这类设备出口量已经远高于进口万能试验机

  万能试验机也叫万能材料试验机，或拉力机，双丝杆系列，控制、测量、操作一体化结构，万能试验机万能试验机融当代先进的技术于一体，具有精度高、调速范围宽、结构紧密相连、操作便捷、稳定性很高等优点。

  电子万能试验机满足GB/T1040、1041、8804、9341、9647、ISO7500-1、GB16491、GB/T17200、ISO5893、ASTMD638、695、790和塑料管材等标准的要求。适用于塑料、防水材料、纺织品、纸制品和橡胶等材料试样及制品的拉伸、压缩、弯曲、蠕变试验并配有大压盘可直接进行管材扁平压缩（压缩复原）、环刚度（抗外负荷）、蠕变比率、环抗拉强度等试验。

  今天小谱就其发展史、检测原理、结构等和大家进行探讨，一文把万能试验机讲通透。

  1638年，著名物理学家伽利略用施加净重的方法测量木头、金属的弯曲强度，这是有文献记录以来人类第一次用严谨的试验方法计算材料的力学性能；1729年，第一台材料试验机问世，它是根据杠杆原理制作而成的；1847年，德国人A.Whler(沃勒)对金属疲劳进行了深入系统的研究；1856年，第一台高温力学性能测试装置出现；1850年，沃勒设计了第一台用于机车车轴的疲劳试验机，用来进行全尺寸机车车轴的疲劳试验。以后他又研制出多种型式的疲劳试验机，并首次用金属试样进行疲劳试验；1869年，美国的挪威移民工程师奥利森（Tinius Olsen）发明了一台杠杆式拉伸试验机，该试验机并在1880年申请了专利（专利号228214），这项专利名称叫“一个普遍测试的机器”，也就是现在所称的杠杆式拉伸试验机（外号小巨人Little Giant）；

  1908年，螺母、螺杆加载的万能试验机诞生，这个也就是现在电子万能试验机的雏形；上世纪初，同济大学建设初期，引进一台同济编号为：440001的杠杆式拉伸试验机，这台试验机上同时标有“RIEHLE BRCXPHILA16494”的小字，经查是由位于美国费城的理勒兄弟测试机械公司（Riehle Brothers Testing machines Company）生产的。目前，存放于同济大学力学试验中心。

  1932年至1933年，邓曰谟被聘为北洋大学教授，依托机械研究社，经过一系列艰苦试验，成功地设计制造出了材料试验室、水力实验室的一系列仪器设施，如油压试验机、冲击试验机、水泥拉力机、流速计、混流水泵、两级水泵、水轮机等，除了装备北洋大学的材料试验室和水力实验室外，还供给山东大学、中山大学、河南大学、重庆大学、焦作工学院、河南水利专门学校及全国其他许多高校的有关实验室使用。其中50000磅材料试验机为当时由中国人自己设计和制造的第一台万能材料试验机，能够直接进行相关材料机械性能的一系列静力试验；1943年，由英斯特朗研制出第1台位移闭环控制电子万能材料试验机；上世纪50年代，电子材料试验机出现，凭借着其众多优势，颇受人们重视；上世纪60年代，各种结构的电液伺服阀的相继问世，特别是以穆格为代表的采用干式力矩马达的级间力反馈的电液伺服阀的出现和各类电反馈技术的应用，进一步提升了电液伺服阀的性能，电液伺服技术日臻成熟，电液伺服系统已成为武器和航空、航天自动控制以及一部分民用技术设备自动控制的重要组成部分；到现在，电子计算机技术已成熟地应用到万能材料试验机中，也是我们现在最常见的材料力学试验机。02“试验机”国内发展情况

  1980年，济南试验机厂生产的 WE-60 型液压万能试验机，山东掖县材料试验机厂(即现在的莱州华银试验仪器有限公司)生产的 HB-3000 型布氏硬度计，HR-150型洛氏硬度级，HV-120 型维氏硬度计，获得国家经委颁发的银质奖，并在1983年定位国家优质产品；

  1982年，长春试验机厂研制成功 50t 电液伺服程序疲劳试验机，获得机械工业部科技成果奖。还研制成功疲劳试验机的核心部件一一无齿夹头；

  1985年，长春试验机研究所试制成功 200t 电液伺服试验机，是中国第一台机电一体化的低应变率、大吨位电液伺服试验机；

  在20世纪90年代，该所和长春试验机集团公司共同研制的电子万能试验机，产品技术指标达到国际 20 世纪 90 年代先进水平；

  1988年，苏州试验仪器厂推出5种新型振动试验台，技术水平达到国际同 类产品水平。上海申克试验机有限公司采用国际上最先进的数字调速技术，成功地应用于出口美国的大型平衡机；

  1982年，汕头超声仪器研究所，研制成功超声波探伤机用敏感元件超声换能器系列，获得机械工业部科技成果奖。丹东射线仪器(集团)股份有限公司生产X射线探伤机和γ射线探伤机，营口市材料试验机厂生产超声波探伤机和磁粉探伤机。上海探伤机厂开发了采用 280 机车曲轴检测的 CEW-10000 型产品，用于汽车零部件检测CEW-4000B 型和用于 IF 外星检测的 CBG-2000 型新产品。

  2004年4月，苏州东菱振动试验仪器有限公司首次推出 16 吨水冷式电动振动试验系统，打破国外对我国振动技术的封锁；

  2012年，该公司再次推出世界首台50吨电动振动试验系统，新华网、人民网、《科技日报》、《经济日报》、《南方日报》、《光明日报》、苏州电视台《新闻综合频道》、《社会经济频道》等媒体纷纷进行了报道；

  2008年，由长春试验机研究所有限公司承担的国家科技部专项基金开发项目--高温电子蠕变松弛持久疲劳试验机研制成功，成功填补了国内技术空白，其技术达到国际先进水平。

  2009年，苏州苏试试验仪器有限公司自主开发的国内最大推力的40吨电动振动试验系统，为国家重大科学技术项目协作配套，打破国外产品垄断，实现了本国产品零的突破。

  2012年，长春机械科学研究院成功研制出国内第一台1500KN电子式试验机，创造了国内电子式试验设备的最大试验力记录，打破了国外企业在大吨位电子式试验设备方面的垄断局面。

  2011年，苏州东菱自主研制世界首台单体50吨推力超大型电动振动试验系统，并于2012年9月亮相；

  2014年4月16日，长春机械科学研究院有限公司完成了静压支撑直线伺服液压油缸试生产工作，通过德国专家组验收，标志着我国静压支撑直线伺服油缸产品慢慢的开始国产化，将打破了中国工程试验测试领域长期依靠进口静压支撑直线伺服液压油缸的局面，为国内普及关键构件、组件和整机性能测试、疲劳寿命试验等奠定了良好的基础。

  2015年6月，苏试公司”双台 DC-40000-400”项目获得中国工业首台(套)重大技术装备示范项目奖。

  2015 年底，长春机械院为贵州钢绳股份有限公司研发制造的国内最大的微机控制电 液伺服卧式钢丝绳拉力试验机 YNS30000(3000 吨)顺利完成试验测试通过专家组验收。

  一般情况下，试验机由主机和测力系统两部分所组成，两者通过高压软管联接。1、主机主要有底座、工作台、立柱、丝杠、移动横梁以及上横梁组成。其中移动横梁上部安装有下钳口,下部安装有上压力板,上横梁下 部安装有上钳口，工作台、上横梁通过两根立柱连接,构成一刚性框架。工作台与活塞连接,随着活塞一起上下移动供应商河北大宏实验仪器有限公司。移动横梁通过传动螺母连接在丝杠上，随着丝杠的转动而作上下运动。丝杠的驱动机构由 驱动电机、链轮、链条组成。驱动电机通过链条传动使两根丝杠同步转动。由高压油泵向油缸内供油使活塞上升，带动工作台向上运动，从而进行试样的拉伸、剪切试验和抗压试验。拉伸和剪切试验在移动横梁 和上横梁之间进行，抗压试验在工作台和移动横梁之间进行。2、送油阀 送油阀是一个分路式流量调节阀，它由一个可变节流器和一个定差减压阀并联组成。3、回油缓冲阀 回油缓冲阀由一个卸荷开关和一个回油节流阀组成，其目的是卸除载荷及使工作油缸油压迅速下降。

  油箱内的油被吸入油泵，经油泵出油管送至送油阀，当送油阀门完全关闭时，油压升高,直至将定差减压阀打开，压力油经电磁阀进入 夹紧油缸，控制上下钳口的夹紧与松开。当送油阀打开时，压力油送入工作油缸内，可使油缸内的活塞升起。当工作油缸负荷突然消失 时（打开回油阀或试样断裂），工作油缸立即卸荷。

  所有控制运算及状态设置均由计算机软件完成。该软件集成了水泥，砂浆，砖块，混凝土等的抗压试验，以及混凝土抗折的试验，是一个五合一的软件。

  万能试验机是在各种各样的环境及条件下用来测定金属材料、非金属材料、工程结构、机械零件等的工艺性能、机械性能、内部缺陷和校验旋转零部件，动态不平衡量的一种精密测试仪器。在对于新材料、新技术和新结构的探索研究过程中，试验机是一种很重要的测试仪器。它大范围的应用于机械、石油、化工、冶金、建材、航空航天、交通运输、造船等工业部门以及一些相关实验室。万能试验机应使用的方法不同而分成不同的类型，常见的有冲击试验机(落锤冲击试验机、摆锤冲击试验机)、压力试验机(电液伺服压力试验机)、电子万能试验机等系列。下面就来粗略地介绍几种试验机的性能应用：

  1、常规的电子万能试验机，主要是采用伺服电机作为它的动力源，丝杠、丝母作为它的执行部件，以此来实现试验机移动横梁的速度控制，同时能对试验速度范围做调整。由于常规电子万能试验机采用速度控制，因而对系统刚度的要求不高，这样就为小吨位电子万能试验机的实现创造了有利的条件。从目前一吨以下试验机大多数都是这种规格，所以它的用途最广，性价比最高。

  2、高性能电子万能试验机；它与常规的一样，也是采用了伺服电机作为动力源，丝杠、丝母作为执行部件，它与常规所不同的是它的控制方式，可为载荷控制方式，从而使电液伺服万能试验机也可为应变控制或位移控制。

  1、手动液压力试验机；主要是采用简易高压的油源作为动力源，使用手动调整阀作为控制元件，通过人工手动实现加载，属于开环控制管理系统。受到油源流量及主机结构的限制，所以它的油缸活塞行程会比较小，一般在300mm左右，试验速度一般也比较小；

  2、电液伺服压力试验机；主要是采用了精密的高压的油源作为动力源，它使用的是伺服阀或比例阀作为控制元件，采用闭环自动控制，所以它的控制性能较高，一般可实现载荷、位移、应变三种控制模式。同手动液压力试验机一样，受到油源流量的限制，试验速度也会比较低。受整机刚度的影响，电液伺服压力试验机的吨位都不可能做的很小，大多数都在一吨以上。不过由于它有着多种控制模式，因而具有使用灵活，性能较高的特点。

  2、按照GB6672测量试验厚度，在所有试样的中心测量一点，取10个试样测试的算术平均值。

  3、将试样展平放入夹持器中夹紧，试样不应有皱折或四周张力过大的现象。应使10个试样的受冲击面一致。

  4、根据试验的所需的抗摆锤冲击能量选用冲头，使读数在满量 程的10%-90%之间。

  5、将摆锤挂到释放装置上，在计算机上按键开始试验，使摆锤冲击试样，同样步骤作10个试验，试验结束后自动计算10个试样的算术平均值。

  如果将现市面上的万能试验机根据用途分类，可划属为测定机械性能的试验机。按照试验机的用途可将所有试验机分为两类：

  A-静负荷试验机：包括拉力试验机、压力试验机、扭转试验机、复合应力试验机、蠕变试验机、持久强度试验机、松弛试验机以及硬度计中的布氏、洛式和维氏硬度计。

  B-动负荷试验机：包括冲击试验机、疲劳试验机以及硬度计中的冲击布氏和肖氏硬度计。

  拉伸试验高温炉：配套使用于液压万能试验机和电子万能试验机为其试样提供高温环境。电炉外壳采取不锈钢制作，炉胆采用上、中、下三段加热，三个温度控制器分别控制三组加热丝，炉膛内温度均匀。采用PID模糊控制方式，试验温度过冲小，控制精度高，是高等院校、科研机构、厂矿材料研究单位的高性能材料试验设备。能够准确的通过使用环境要求与主机任意组合使用，可完成各种金属、非金属的高温拉伸试验，并能达到各种特殊行业（如塑料、橡胶）等的使用要求。做常温试验时只需把高温炉移开，可完全满足GB/T4338-2006，HB5195-1996中圆棒试样、矩形试样、管材等，在特殊环境温度下的强度检验。

  万能试验机工艺试验用试验机：包括杯突试验机、弹簧试验机、弯曲试验机和线材扭转试验机。

  通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现测量，最常用的测力传感器是应变片式传感器。

  所谓应变片式传感器，就是由应变片、弹性元件和某些附件（补偿元件、防护罩、接线插座、加载件组成），能将某种机械量变成电量输出的器件。应变片式的拉、压力传感器国内外种类繁多，主要有筒状力传感器、轮辐式力传感器、S双连孔型传感器、十字梁式传感器等类型。

  从材料力学上得知，在小变形条件下，一个弹性元件某一点的应变ε与弹性元件所受的力成正比，也与弹性的变形成正比。以S型传感器为例，当传感器受到拉力P的作用时，由于弹性元件表面粘贴有应变片，因为弹性元件的应变与外力P的大小成正比例，故此将应变片接入测量电路中，即可通过测出其输出电压，从而测出力的大小。

  对于传感器，一般采用差动全桥测量，即将所粘贴的应变片组成桥路，R1、R2、R3、R4，实际为阻值相等的4片（或8片）应变片，即R1=R2=R3=R4，当传感器受到外力（拉力或压力）作用时，传感器弹性元件产生应变而使各电阻值发生变化，其变化值分别为△R1、△R2、△R3、△R4，结果原来平衡的电桥，现不平衡了，桥路就有电压输出。

  简单来说，外力P引起传感器内应变片的变形，导致电桥的不平衡，从而引起传感器输出电压的变化，我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。

  一般来说，传感器的输出信号都是非常微弱的，通常只有几个mV，如果我们直接对此信号进行测量，是非常困难的，并且不能满足高精度测量要求。因此必须通过放大器将此微弱信号放大，放大后的信号电压可达10V，此时的信号为模拟信号，这个模拟信号经过多路开关和A/D转换芯片转变为数字信号，然后进行数据处理，至此，力的测量告一段落。

  该装置上有两个夹头，经过一系列传动机构与装在测量装置顶部的光电编码器连在一起，当两夹头间的距离发生变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器就会有脉冲信号输出。再由处理器对此信号进行处理，就可以得出试样的变形量。

  其原理同变形测量大致相同，都是通过测量光电编码器的输出脉冲数来获得横梁的位移量。

  2、根据试样，选用测量范围，在摆杆上挂上或取下摆铊并调整缓冲阀手柄，对准标线、根据试样形状及尺寸把相应的夹头装入上下钳口座内；

  5、开动油泵电动机，拧开送油阀使试台上升纸10毫米，然后关闭油阀，如果试台已在升起位置时则不必先开油泵送油，仅将送油阀关好即可；

  8、开动下钳口电动机，将下钳口升降到适当高度，将试样另一端夹在下钳口中，须注意使试样垂直；

  1、当前期工作已经准备好之后，开动电动机，拧开送油阀使试台上升纸10毫米，然后在关闭。但是如果之前试台已经达到标准的位置，就不需要开启电动机。2、当万能试验机在测试的过程中，不可随意的调整设备，这样会使得测量的数据存在问题，因此测量中一定不能随意调整设备，所有的调整 应该在设备未工作之前，才能保证设备测量数据的准确性。

  3、根据试样形状以及尺寸，将相应的夹头准入上下钳口内，保证测试的材料能固定在设备上。

  4、首先接通电源，但是在接通电源之前，要检查设备是否存在线路的问题，如果线路存在故障，最好不要使用，避免出现安全事故。

  5、开动油泵注重指针对准零点,否则在测试的时候 会 严重影响设备的测试结果。

  6、万能试验机描绘器的转筒上，使用的卷压记录纸，在测试的时候要记录数据，如果万能试验机的记录纸没有的话，会影响最终的测试结果。

  7、如果万能试验机没有任何问题，根据材料选择测量的范围，在摆杆上调整手柄，对准标准线。这里需要注意的是对准标准线，如果不能对准标准线，会影响测量的结果。

  1、机器所配的夹具应涂上防锈油保管;2、由于液压万能试验机的钳口经常使用，容易磨损，氧化皮太多时，容易导致小活塞损伤漏油，所以钳口处应经常打扫，保持清洁(最好每次做完试验后进行清扫);

  3、镶钢板与衬板接触的滑动面、衬板上的燕尾槽面应保持清洁，定期涂一层薄的MoS2(二硫化钼)润滑脂;

  1、定期检查主机和油源处是否有漏油的地方，如发现有漏油，应及时更换密封圈或组合垫;2、根据机器的使用情况及油的使用期限，定期更换吸油过滤器和滤芯，更换液压油；

  3、长时间不做试验时，注意关断主机电源。如果机器在待机状态，转换开关应打到“加载”档，因为如果转换开关打在“快退”档，电磁换向阀一直在通电状态，会影响该器件的使用寿命。

  1、定期检查控制器后面板的连接线是否接触良好，如有松动，应及时紧固;2、试验后若有一段较长的时间不用机器时，关闭控制器和电脑;

  试验机安装在清洁干燥而且温度均匀的房屋内同时应考虑到在机器上作较长的长梁弯曲试验的可能性以及使用镜式延伸计进行试验的可能性，所以在试验机的周围应留出足够的空余面积。试验机主体及测力计安装时不需要特殊地基，只按地基图作好一般地基并留出地脚螺丝孔浇固即可。

  找试验机主体水平，可将水平仪放在油缸的外圆上按机座纵横两个位置及水平方向找好水平，用精度在0.10/1000毫米的水平仪找到±1格，不平时在底座下面加垫铁来调整。

  测力计的水平很重要，找水平时使摆杆左侧面与标准线板的刻线对齐，使其不动，然后用弯尺靠在摆杆上部的大面上以0.1/1000毫米的水平仪放在弯尺上找到±2格。不对时在底座下面加垫铁，并须是摆铊与不挂摆铊是指针均须对正零点不动。

  将测力计后上方铁门打开检查小线锤的线是否绕在指针同轴小齿轮的沟槽中，系线绳的长度应适当，不能太长或太短，其限度为最长不能碰到撤离记得横隔板上，最短为小齿轮旋转一周时效锤不会碰到小齿轮。

  在安装主体与测力计相通的油管时，应首先将油管用柴油洗净，不使任何杂质留在管内，以保证油路中的清洁。应注意接头垫圈是否完整，如不完整时应取用本机器附带的新垫圈装好以防高压时渗油。

  油的规格选用介绍：在液压传动中应采用优质的中等粘度矿物油。油内要不含水、酸及其他混合物，在普通温度下应不分解、不变稠，并在灌入机器以前，油液必须经过过滤。由于用油不当，会使阀门和油路发生堵塞以及机器有可能产生振动，这些都会影响试验机的正常运转。油的参考规格：比重：0.86—0.97；凝固点：-15℃到-20℃；根据实际情况也可采用国产30—50号机油。

  揭开测力计左侧铁门，可以看到钢丝网滤油器，灌油时就通过此滤油器注入油箱内，一次灌入的油量约28公升，以油箱外面上边装设之油位指示器为准，所用之油类规格可参看油的规格选用介绍。开始使用试验机之前，必须将从油箱到油泵管路中间装设的活栓打开，活栓的刻线与管子成一直线时，表示油箱与油泵之间的油路畅通，如刻线与管子成正交时，则表示关闭。

  放油时打开测力计左侧底部之油嘴即可，关于油的使用期限根据各地气候而决定，如发现油开始混秽不能用时应换新油，欲擦试油箱底部或东西掉入取出时先放净油，卸下测力计左下方的圆盖即可，完后须上好。

  本试验机的电气装置配备在测力计内，设有磁力启动器可用按钮操纵，并有小型变压器，输入电源为380伏，输出电压为6伏，并在测力计正面右上方设有6.3伏小型指示灯一个。本试验机出厂接线伏，磁力启动器线伏，从电源引来的电线，经过测力计前罩接到接线板上.全部接线可参看本说明书中附带之电气线路，接好电源并打开油箱与油泵的通路获栓，其他各部检查完毕后，可开动测力计台面上的按钮，试行运转油泵电动机，观察飞轮旋转方向是否与飞轮箭头方向一致，如不符合时应调换电源接头使其一致，再开动下钳口座升降用电动机，检查下钳口座的升降动作是否与按钮上所示的文字相符，再检查个超程及超荷电钮是否合用。

  主体底座上面的压盖上设有注油孔，通过该孔注油来润滑螺母，下钳口座升降用丝杠的螺纹，依据使用情况应该经常润滑，以免磨损妨碍转动.主体安装完毕后通过底座上面探油针的座孔，用漏斗向油池内注入机油，注入的油深为30毫米，以探油针测出。

  测力计内主轴两端之滚珠轴承，平时不准设法注油润滑，以免日久产生油泥妨碍精确机构的灵敏度，如果是使用年限较长必须拆卸内部时可用火油冲洗后放入极少量优质润滑油，但要足以能防止其锈蚀，装好后一标准测力计重新校验之。

  油泵上没有一个螺丝堵，安装好后，初用时将它拧开，向油泵内部注入大量机油，以后如内部机油因使用日久不良时，可将油泵下面螺丝堵拧开放出之，重新灌入，如果机器常常使用时大约每月应换一次。

  按动测力计台面上的电钮即可开动及停止油泵的转动，当安装后初次运转或变动电线接头，在开动前必须检查油箱通向油泵通路之活栓是否打开及开动后油泵皮带轮的旋转方向是否按箭头指示的方向旋转。安装油泵后的初次运转，先把油泵顶上的螺丝取下以与油箱内相同的油用油壶对准丝孔灌入，灌满后再拧紧螺丝，以后如发现内部机油使用日久不良时可将油泵下面螺丝堵拧开放出，再重新灌入清洁的油，如果每天正常使用的话，大约每月抽一次较适当。

  当油泵初次运转时，油泵内部常存在一少部分空气不能排出或者在某种情况下有空气被吸入到油泵内，那么油液的输出便形成断断续续，因此荷载的增加也就不规则，指针会产生间歇现象，为了判断这现象，可以将测力计侧面盖板卸下观察，由送油阀流回油箱的油假如没有什么悸动现象，可以设想油泵是在正常的工作。

  1. 试验方案的方向设置错误。解决方案：进入编辑试验方案，在基本信息参数设置里面选择正确的试验方向。

  解决方案：软件联机后，进入校准界面，拉向的校准系数是正值，压缩的校准系数是负值。

  解决方案：软件脱机后进入硬件参数设置界面里面的力传感器界面，确定力的方向，位移的方向，横梁的方向，以及试验空间是否选择正确。