主题:【第二届原创作品大赛】持久试验机故障判断和排除方法浅析

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一、    简介
将试样加热至规定温度,沿试样轴线方向施加拉伸力并保持恒定,将试样拉至规定变形量或断裂,测定其蠕变或持久性能。

二、    原理
持久试验机主要由高温炉、温控系统、加载系统、平衡系统、报警系统、UPS组成,其中任何一个部件出现故障都会导致持久实验不能正常工作。
我单位共购进机械式和电子式持久试验机,型号分别为:机械式RC-1130C吴忠材料试验机厂和吴忠同力材料试验机厂生产;电子式为GWTA304深圳新三思公司生产。每年都有半年左右的时间进行高温持久试验,在多年的实际操作中,发现和解决了不少故障,下面就谈一谈排除持久试验机故障的几种方法:

机械式持久试验机结构原理图
电子式持久试验机与机械式基本相同,只是加载机构采用了电子式加载,
三、    故障情况
1、    加载机构
1.1接近开关的调节
故障现象:自动调平启动后,不能停止,反复上下调整
原因分析:接近(光电)开关位置变动及延时继电器调整不对,当接近开关位置发生变动后,
无触点接近开关共有两支,安装在主机上部的横梁上,并对称与杠杆尾部左、右边。位置高的接近开关,用于试样的收缩方向的位置控制,位置低的用于试样伸长方向的位置控制。
调平动作的准确性取决于杠杆两侧上金属片的相对位置,而这一相对位置又是根据指针对准刻度尺上的刻线来调得的,当试样伸长时,指针失平至刻度尺下刻线,电机即应转动,而使指针上升,直至水平刻线停止,试样收缩时,指针则反向失平至刻线尺上刻线,电机也应立即旋转,而使指针下降,直至水平刻线停止。杠杆失平位置恢复到水平位置的时间分别由上下延时继电器来控制。
接近开关的位置过近以及延时继电器的延时调整时间过长,致使指针未停在平衡位置处,致使调平装置反复进行调平。
光电偶合开关,如果杠杆移动时带动一金属片同时移动,那么当金属片挡住光电偶合开关时,通过上下两个继电器吸合动作使电机转动,这样就达到自动调平的目的。光电偶合开关装在主机的二级杠杆保护罩内,呈竖列一字排列,调平动作的准确性取决于杠杆下部的金属片与光电偶合开关的相对位置,而这一相对位置又是根据指针对刻度尺的位置来调得的,试样伸长时,指针失平至刻度尺下刻线,电机即应转动,而使指针上升,直至水平刻线停止,试样收缩时,指针则反向失平至刻线尺上刻线,电机也应立即旋转,而使指针下降,直至水平刻线停止。
调整时,可先松开调整架上的螺钉,然后根据刻线尺的起止位置进行调整。当杠杆处于水平位置时,杠杆下部的金属片都不进入光电偶合开关的中间,电机不转动。

1.2装夹试样时,上调过度
故障现象:手动调整时,调整方向相反,向下旋转手轮时,砝码亦向下移动,反之同。
原因分析:属于逆时针旋转手轮过量,将一级杠杆抬起,致使出现上述情况,需立即顺时针摇回,否则会导致机构的损伤。

1.3手动与自动控制的切换问题
故障现象:装夹试样过程中,在由手动切换到自动过程中,烧保险管或烧毁电机,设备断电
原因分析:在需调整位置处,进行时,由于电机要马上启动,造成单相启动电流过大,致使烧保险,甚至烧毁电机
手动将试样调整至平衡位置,再进行手自动切换,并对电机控制系统加以改造,加装断路器及过载保护装置。

1.4二次杠杆的加载到位
故障现象:加载主负荷不够或不能加载主负荷
原因分析:此问题不易察觉,二次杠杆的滚花手把未旋转到极限位置,致使在试验过程中,因为试样的长短发生变化,导致二次杠杆未能全部加载到位

1.5砝码添加与卸载
故障现象:在加卸载过程中,因试样受到冲击试验意外结束
原因分析:在加卸载过程中,未考虑平稳加载,使试样受到冲击,增加意外因素。
为使施加负荷平稳避免人为造成的冲击力,
在一次杠杆单独使用时,可将缓冲阀托盘升至极限位置,将所需的主负荷砝码预先放置在托盘上,然后在摇下托盘至下极限位置,这样所需的砝码即可十分平稳地一次加在长吊杆砝码盘上。
两级杠杆联用时,可预先逆时针转动滚花手把使长吊杆砝码盘上的指针超前刻尺上刻线0.5~1.0mm,然后可在短吊杆砝码盘上施加初负荷,在长吊杆砝码盘上施加所需的主负荷,(这时的主负荷尚未作用在试样上)。当试验程序进行到要将主负荷平稳地作用到试样上的时候,可将控制转为手动控制,并调整杠杆向下,直到长吊杆砝码盘上的指针离开原来位置0.5~1.0mm为止,紧接着,释放滚花手把至下极限位置,再将控制方式调为自动,使用自动调平功能使主负荷平稳加载到位,卸荷过程与此相反。

1.6缓冲阀的使用
容易出现的问题:对缓冲器未进行相应的调整
油缓冲器中的缓冲垫由油缸内弹簧撑至一定的高度,以保证足够的缓冲距离。当试样断裂后,长吊杆砝码首先落在缓冲垫上得到缓冲,随即砝码缓慢而平稳地加在托盘上,吸收了震动,避免了损伤。
因为长、短吊杆砝码盘可以调换使用,而且两根杠杆的支点位置又不相同,所以在做持久试验时应注意下述使用方法:
持久试验
(1)    单独使用一级杠杆时:
应将前、后两只托盘均摇至下极限位置
(2)    两级杠杆联用时:
应使后托盘仍处于下极限位置,并将前托盘升起而高过后托盘约10mm(此时后托盘低于前托盘)
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2、    温控系统
2.1三段炉温控制方法:调节高温炉与试样间的相对位置;调节上下炉堵
故障情况:上中下三段温度相差较大,且无法调节至试验要求的范围内
原因分析:
(1)试样与加温炉的相对位置不合适,试样未处在加温炉的均热带中心,过高或过低都会致使控温精度不准确;
可根据杠杆处于水平时的试样中心和加温炉的高度做适当的计算,先将定位套移至相应的高度(加温炉均热带中心一般在高于炉子中心的20mm处),并固定在立柱上,再下降炉子靠在定位套上,从而保证了试样计算长度的中心与加温炉均热带中心的重合
电子式高温炉调整时要先作好要移动的位置标记,然后取下高温炉(或用人托住高温炉),用内六角扳手调整“高度调节夹块”移动支架到所需位置。
(2)热电偶热端未紧贴试样的表面,或与其裸露部分与加温炉内拉杆及支架等金属部分接触,
认真地捆绑热电偶,不仅应使其热端紧贴试样的表面,还应采取防止炉壁热辐射的措施,特别要注意检查热电偶在捆绑后各种短路的可能。
(3)温控仪表的设置错误,
温控仪表的设置错误一般会出现以下情况:
升温速度比原来慢很多,可能是设置错或炉丝断;
温度不受控,一直往上冲,参数设置不正确或可控硅击穿;
温度不能稳定在设置温度,一般是由于控制参数不佳或丢失,重新自整定重新找到合适的控制参数
(4)热电偶的正负极接反
将K分度号的热电偶传感器接在传感器的连接端子上,连接好后要判断方向,做法是用手捏住热电偶的端头,看温控表的温度是否在往上升,如发现是在下降,则说明热电偶正负极接反了,只需将两根线掉转过来一下就可以

3、    控制装置
3.1电子式装载试样的力值清零
故障情况:试样在试验主负荷加载开始后不久被拉断
原因分析:在有负载的情况下按下电子式持久试验机控制盒上“试验力清零”按键,导致试验力变大(但软件中的显示还是设定值),使试样加载了超过设定试验力值的负荷。

3.2水冷循环装置:定时换水
容易出现的问题:水冷效果不好
原因分析:考虑到节约用水及上下排水的问题,我单位采用的是循环水冷系统,但在700℃以上的试验中,水箱中的循环水水温也逐步提高,可采用定期换掉水箱中的水或在水箱中放置冰块或其他制冷物

3.3手动卸载(试验结束后或停电后)
故障现象:在试验结束后,按试验前的设定,试验结束时应卸载,但只短暂卸载后,又开始缓慢加载试验
停电一段时间后,再通电时发觉试样上已加载上较大的力
原因分析:试验结束后只短暂卸载初步判断为软件设计问题(经查此问题为试样未断受力变形后,本身的弹力所引起的弹性回弹),停电引起的加载问题是因为炉温下降,试样收缩引起的,
解决措施:试验结束后及发现停电后,应及时进行卸载,
试验结束时,上升下拉杆至整个拉杆松动,并取下下拉杆插销,并关闭主机电源
发现停电后,打开主机下部前面的应急窗,用备用手柄,插到大皮带轮上,转动皮带轮,就可实行手动卸载。

4、    其它
4.1注意炉体的倾斜问题
现象:在调整加温炉位置时,托炉子的人互相协调不到位,导致炉子未调整到位,出现倾斜状况,会导致炉温不均匀
建议调整前先确定要移动到的位置后,卸下高温炉,调整支架到确定好的位置后,再安装高温炉。

4.2相关调整按键、旋钮的标记问题
现象:机械式试验机的二次杠杆的加载旋钮,每次都要试一下才知道往那边扭才是升降;1130C的电源开关也是未注明;电子式试验机热电偶的上中下接线处也未标明。

4.3 UPS故障
故障现象:于凌晨时间,电子式持久试验机电源总开关跳闸,试验机断电停止试验
原因分析:通过查找试验数据,发现数据记录曲线终止在某一时刻,温度—时间曲线以及力—时间曲线为正常试验时的状态,终止处曲线无波折。
由于UPS负责计算机及主机电源,不负责对温控系统及加温炉的供电,在人为断掉总开关时,软件在UPS上午供电下仍能继续工作,温度—时间曲线中无温度数据的更新,但力—时间曲线仍在记录,可以看出力随温度的下降在发生变化。此为UPS正常工作时出现断电后应该出现的情况
而本故障温度—时间曲线以及力—时间曲线同时终止,证明在跳闸后,UPS并未继续供电,软件也就随计算机断电终止运行了,由此可推断,跳闸为UPS引起,UPS故障后导致保护开关跳闸,而计算机、设备、加温系统一并断电。


由于本人能力有限,又只接触到此两类试验机,难免有不足遗漏之处,还望能与同行共同交流,共同进步。
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很不错!很不错!虽然不懂这玩艺,但写得简单易懂。只要是个人见解与感受。系统规范点就行!
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Last edit by chengjingbao
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原文由 lylsg555 发表:
应该发试验机版啊


主要是你哪门坎高,楼主还摸不进去,冬季可以代他转一下。我不介意的。
chengjingbao
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原文由 lylsg555 发表:
楼主能不能发些试验机的照片来呢?


我也是这个意思,楼主对版面操作的事有不懂的地方,敬请开口,本版主竭诚为您服务!
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