记录试样的尺寸参数。
2.装夹样品：a.根据试样形状选择合适的夹具，确保试样的固定安全和可靠；b.将试样装夹到拉力机的夹具上，应保证试样的拉伸轴线与拉力机主轴线对齐；c.调整夹具和夹持力，使试样能够在拉力机上均匀施加拉伸力。
3.设置实验参数：a.根据试样的材料和尺寸特性，在拉力机控制面板上设定相应的实验参数，如加载速率、力值采集间隔等；b.确保拉力机的测量仪器和传感器的精度和校准状态良好。
4.开始实验：a.启动拉力机，逐渐施加拉伸力至试样断裂，期间对试样施加恒定的力，并记录拉伸过程中的载荷和伸长值；b.实验过程中应密切观察和记录试样表面和断裂形态的变化。
5.数据处理和结果分析：a.实验结束后，通过拉力机的数据采集系统获取试样断裂前的载荷和伸长曲线；b.利用采集的数据计算试样的强度、延展性和韧性等力学性能指标；c.进行数据统计和分析，对结果进行比较和解释。
实验注意事项：1.严格按照实验步骤和操作规程进行，确保实验的准确性和可重复性；2.在进行实验操作前，必须熟悉拉力机的使用说明和安全操作规程；3.在实验过程中应注意保持试样与夹具的正常负荷和夹持力；4.实验结束后，要及时清洁和保养拉力机设备。
拉力试验机调研报告
拉力试验机调研报告1.拉力试验机用途主要用于应变传感器的标定实验，和传感器抗拉、抗压等相关物理性能试验。
2.技术需求了解现有的光纤应变传感器的种类，主要有应变片式的和圆柱型表面应变计或者埋入式应变计式的传感器结构。
应变片式抗拉力较后两者较小。
例如选择圆柱形的应变传感器，材料：45#钢，长度：L=100mm ，半径r=10mm ，45#钢弹性模量为210GPa 。
F SE l L=∆,其中，E 为弹性模量，L 为传感器有效长度，l ∆为在力F的作用下拉伸的长度,若发生1500με，6101500lL με∆⨯=；则拉伸力：94621010 3.141015001098910ES lF N L -∆==⨯⨯⨯⨯÷= （1）若在长度为40mm 的应变片上发生1500με，一支不锈钢弹性模量约为210 GPa ，应变片截面积为1x16mm ，则拉伸力：9662101016101500105040ES lF N L -∆==⨯⨯⨯⨯÷= （2）根据以上计算，可大约算得标定应变传感器所需的拉力试验机选配的拉力量程为两种，一是应变片式传感器所用的拉力较小的力，二是圆柱形传感器所用的拉力较大的力。
3.解决方案3.1应变片式的应变传感器所需力量较小，但要求位移精度较高，通过广泛调研，可建议采用两种方案解决：（1）自己搭建标定用实验系统可参考上海森首光电科技的应变计标定台，如下图所示：此小量程应变计标定台包括以下组成部分：电子应变仪、电子应变片、标定台、伺服马达、悬臂梁（带有工装夹具）。
标定方法：自己制作悬臂梁，配置一个或几个精准的应变片，将标准的应变片固定在悬臂梁的一侧，另一侧固定所要标定的应变传感器，通过应变片的度数来标定光纤应变传感器。
（2）选用高精度拉力试验机通过调研，选择位移精度高，拉力较小的拉力试验机，由于需要位移精度特别高，此种拉力试验机市场上较少，调研到东莞市宝大仪器有限公司的产品指标可满足要求，具体拉力试验机产品方案见附件。
拉力试验机的技术参数阐述
拉力试验机的技术参数阐述拉力试验机是一种常见的试验机器，用于检验材料的拉伸强度、断裂强度和变形等性能，广泛应用于制造业、材料科学研究和质量监管等领域。
在进行拉伸试验时，检测机主要是将样品在预定速度下拉伸，通过采集载荷和位移之间的变化来检测材料的力学性能。
本文将从拉力试验机的技术参数方面详细阐述其工作原理及特点。
工作原理拉力试验机的工作原理是使用电机驱动螺杆和螺母，通过线性运动机构将力传递到夹具的顶端，夹持龙门架上的试样进行拉伸试验。
当加力时，电机将螺杆旋转，旋转时的动力进入螺母，螺母再将动力传递给拉力计和夹持龙门架，实现了试样的综合测试。
此外，拉力试验机一般还包括加荷量程、测控系统和数据处理系统等组成部分。
在拉伸试验时，拉力试验机会记录下拉力、位移和时间的变化，计算出试样的弹性模量、屈服强度、耐断强度等力学性能参数，以帮助各行业生产和质量监督部门进行质量检测。
技术参数及特点拉力试验机工作时，需要满足一定的技术要求，包括以下技术参数：1.测力范围测力范围是指试样的最大拉力范围。
通常拉力试验机的测力范围为几千牛至百万牛之间，使用者应该根据需要选择测力范围。
2.拉伸速度拉伸速度是指试样在拉伸过程中的速度，一般为每分钟0.005mm-500mm之间，用户可根据需要选择。
3.变形测试范围变形测试范围是指试样的拉伸总变形范围，该范围也是使用者应根据需要选择的。
4.试验空间试验空间是指试验机分别在水平和垂直方向上的最大试验空间。
5.力测量误差力测量误差是指拉力试验机对试样应力的测量精度误差，一般在0.5%-1.0%之间，使用者应根据实际需要选择合适的误差范围。
拉力试验机的特点是其结构紧凑，使用方便，操作简单，具有广泛的适用范围，能够满足各行业对于材料性能的检测需求。
此外还有以下特点：1.显示精度高。
拉力试验机的数据显示精度较高，可准确反映试样的力学性能参数，使用者可以根据需要灵活调节试验条件。
2.接口多样。
拉力试验机通常支持多种接口类型，如RS232、USB和以太网接口等，可与其它设备连接，兼容性强。
拉力机拉伸测试实验方案
拉力机拉伸试验方案一．试验目的1、掌握拉伸试样的制备、拉伸性能的测试内容、测试原理2、了解电子拉力机的结构3、熟悉电子拉力试验机的工作原理、操作过程4、掌握实验结果的分析5、掌握影响拉伸性能的因素二．设备测定硫化胶拉伸性能用的是拉力试验机，更换夹持器后，都可进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离和撕裂等力学性能试验。
附加高温和低温装置即可进行在高温或低温条件下的力学性能试验。
目前，测定硫化胶试样的拉伸性能多采用电子拉力试验机试验机基本是由机架、测伸装置和控制台组成。
机架包括引导活动十字头的两根主柱，十字头用两根丝杠传动，而丝杠由交流电机和变速箱控制。
电机与变速箱用皮带和皮带轮连接。
伺服控制键盘包括上升、下降、复位、变速、停止等。
1.测力系统测力系统采用无惰性的负荷传感器，可以根据测量的需要更换传感器，以适应测量精度范围。
由于不采用杠杆和摆锤测量，减少了机械摩擦和惰性，从而大大提高了测量精度。
2.测伸长装置（1）红外线非接触式伸长计这种伸长计是在跟踪器上采用了红外线，可以自动寻找、探测和跟踪加在试样上的标记，这种红外线测伸长计操作简便，适用于生产质量控制试验，如图8-2所示。
图6-2 红外型测伸长计原理图1—伸长测定装置机身；2—上跟踪头；3—标记；4—下跟踪头；5—试样；6—伸长累积转换器（2）接触式测伸长计其原理基本与非接触式测伸长计相似。
它是采用了两个接触式夹头夹在试样标线上，其接触压力约为0.50N(51gf)左右，当试样伸长是带动两个夹持在试样标线的夹头移动，这两个夹头由两条绳索于一个多圈电位器相连，两个夹头的位移，使绳索的抽出量发生变化，也就改变了电位器的阻值，因而也改变了代表应变值得能量，其数值有记录或显示装置示出，这种测伸长记载很多拉力试验机上都已采用。
三、试样准备1.硫化完毕的试片，在室温下停放6小时后，选用标准裁刀裁切出哑铃形试样。
裁刀分为1、2、3、4型。
其中1型为通用型，根据胶料的具体情况选用适当性好的裁刀。
钢丝绳专用拉力试验机
钢丝绳专用拉力试验机——试验机创新研究中心钢丝绳专用拉力试验机是将钢丝绳作为物理性能试验机的目标，进行拉力测试的专用仪器设备，是钢丝绳生产厂家、钢丝绳使用用户、质量监督等单位购买使用的用户群体，测力范围在100N-100KN之间，根据钢丝绳的具体型号和使用场合而定。
欢迎大家来电试验机创新研究中心，咨询钢丝绳专用拉力试验机，详细了解该设备的具体情况。
一、钢丝绳专用拉力试验机主机规格A.高精度美国传力力量传感器:10KN-50KN力量精度在±0.1 %以内。
B.容量分段:全程七档：×1，×2，×5，×10，×20，×50，×100采用高精度24 bits A/D，取样频率200Hz全程力量最大解析度1/1000,000C.动力系统:伺服电机+日本松下伺服驱动器＋ABBA滚珠丝杆＋光杆直线轴承＋同步带传动。
D.控制系统:采用Pulse Command控制方式使控制更精准速度控制范围0.01~500 mm/min。
中联板调整具有快速粗调与慢速微调功能。
测试后自动回归原点、自动储存。
E.数据传输方式：RS232传输F.显示方式:UTM107+WIN-XP测试软件计算机屏幕显示。
G.简洁的全程一档与精密全程七档力量线性双校正系统。
H.豪华测试界面软件可实现定速度、定位移、定荷重（可设定保持时间）、定荷重增率、定应力增率、定应变增率等控制模式加上多阶控制模式可满足不同的测试要求。
I.测试空间:测试宽度约450 mm（标准规格）联板行走空间950 mm（不含夹具）（标准规格）J.全程位移:编码器2500 P/R，提升4倍精度采用LINE DRIVE编码器抗干扰能力极强位移解析0.001mm。
小变形：金属引伸计，解析0.001mm（选购）K.安全装置:过载紧急停机装置、上下行程限定装置、漏电自动断电系统、自动断点停机功能。
二、钢丝绳专用拉力试验机附件A.一年保固书及中文操作说明书各一份。
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1 浅谈钢丝绳拉力试验机设计研究方案
随着大型工程的遍地开花，钢丝绳也应用在工程工业建设的每个角落。
由于钢丝绳的使用场所多为大型吊装工程，钢丝绳的受力能力关系工程的安全顺利。
所以，有必要开发出一套高精度，稳定性强的钢丝绳拉力测试系统--钢丝绳拉力试验机。
钢丝绳拉力机监测系统这一研究领域收到广泛关注和普遍重视，近年来发展迅速。
钢丝绳拉力机自动监控系统是根据这一实际需要提出的，在分析和论述国内外钢丝绳拉力机监测技术研究现状的基础上，分析钢丝绳的检测原理，并设计基于PLC 的硬件系统和软件系统。
一般的2000KN 钢丝绳拉力机测控系统是一个典型的机电液一体化设备，它包含了拉伸机构、液压系统、压力和位移传感器及计算机自动控制系统。
针对拉力试验机的特殊工况要求，及传统拉力试验机试样构件加载速率不可调，可控及可靠性差，检测精度低，人为因素影响大，试验结果精确性受限的现状，我们可以设计了一种以西门子S7-300 PLC 为核心，用VB 构建人机界面的新型计算机自动控制系统，并介绍了VB 与西门子S7-300 PLC 的通信方法，并把并VB 与西门子S7-300 PLC 的通信方法应用于钢丝绳拉力机测控系统中。
据此设计出来的钢丝绳拉力试验机测控系统具有操作方便、可靠、数据精确、试验结果输出多样化的优点。
上文为河北联合大学学生的毕业设计方案，科建仪器专注于拉力试验机的研发，与多家高等院校建立友好合作关系，力图为广大客户提供更加优质的产品。