周紅衛(wèi)

（徐州天地重型機械制造有限公司，江蘇 徐州 221116）

1 方案的制定

（1）根據(jù)對橡膠塊檢測標(biāo)準(zhǔn)制定GB/T 1700-2001中的要求、分析。根據(jù)不同工作噸位橋梁支座及橡膠塊所具有的應(yīng)力參數(shù)，確定檢測設(shè)備的工作噸位。結(jié)合現(xiàn)有的裝備，我們首先測試500直徑以下的橡膠塊，對300T油壓機進(jìn)行改裝。

（2）對于測定的應(yīng)力—應(yīng)變參數(shù)，根據(jù)要求是需要連續(xù)變化的兩座曲線，即在不同的工作壓力下，橡膠塊的變形量，其中剪應(yīng)力—應(yīng)變的曲線是在一定的正壓力條件下，施加橫向壓力測定其變形量。

（3）根據(jù)以上的分析在對檢測試驗設(shè)備液壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，如圖1所示。

圖1 液壓系統(tǒng)改造圖

（4）在測量控制上考慮到精度及自動化程度的要求，采用計算機控制。即用計算機控制油缸的動作、工作壓力的設(shè)定、工作壓力—變形的連續(xù)曲線顯示及數(shù)值讀出、對檢測結(jié)果進(jìn)行保存打印、試件編號等一系列過程如圖2所示。

圖2 計算機控制測量

計算機作為上位機利用WIN系統(tǒng)作為平臺，采用組態(tài)編程原件，編制上下位機的通訊接口程序完成采樣，操作等測試要求。

壓力傳感采用0～10V輸出電信號，精度1‰，編碼器采用0～10V輸出電壓信號，精度1%。在工作過程上述傳感器除了被連續(xù)采樣外，同時其信號進(jìn)入比例溢流閥的放大器板作為反饋信號以便提高在檢測過程中的穩(wěn)定性及精確性。

（5）對于檢測剪應(yīng)力-應(yīng)變的液壓系統(tǒng)及計算機控制原理與測定正壓力—應(yīng)變的原理相同，根據(jù)要求位移傳感器采用電阻式0～10V輸出精度1%產(chǎn)品，檢測時根據(jù)工件直徑不同，沿水平油缸施力方向軸線，固定在橡膠塊的邊緣，進(jìn)行參數(shù)測定。

2 原理分析

（1）液壓系統(tǒng)分析：由于油箱上置于壓力機的頂部，油泵采用25SCY14-1B變量油泵，在主缸下行時，液控閥向主缸沖液。在高壓加壓時，油泵小流量供液。直動式電液比例閥在測量過程中起到連續(xù)加壓作用。由齒條帶動的編碼器在橡膠塊壓力不斷變化的情況下，采集到的變形量，然后輸送下位機PLC而上傳給上位機，計算機在顯示屏通過程序運行顯示應(yīng)力—應(yīng)變連續(xù)變化曲線。在上位機中可以把試驗曲線保存或打印。并根據(jù)不同直徑的橡膠塊，在計算機中設(shè)定實驗壓力值，保壓時間，加壓時間等參數(shù)。橫向剪應(yīng)力—應(yīng)變曲線原理同正壓力—應(yīng)變。只是在一定的正應(yīng)力狀態(tài)下，橫向加壓由電位器、傳感器測定變形量，在計算機上也可得到一組連續(xù)變化曲線如圖3所示。

圖3 液壓分析圖

（2）采用計算和控制比例加載試驗檢測，實現(xiàn)機電一體化。可方便地通過計算、測控系統(tǒng)設(shè)定和檢測多種不同負(fù)荷下的實驗曲線，顯示和打印，檢測過程的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人機對話，自動化程度、檢測可靠性、測試參數(shù)、控制精度得到很大提高，操作條件極為便利。

（3）計算機控制電液比例技術(shù)的運用，使檢測數(shù)據(jù)與控制基于機-電-液模擬對應(yīng)原理。根據(jù)檢測要求應(yīng)力—油壓—電壓的模擬關(guān)系，應(yīng)力=油壓×活塞面積=電壓×模擬參數(shù)×活塞面積，檢測應(yīng)力通過電液比例液位控制，液壓系統(tǒng)工作油壓的變化通過壓力傳感器將檢測的油壓轉(zhuǎn)化為電信號，送入計算機并按有關(guān)算法程序進(jìn)行處理，即可間接得到檢測過程中要求的應(yīng)力曲線。

（4）位移傳感器檢測到在加載過程中橡膠塊的變形，用油壓的位移量間接檢測橡膠塊的變形量，并把此值轉(zhuǎn)換成電信號送入計算機，按照有關(guān)程序算法進(jìn)行處理，間接得到應(yīng)變量的點。然后通過計算機有關(guān)算法，以應(yīng)力-應(yīng)變?yōu)樽鴺?biāo)，繪出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

（5）剪應(yīng)力-應(yīng)變的測定同正應(yīng)力-應(yīng)變的檢測原理基本相同，只是剪應(yīng)力-應(yīng)變在檢測中是在一定正應(yīng)力值下進(jìn)行的。因此檢測中要求穩(wěn)定保證正應(yīng)力狀態(tài)是很重要的，也就是使油壓以一定的壓力值×活塞面積得到正應(yīng)力壓緊橡膠塊，而另一油壓橫向施加載荷間接測定剪應(yīng)力-應(yīng)變。

3 效果

（1）該設(shè)備改裝后，經(jīng)由徐州市技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局試驗所進(jìn)行測驗，壓力誤差達(dá)到5‰，位移誤差1%，并且順利通過了江蘇省交通廳有關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)許可的資質(zhì)審查。

（2）在實際使用中的計算機界面設(shè)置清晰方便檢測曲線連續(xù)準(zhǔn)確，操作方便。

（3）改造后的檢測設(shè)備成本低。