一、构造原理 1、加载部分 在机器底座1上，装有两个固定立柱5，它支承着大横梁14和工作油缸16。开动电 动机36，带动油泵35，将油液从油箱34吸入工作油泵，经油泵的出油管送到讲油阀32 内，当进油阀手轮32打开时，油液经进油管(1)进入工作油缸16内，通过油压推动工 作活塞17，由活塞顶起小横梁18，再由小横梁18带动活动立柱15和活动平台10上升。 若将试件两端装在上下夹头9、6中，因下夹头6固定不动，当活动平台10上升时，试 件便受到拉力。若把试件放在活动平台的下压板12上，当活动平台10上升时，由于上 压板13固定不动，试件与上压板13接触后，便受到压力，产生压缩变形。把弯曲试件 放在两支座11上，当试件隋活动平台上升并碰到上夹头后，便产生弯曲变形。一般试验 机在输油管路中都装有进油阀门32和回油阀门33。进油阀门用于加载，控制进入工作 油缸中的油量，以便调节试件变形速度。回油阀门用于卸载，打开时，可将工作油缸中 的压力油流回油箱，活动平台由于自重而下落，回到原始位置。 根据拉伸的空间不同，可启动下夹头升降电动机2，转动底座中的蜗轮3，使蜗杆4 上下移动，以调节下夹头6的升降位置。注意当试件已夹紧或受力后，不能再开动下夹 头升降电动机2。否则，就要造成下夹头对试件加载，以致损伤机件，烧毁电机2。 2、测力部分 主要由测力度批19、指针、回油管2、测力油红31、工作油缸16、摆垂26、拉杆 29等组成。加载时，工作油缸16中的压力油推动活塞17的力与试件所受的力随时处于 平衡状态。由于回油管(2)将工作油缸16和测力油缸31联通，工作油缸内油压通过回 油管(2)传到测力油缸并推动测力活塞30向下。通过拉杆29使摆锤26绕支点23转动 而抬起，同时摆上的推杆22推动螺杆28，螺杆28又推动齿轮27，齿轮27又带动主动 针20旋转。这样操作者便可从测力度盘19上，读出试件受力的大小。 如果增加或减少摆锤的质量，当指针旋转同一角度时，所需的油压也就不同。即指 针在同一位置所指示出的载荷大小与摆锤重量有关。一般试机有A、B、C三种锤重，测 力度盘上也相应地有三种刻度，分别表示三种测力范围。例如300KN万能机有0~60KN 0~一150KN和0~一300KN三种刻度。实验时，要根据试件所嵩载荷的大小，选择合适的测 力度盘，并在摆杆上挂上相应重量的摆锤即可。 加载前，测力针应指在度盘上的“零”点，否则必须加以周整。调整时，先开动电 动机36，将活动平台10升起5~10毫米左右，然后移动摆杆上的平衡能24，使摆杆保 持铅直位置。转动螺杆28使主动针20对准“零”点，然后轻轻按下测力度盘中央的弹 簧按钮并把从动针拨到主动针右边附近即可。为何要先升起活动平台才调整零点的原 因，是由于活塞、小横梁、活动立柱、活动平台和试件等有较大的重量。这部分重量必 须消除，不应反映到试件荷载的读数中去，只有这样才能避免测力读数的误差。而要消 除自重必须工作油缸里要有一定的油压先将它们升起才能消除，这部分油压并未用来给 试件加载，只是消除升起部分的重量。 3、绘图部分 在试验机上，连有一套附属装置，可以在实验过程中，自动地画出试件所受载荷与 变形之间的关系曲线，这种装置称为自动绘图器。自动绘图器37装在测力度盘的右边， 6
6 一、构造原理 1、加载部分 在机器底座 1 上，装有两个固定立柱 5，它支承着大横梁 14 和工作油缸 16。开动电 动机 36，带动油泵 35，将油液从油箱 34 吸入工作油泵，经油泵的出油管送到进油阀 32 内，当进油阀手轮 32 打开时，油液经进油管（1）进入工作油缸 16 内，通过油压推动工 作活塞 17，由活塞顶起小横梁 18，再由小横梁 18 带动活动立柱 15 和活动平台 10 上升。 若将试件两端装在上下夹头 9、6 中，因下夹头 6 固定不动，当活动平台 10 上升时，试 件便受到拉力。若把试件放在活动平台的下压板 12 上，当活动平台 10 上升时，由于上 压板 13 固定不动，试件与上压板 13 接触后，便受到压力，产生压缩变形。把弯曲试件 放在两支座 11 上，当试件隋活动平台上升并碰到上夹头后，便产生弯曲变形。一般试验 机在输油管路中都装有进油阀门 32 和回油阀门 33。进油阀门用于加载，控制进入工作 油缸中的油量，以便调节试件变形速度。回油阀门用于卸载，打开时，可将工作油缸中 的压力油流回油箱，活动平台由于自重而下落，回到原始位置。 根据拉伸的空间不同，可启动下夹头升降电动机 2，转动底座中的蜗轮 3，使蜗杆 4 上下移动，以调节下夹头 6 的升降位置。注意当试件已夹紧或受力后，不能再开动下夹 头升降电动机 2。否则，就要造成下夹头对试件加载，以致损伤机件，烧毁电机 2。 2、测力部分 主要由测力度盘 19、指针、回油管 2、测力油缸 31、工作油缸 16、摆锤 26、拉杆 29 等组成。加载时，工作油缸 16 中的压力油推动活塞 17 的力与试件所受的力随时处于 平衡状态。由于回油管（2）将工作油缸 16 和测力油缸 31 联通，工作油缸内油压通过回 油管（2）传到测力油缸并推动测力活塞 30 向下。通过拉杆 29 使摆锤 26 绕支点 23 转动 而抬起，同时摆上的推杆 22 推动螺杆 28，螺杆 28 又推动齿轮 27，齿轮 27 又带动主动 针 20 旋转。这样操作者便可从测力度盘 19 上，读出试件受力的大小。 如果增加或减少摆锤的质量，当指针旋转同一角度时，所需的油压也就不同。即指 针在同一位置所指示出的载荷大小与摆锤重量有关。一般试机有 A、B、C 三种锤重，测 力度盘上也相应地有三种刻度，分别表示三种测力范围。例如 300KN 万能机有 0～60KN、 0～150KN 和 0～300KN 三种刻度。实验时，要根据试件所需载荷的大小，选择合适的测 力度盘，并在摆杆上挂上相应重量的摆锤即可。 加载前，测力针应指在度盘上的“零”点，否则必须加以调整。调整时，先开动电 动机 36，将活动平台 10 升起 5～10 毫米左右，然后移动摆杆上的平衡铊 24，使摆杆保 持铅直位置。转动螺杆 28 使主动针 20 对准“零”点，然后轻轻按下测力度盘中央的弹 簧按钮并把从动针拨到主动针右边附近即可。为何要先升起活动平台才调整零点的原 因，是由于活塞、小横梁、活动立柱、活动平台和试件等有较大的重量。这部分重量必 须消除，不应反映到试件荷载的读数中去，只有这样才能避免测力读数的误差。而要消 除自重必须工作油缸里要有一定的油压先将它们升起才能消除，这部分油压并未用来给 试件加载，只是消除升起部分的重量。 3、绘图部分 在试验机上，连有一套附属装置，可以在实验过程中，自动地画出试件所受载荷与 变形之间的关系曲线，这种装置称为自动绘图器。自动绘图器 37 装在测力度盘的右边
由绘图笔，导轨架、滚筒、擎线和坠铊等组成。绘图纸卷在滚筒上，水平螺杆运动方向 为力坐标P,滚筒转动方向为变形坐标△L。试件受力时，绘图笔便会自动地把拉伸图 (P一△L)曲线描绘在绘图纸上。由于线图的精确度较差，所以它绘出的图形只能作定 性的示范，不能当作定量分析。 4、操作部分 该部分主要由进油阀32、回油阀33、启动按纽39、停止按钮38、电源开关等组成 进油阀的作用是将油箱里的油送至工作油江。进油阀门开得大，表示压力油送到工作油 缸里的速度快，也就说明试件受力大，变形快。实验时要严格控制进油阀门的大小，保 证荷载指针均匀地转动。回油阀的作用主要是使试件卸载，实验完毕后，须打开回油阀， 使工作油缸里的油流回油箱。万能试验机的具体操作方法如下： 二、操作规程 1、检查机器：检查试件夹头形式和尺寸是否与试件相配合：各保险开关是否有效： 自动绘图器是否正常：进油阀与回油阀是否关紧。 2、选择度盘：根据试件的大小估计所需的最大载荷，选择适当的测力度盘。配置相 应的摆锤，调节好回油缓冲器。 3、指针调零：打开电源，开动油泵电动机，检查机器运转是否正常。关闭回油阀 拧开进油阀，缓慢进油。当活动平台上升少许（约10m)后，便关闭进油阀。移动平衡 铊使摆杆保持垂直。然后调整指针指零。 4、安装试件：做压缩试哈时必须保特试件中心受力，将试件放在下夹板的中心位胃 安装拉伸试件时，须开动下夹头的升降电动机，调整下夹头位置，夹头应夹住试件全部 头部 注意事项：试件夹紧后，不得再开动下夹头升降电机，否则要烧坏电机。 5、进行试验：启动油泵电动机，操纵进油阀。注视测力度盘，慢速加载。操纵机器 必须专人负责，坚守岗位，如发生机器声音异常，立即停机。 6、还原工作：试验完毕，关闭进油阀，打开液压夹具，取下试件。拧开回油阀，缓 慢回油，将活动平台回到初始位置，将一切机构复原，停机。 §2一2扭转试验机 扭转式验机是对试样施加扭矩的专用设各。目前我室使用的是N[系列扭转试验机 它是采用伺服直流电动机加载、杠杆电子自动平衡测力和可控硅无级调速控制加载速度 具有正反向加载、精度较高、速度宽广等优点。其外形如图2一3所示。最大扭矩1000Nm, 有四个量程，分别是0~100Nm、0~200Nm、0~500Nm、0~1000Nm。加载速度为0~36/min 和0~360/min两档，工作空间650mm。主要由加载部分、测力部分、自动绘图器和操 作面板共四部分组成。 一、加载部分 加载部分见图2一3，主要由伺服直流电动机9、减速齿轮箱8和活动夹头6组成。 加载机构由六个滚珠轴承支承在机座的导轨上，可以左右滑动。加载时，打开电源开关 直流电动机9转动，通过减速齿轮箱8的两级减速，带动活动夹头6转动，从而对安装
7 由绘图笔，导轨架、滚筒、擎线和坠铊等组成。绘图纸卷在滚筒上，水平螺杆运动方向 为力坐标 P ，滚筒转动方向为变形坐标ΔL 。试件受力时，绘图笔便会自动地把拉伸图 （P—ΔL）曲线描绘在绘图纸上。由于线图的精确度较差，所以它绘出的图形只能作定 性的示范，不能当作定量分析。 4、操作部分 该部分主要由进油阀 32、回油阀 33、启动按钮 39、停止按钮 38、电源开关等组成。 进油阀的作用是将油箱里的油送至工作油缸。进油阀门开得大，表示压力油送到工作油 缸里的速度快，也就说明试件受力大，变形快。实验时要严格控制进油阀门的大小，保 证荷载指针均匀地转动。回油阀的作用主要是使试件卸载，实验完毕后，须打开回油阀， 使工作油缸里的油流回油箱。万能试验机的具体操作方法如下： 二、操作规程 1、检查机器：检查试件夹头形式和尺寸是否与试件相配合；各保险开关是否有效； 自动绘图器是否正常；进油阀与回油阀是否关紧。 2、选择度盘：根据试件的大小估计所需的最大载荷，选择适当的测力度盘。配置相 应的摆锤，调节好回油缓冲器。 3、指针调零：打开电源，开动油泵电动机，检查机器运转是否正常。关闭回油阀， 拧开进油阀，缓慢进油。当活动平台上升少许（约 10mm）后，便关闭进油阀。移动平衡 铊使摆杆保持垂直。然后调整指针指零。 4、安装试件：做压缩试验时必须保持试件中心受力，将试件放在下夹板的中心位置。 安装拉伸试件时，须开动下夹头的升降电动机，调整下夹头位置，夹头应夹住试件全部 头部。 注意事项： 试件夹紧后，不得再开动下夹头升降电机，否则要烧坏电机 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 5、进行试验：启动油泵电动机，操纵进油阀。注视测力度盘，慢速加载 ．．．．．．．．．．．。操纵机器 必须专人负责，坚守岗位，如发生机器声音异常，立即停机。 6、还原工作：试验完毕，关闭进油阀，打开液压夹具，取下试件。拧开回油阀，缓 慢回油，将活动平台回到初始位置，将一切机构复原，停机。 §2－2 扭转试验机 扭转试验机是对试样施加扭矩的专用设备。目前我室使用的是 NJ 系列扭转试验机， 它是采用伺服直流电动机加载、杠杆电子自动平衡测力和可控硅无级调速控制加载速度， 具有正反向加载、精度较高、速度宽广等优点。其外形如图 2—3 所示。最大扭矩 1000Nm, 有四个量程，分别是 0～100Nm、0～200Nm、0～500Nm、0～1000Nm 。加载速度为 0～360 /min 和 0～3600 /min 两档，工作空间 650mm。主要由加载部分、测力部分、自动绘图器和操 作面板共四部分组成。 一、加载部分 加载部分见图 2—3，主要由伺服直流电动机 9、减速齿轮箱 8 和活动夹头 6 组成。 加载机构由六个滚珠轴承支承在机座的导轨上，可以左右滑动。加载时，打开电源开关， 直流电动机 9 转动，通过减速齿轮箱 8 的两级减速，带动活动夹头 6 转动，从而对安装
在夹头6和夹头5之间的试件施加扭矩。 操作面板的放大图见图2一4。面板上10为电源开关。加载按钮7（一组三个按钮）， 可控制试验机的正反向加载和停机。加载速度由速度范围开关4换档、用调速电位器6 调节。 1一度盘 2一指针 3一量程选择旋钮 4一操作面板 5一周定夹头 6一活动夹头 7一刻度环 8一减速箱 9一直流电机 10一机座 11一自动绘图器 12一调零微调旋钮 13一从动针拨动按红 图2一3扭转试验机外形图 1一电流表 2一记录器 3 3一速度表 4一快、慢档变速开关 b 5一电源指示灯 6一调速电位器 7一正、反转、停止按 记录器 反停 8一记录器指示灯 9一复位按钰 10一电源开关 图2一4 扭转试验机的操作面板 二、测力部分 测力机构为杠杆电子自动平衡系统，如图2一5所示。当试件受扭后，扭矩由固定 夹头4传递给测力系统。电动机正向转动使杠杆15逆时针转动，通过A点将力传递给变 支点杠杆29：电动机反向转动则杠杆15顺时针转动，通过C点将力传递给变支点杠杆 4
8 在夹头 6 和夹头 5 之间的试件施加扭矩。 操作面板的放大图见图 2—4。面板上 10 为电源开关。加载按钮 7（一组三个按钮）， 可控制试验机的正反向加载和停机。加载速度由速度范围开关 4 换档、用调速电位器 6 调节。 1—度盘 2—指针 3—量程选择旋钮 4—操作面板 5—固定夹头 6—活动夹头 7—刻度环 8—减速箱 9—直流电机 10—机座 11—自动绘图器 12—调零微调旋钮 13—从动针拨动按钮 图 2—3 扭转试验机外形图 1—电流表 2—记录器 3—速度表 4—快、慢档变速开关 5—电源指示灯 6—调速电位器 7—正、反转、停止按 钮 8—记录器指示灯 9—复位按钮 10—电源开关 图 2—4 扭转试验机的操作面板 二、测力部分 测力机构为杠杆电子自动平衡系统，如图 2—5 所示。当试件受扭后，扭矩由固定 夹头 4 传递给测力系统。电动机正向转动使杠杆 15 逆时针转动，通过 A 点将力传递给变 支点杠杆 29；电动机反向转动则杠杆 15 顺时针转动，通过 C 点将力传递给变支点杠杆
29。拉杆6上的拉力F通过刀口D作用在杠杆11的左端。杠杆11绕B支点转动使右端 翘起，推动差动变压器的铁芯10移动，发出一个电信号，经放大器24使伺服电动机23 转动，带动钢丝9拉动游铊21水平移动，当游铊移动，以B为支点的力矩达到平衡 Q×S=F×r时，杠杆11又恢复到水平状态，差动变压器的铁芯也恢复零位。这时差动 变压器无信号输出，伺服电动机 m% 23停止转动。由此可见，扭矩大 21 小与游铊的移动距离S成正比 10 与拉动载荷F成正比。钢丝9带 动滑轮22旋转，从而使指针8 偏转，偏转角度与游铊位移S成 正比。经过生产厂家专业标定 指针便可在示力盘上指示出扭矩 的具体数值 若需要变换示力度盘，转 动量程选择旋钮16，经过链条 5和锥齿轮14带动凸齿轮28 旋转，使凸齿轮轴上的不同凸 齿与变支点杠杆29上的不同支 点接触，这样便可改变杠杆29 上力臂比例，达到了变换测力 矩范围之目的。 三、自动绘图 对于扭转实验，要记录扭 矩M和扭转角中曲线，即M一Φ 曲线。绘图器由绘图笔19和滚 筒25等组成。绘图笔水平移动 图2-5测力系统示意图 量表示扭矩大小，在滑轮22带 直流电动制 2自整角发送机 3.4-夹头 动指针转动的同时，又带动钢 6一拉杆 一度盘8一指针9.20一钢纷 丝20使绘图笔水平移动。绘图 10一差动变速器铁芯11,15、27一杠杆12一调零旋细 滚筒的转动表示活动夹头3的 13、24一放大器14一锥齿轮16一量程选择旋细 17一自整角变压器18一传动齿轮19一绘图笔21一游轮 绝对转角，它是由自整角发送 22-滑轮23、26一同服电动机25-滚筒 机2给出转动信号，经放大器 28一凸齿轮29一变支点杠杆 13放大后输给伺服电动机26 和自整角变压器17，从而使绘 图筒转动。其转动量与试件的转角成正比。这样就会自动绘制出扭矩一转角 (M一p)曲线。 四、操作步骤和注意事项
9 29。拉杆 6 上的拉力 F 通过刀口 D 作用在杠杆 11 的左端。杠杆 11 绕 B 支点转动使右端 翘起，推动差动变压器的铁芯 10 移动，发出一个电信号，经放大器 24 使伺服电动机 23 转动，带动钢丝 9 拉动游铊 21 水平移动，当游铊移动，以 B 为支点的力矩达到平衡 QS = F r 时，杠杆 11 又恢复到水平状态，差动变压器的铁芯也恢复零位。这时差动 变压器无信号输出，伺服电动机 23 停止转动。由此可见，扭矩大 小与游铊的移动距离 S 成正比， 与拉动载荷 F 成正比。钢丝 9 带 动滑轮 22 旋转，从而使指针 8 偏转，偏转角度与游铊位移 S 成 正比。经过生产厂家专业标定， 指针便可在示力盘上指示出扭矩 的具体数值。 若需要变换示力度盘，转 动量程选择旋钮 16，经过链条 5 和锥齿轮 14 带动凸齿轮 28 旋转，使凸齿轮轴上的不同凸 齿与变支点杠杆 29 上的不同支 点接触，这样便可改变杠杆 29 上力臂比例，达到了变换测力 矩范围之目的。 三、自动绘图 对于扭转实验，要记录扭 矩 M 和扭转角Φ曲线，即 M—Φ 曲线。绘图器由绘图笔 19 和滚 筒 25 等组成。绘图笔水平移动 量表示扭矩大小，在滑轮 22 带 动指针转动的同时，又带动钢 丝 20 使绘图笔水平移动。绘图 滚筒的转动表示活动夹头 3 的 绝对转角，它是由自整角发送 机 2 给出转动信号，经放大器 13 放大后输给伺服电动机 26 和自整角变压器 17，从而使绘 图筒转动。其转动量与试件的转角成正比。这样就会自动绘制出扭矩—转角 （ M — ）曲线。 四、操作步骤和注意事项
1.估算实验所需要的最大扭矩，选择合适的量程 2.根据试样夹持端形状，选择合适的钳口和衬套， 3.装好自动绘图器上纸和笔，并打开绘图器开关 4.打开电源，转动调零微调旋钮12，使主动针对准零点，并把从动针拨至零位。 5.安装试件，先将试件的一端插入固定夹头5中，并夹紧。调整加载机构水平 移动，使试件的另一端插入活动夹头6中后再夹紧。 6.正式加载实验。根据需要将加载开关上的正转或反转按钮按下，逐渐调节变 速电位器6，使直流电动机转动对试件施加扭矩。 7.实验完毕，立即停机，取下试件，机器复原并清理现场 注意事项： 1.开机前要把调速电位器左旋到零点，以防开机时产生冲击力矩而损坏试验机 零部件。 2。要在停机下状态下，扳动“快慢档”变速开关进行变速。 3.施加扭矩后，禁止转动量程选择手轮。 4,实验要注意安全，.避免衣物被试验机拉扯环绕。 §2-3 引伸仪 引伸仪是测量试件变形的基本仪器。目前广泛应用的有杠杆式引伸仪，表式引伸 仪、应变式引伸仪等各种类型的引伸仪。虽然结构形式不同，但一般都由三个基本部分 组成：(1)感受变形部分一一用来直接与试件表面接触， 以感受试件变形的机构。(2)传递和放大部分 一把感受 到的变形加以放大的机构。(3)指示部分一 一指示或记录 变形大小的机构。下面主要介绍表式引伸仪一 百分表（千 分表) 百分表的构造如图26所示。其基本原理为测杆上、下 移动，通过齿轮传动，带动指针转动，将测杆轴线方向的 位移量转变为百分表（千分表）的读数。把百分表（千分 表)的圆周边等分成100个小格（千分表等分成200个小 格)，百分表指针每转动一圈为1m,每格代表1/100mm(千 测头 分表指针每转动一圈为0.2m,每格代表1/1000mm)。 图2-6百分表结构图 §2一4电阻应变片和电阻应变仪 一、电阻应变片和应变花 10
10 1．估算实验所需要的最大扭矩，选择合适的量程。 2．根据试样夹持端形状，选择合适的钳口和衬套。 3．装好自动绘图器上纸和笔，并打开绘图器开关。 4．打开电源，转动调零微调旋钮 12，使主动针对准零点，并把从动针拨至零位。 5．安装试件，先将试件的一端插入固定夹头 5 中，并夹紧。调整加载机构水平 移动，使试件的另一端插入活动夹头 6 中后再夹紧。 6．正式加载实验。根据需要将加载开关上的正转或反转按钮按下，逐渐调节变 速电位器 6，使直流电动机转动对试件施加扭矩。 7．实验完毕，立即停机，取下试件，机器复原并清理现场。 注意事项： 1．开机前要把调速电位器左旋到零点，以防开机时产生冲击力矩而损坏试验机 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 零部件。 ．．．． 2．要在停机下状态下，扳动“快慢档”变速开关进行变速。 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3．施加扭矩后，禁止转动量程选择手轮 ．．．．．．．．．．．．．．．．。 4．．实验要注意安全，避免衣物被试验机拉扯环绕 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 §2－3 引伸仪 引伸仪是测量试件变形的基本仪器。目前广泛应用的 有杠杆式引伸仪，表式引伸 仪、应变式引伸仪等各种类型的 引伸仪。虽然结构形式不同，但一般都由三个基本部分 组成：（1）感受变形部分——用来直接与试件表面接触， 以感受试件变形的机构。（2）传递和放大部分——把感受 到的变形加以放大的机构。（3）指示部分——指示或记录 变形大小的机构。下面主要介绍表式引伸仪——百分表（千 分表） 百分表的构造如图 2—6 所示。其基本原理为测杆上、下 移动，通过齿轮传动，带动指针转动，将测杆轴线方向的 位移量转变为百分表（千分表）的读数。把百分表（千分 表）的圆周边等分成 100 个小格（千分表等分成 200 个小 格），百分表指针每转动一圈为 1mm，每格代表 1/100mm(千 分表指针每转动一圈为 0.2mm，每格代表 1/1000mm)。 图 2-6 百分表结构图 §2－4 电阻应变片和电阻应变仪 一、电阻应变片和应变花