JL-50000型仪器化落锤撕裂试验机

JL—50000型（仪器化）落锤撕裂试验机

一、设备名称：JL—50000型（仪器化）落锤撕裂试验机

二、设备用途：

该试验机是用来完成对铁素体钢进行落锤撕裂试验（简称DWTT试验方法）的 设备。

其能量调整方式：A）改变落锤提升高度；

B）调整配重块的数量。

三、适用标准

1.依据标准：GB/T8363—2007«铁素体钢的落锤撕裂试验方法»

2.参考标准：ASTME604—83«金属材料动态撕裂试验方法»

GB/T2611《试验机通用技术要求》

SY/16476-2000《输送钢管落锤撕裂试验方法》

API 5L3«美国石油学会建议方法»

ASTME436—80«铁素体钢落锤撕裂试验标准方法»

四、主要技术参数

1、 冲击能量：50000 J ； 小冲击能量10000J（满足钢级X80、厚度6-50mm试样的冲击撕裂能量。）

2、冲击速度：5m/s-7 m/s

3、主锤体质量：784.4㎏

4、主锤体质量误差：±1%

5、砝码质量及件数：

a.20㎏/块、20块（400㎏）

b.19.63㎏/块、2块（39.26㎏）

6、砝码质量误差：±0.5%

7、落锤总重量：1223.66 kg（其中砝码重439.26㎏）

8、落锤锤刃曲率半径：R25 mm（GB8363）

9、支座钳口曲率半径：R20 mm（GB8363）

10、落锤锤刃中心线应与支座跨距中心一致：偏差±1mm。

11、锤头提升高度：0～2800 mm

12、落锤试验使用高度：1300～2500mm

13、提锤速度:约3m/min

14、落锤锤刃及钳口支承面的洛氏硬度：≥HRC 58-62

15、试样规格：（300±5）×（75±1.5）×（3-40）mm

16、试样支座跨距：254±1.5mm（GB8363）

17、自动送样周期：≤ 10 s
18、设备外观及涂漆

满足TZS922《涂装通用技术条件》和TZS923《防锈通用技术条件》的要求

19、试验机外形尺寸：1800×1600×5500 mm

20、电源：三相四线制，电压380V/AC 50Hz

电流：20A，波动不大于10%

试验机功率：主电机：3 kw

21、试验机总重量约：9800 kg

五、基本结构

主机系统是由圆形滑柱导轨及方管门式框架、爬梯、底座、缓冲装置、支座、钳口、落锤、落锤提升机构，挂脱锤机构，安全防护装置，送样、定位及试样取出机构等组成。在框架上设计悬梯和围栏，为维修人员到主机顶部作业时提供安全保证。整机结构设计合理、刚性高、外形美观等优点。

1、机架结构：是由底座、顶板、刚性方形立柱、圆形滑柱（采用45号无缝钢管，调质后经高精度外圆磨加工而成）、高强度的圆环链条、滑轮等组成。落锤及挂脱锤机构沿其滑柱上下移动，完成落锤高度的提升动作。

试验机具备试样缺口自动对中装置，以确保在试样从低温槽中拿出至冲断时间在10s以内。

2、支座钳口：支承试样的支座，钳口及其调整板安装在滑柱中间的底座上面，可根据试样的尺寸变化进行跨距调整（跨距为254mm出厂时已调整好）。

3、缓冲装置：液压缓冲装置安装在底座上两滑柱之外侧，用来吸收落锤冲断试样后的剩余能量。

4、落锤：由锤体，配重块、冲击锤刃等组成。

5、自锁式挂脱锤机构：由动横梁、自动挂锤、自动锁紧机构等组成，具有挂锤动作到位检测及失电自锁功能。（保证吊钩没有被锁芯锁紧时锤体不会被提升）。

6、提升机构：本部分安装在主机机架的右侧。由制动电机与减速机、光电编码器、卷筒等组成，用来携锤运动及提升高度的设定（锤体高度或冲击能量可任意设定）。该提升电机为电机与减速机一体结构，使用中国台湾先马公司的制动电机系统，配备德国伦茨制动器。配置蜗轮、蜗杆减速机变速（具有体积小、效率高、输出扭矩大、自锁等优点）。在锤体提升过程中突然断电时，电机制动、蜗轮蜗杆自锁装置的会双重作用，保证锤体不下滑、不跌落，确保了试验的安全。

7、安全防护装置：本试验机有三种安全防护措施。

a、安全保险销机构：装在主机机架前两方形立柱上。当操作人

员调整支座钳口跨距位置时，应将落锤提起，使落锤底板下面高于保险销上面5~10mm时停止提升，然后推出两保险销。此时整个试验机断电，起到保护工作人员安全的作用；当调试工作完成后，将两保险销恢复到初始位置，此时试验机通电。

b、安全防护网架：网架的一半固定于机架底座上，另一半为活动件，可随时打开或关闭，打开时试验机自动断电，关闭时试验机电源自动接通。防护网架的作用是防止断裂后的试样飞出损伤工作人员，主机的左、前、右三个方向应设有高度不低于两米的钢板防护墙，防止飞物伤人，并防止非工作人员进入落锤运行空间造成意外事故。

c、采用了美国迈特的提升、减速技术（前五。6已述及）。

8、自动送样、卸样装置：

a、自动送样系统采用PLC可编程控制器系统控制，在做试验前，在触摸屏上输入板材厚度，即可达到试样移动距离，以满足不同板材厚度的冲击试验。

b、自动送样系统采用步进电机驱动机械手自动送样，试样缺口可自动定位。试样送到位后，在钳口位置装有防试样倾斜的装置，并可通过调整该装置的前后位置来满足不同厚度试样。

c、自动送样运行为直线往复运动，通过输入不同试样厚度后，可自动调整送样距离，将试样送至落锤的打击中心，将试样准确无误的固定在冲击位置，完成对试样的定位。

d、在自动送样机构发生故障时可采用手动把柄推动机械手，达到试验的要求。

9、冲击完成，断裂后的试样将按照试样回收装置的滚道自动取

出。

10、自动送样到位至冲断试样时间≤10s

11、送料定位精度高于±1mm

12、锤体提升高度的限位：

a、在操作系统中预设了提升高度后，锤体会按指令信号提升到标准高度，一旦失控将会声光报警，提醒操作人员的注意；

b、在试验机的顶高，我们设计了两道电控限位，可以安全的控制试验机的锤体提升高度。

六、测控系统

分PC(A配置)和PLC(B配置)两种测控系统

A配置：

a、品牌电脑一台19"宽屏平板液晶显示屏 (模拟和数字接口)

b、配置打印机：Hp A4激光打印机

c、微软正版主流中文操作系统、办公软件及正版杀毒软件各1套；

d、程控软件1套

系统简述：

1、通过键盘输入试验参数：落锤质量m、当地重力加速度 g、

冲断试样所需的预设能量W：由计算机通过运算确定落锤高度。

2、使用鼠标点击启动升降系统，完成落锤提升高度“零点”的确认及编码器信号输出量的起止采集程序。达到落锤提升的预定高度，等待释放。

3、送样到位后鼠标点击屏幕上落锤释放按钮，完成落锤动作。

4、通过计算机软件的采集、计算、显示出该次试验件所承受的冲击能量。

B配置：

5.7英寸触摸屏操作与数字显示系统1套

本系统采用可编程控制器（PLC）及驱动元件组成进行控制，人机界面5.7"触摸屏操作与显示，为方便用户使用另配置手动操作按钮1套，试验机将按PLC给出的指令完成试验动作，并显示试验结果。操作简捷、读数方便，工作效率高，使用 。电控系统设有声光报警功能，出现故障后控制系统能及时报警。

七、几点说明：

1、冲击速度（m/s）：是指落锤刃与试样上面接触瞬间所具有的 冲击速度。

2、冲击能量（J）：是指落锤与试样接触瞬间所具有的 能量。即冲击速度所对应的能量。

3、载荷（KN）：是指冲击过程中，试样所承受的 载荷峰值。

八、能量测试控制系统介绍：

1、综述

落锤撕裂试验机仪器化能量测控系统是为落锤材料试验机研制的 测控系统，该系统可以与多种不同规格的落锤试验机配套使用。系统通过微机程序预设落锤提升高度的控制、预设试样的厚度所需的冲击能量后，并自动计算出试样挞置钳口适当位置的距离，落锤冲击前 速度的测定以及冲击过程中试件所受载荷的实时监测，能准确地给出冲击能量的大小和冲击过程中试件吸收能量的变化曲线，为试验提供准确可靠的测试数据。系统软件采用当前流行的虚拟仪器技术进行设计，软件界面美观大方、操作方便快捷。

落锤材料冲击试验机简图落锤材料试验机的原理简图，如下图所示。

1―提升电机；2―顶板；3―落锤导轨；4―落锤；5―冲击刀刃；

6―冲击试件；7―试件支座；8―缓冲块；9―地基

2、系统技术指标

系统满足GB8363-2007铁素体钢落锤撕裂试验方法、ASTME604-83金属材料动态撕裂试验标准试验方法、ASTME436-2003(Re1997)铁素体钢落锤动态撕裂试验标准方法、API RP 5L3-1996管线管落锤撕裂推荐作法等标准的相关要求。

系统主要技术指标如下：

落锤提升高度的分辨率： 1mm

响应频率：1-3000Hz

系统采样频率（数据采集分辨力）：≥200kHz

系统模数转换器位数： ≥12位

测力传感器精度：≤1.5％

测速传感器变送器响应时间：≤0.2ms

测力传感器放大器频率响应： ≥60kHz

落锤提升高度的控制精度（与标称值允差）：±10mm

冲击载荷、冲击速度和吸收能量的瞬时分辨力： 0.005ms

系统硬件功能：

l 测量并控制落锤落锤提升高度：利用安装在落锤提升电机上的传感器 测试落锤的提升高度，测试精度可达±1mm，控制精度一般可保证在±5mm以内平；

l 测量落锤冲击速度：利用速度传感器测试出落锤冲击试样前一刻的速度；

l 测量落锤冲击试样过程中所承受的载荷：利用专门为落锤试验机研制的冲击测力传感器（该传感器安装在落锤刀刃与落锤锤体之间）测试落锤冲击试样过程中试样所承受的载荷－时间曲线；

l 数据采集：利用国外进口的高性能、高采样率数据采集卡采集冲击过程中落锤所承受的载荷－时间曲线，保证在很短的冲击过程中有足够多的采样点数，确保能量变化曲线的真实性

系统软件功能：

l 数据分析：该测试系统配有较强的软件分析功能，满足用户提出的对数据处理的要求，给出数据处理结果；

l 数据处理结果显示：通过软件数据分析，测试系统可以得出本次试验的预置能量、冲击能量、吸收能量、冲击速度、冲击时间、 载荷、 载荷时的能量、 载荷时的变形、载荷－时间波形以及能量－时间波形等，并且可以通过打印机打印输出；

l 报告自动生成：每做完一次试验都可以自动生成一个检测报告，该报告包括了上条中的测试结果数据以及相关的试样尺寸、牌号、编号、温度、环境温湿度等情况；报告可以存取，方便查阅；报告为自动生成（除剪切面积百分数外），不需用户填写；

l 数据库功能：关键数据如预置能量、冲击能量、吸收能量、冲击速度等可以通过主界面上的一个按钮保存到EXCEL中的同一个文档中，每次试验占一行数据，顺序排列，更方便数据的保存、查找、对比等；

l 光标读数：软件提供光标读数功能，可以测出曲线上任意一点的坐标值；

l 图像缩放：软件提供曲线所选定区域的任意比例缩放功能，方便分析；

l 数据拷贝：曲线和数据可以方便地复制拷贝到Word文档中，由用户做成自己满意的测试报告；

l 控制功能：通过软件可以给出多个控制信号，对落锤的提升、停止、冲击，进料机构的进料等进行控制。

l 控制功能：通过软件可以给出多个控制信号，对落锤的提升、停止、冲击，进料机构的进料，出料小车的进出等进行控制。

l 设备有配的软件系统能适应网络工作环境。留有通讯接口能够与需方服务器相连，实现数据的上传下达。数据传输协议满足以下三者之一

① RS485/232串口协议

② TCP/IP协议

③保存到本地Access表

l 所有操作采用人机对话方式，可汉化

l 在突然停电状态时有自我保护装置及自动保存数据

3、系统组成

冲击能量测控系统由编码器、光电传感器、冲击力测试传感器、动态测量仪、A/D数据采集系统、数据分析系统、计算机、打印机等组成，其功能框图见下面图1所示。

图1 测试系统框图

4、测试原理