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試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展歷史

更新時(shí)間:2019-04-01 08:39:41點(diǎn)擊次數(shù):

試驗(yàn)機(jī)是一種基礎(chǔ)工業(yè)的基礎(chǔ)而存在,所以試驗(yàn)機(jī)的出現(xiàn)也是與工業(yè)革命的發(fā)生同時(shí)發(fā)生的。最早的試驗(yàn)機(jī)是靜態(tài)試驗(yàn)機(jī),機(jī)械式加載。如:美國早在1869年由一位叫奧利森(Tinius Olsen)的工程師發(fā)明了一臺(tái)杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī),該試驗(yàn)機(jī)并在1880年申請(qǐng)了專利,這項(xiàng)專利名稱叫“一個(gè)普遍測(cè)試的機(jī)器”,也就是現(xiàn)在所稱的杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)(圖一)。


(圖一)

英國早在1880年生產(chǎn)出杠桿重錘式材料試驗(yàn)機(jī),其原理也就是采用砝碼加載的形式。1908年又生產(chǎn)出螺母、螺桿加載的萬能試驗(yàn)機(jī),這個(gè)也就是現(xiàn)在電子萬能試驗(yàn)機(jī)的雛形。在這些試驗(yàn)機(jī)上可進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗(yàn)。

再以后,瑞士Amsler公司生產(chǎn)出油缸上置式的萬能試驗(yàn)機(jī),具有操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、輸出力大的特點(diǎn),可完成拉、壓、彎、剪等靜態(tài)試驗(yàn)。這種結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)機(jī)目前仍有使用。    

約在90年前,瑞士的Amsler公司開發(fā)了液壓萬能試驗(yàn)機(jī),它利用液壓油的壓力對(duì)試件加載。這種試驗(yàn)機(jī)操作方便、作用力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積緊湊,至今這種試驗(yàn)機(jī)仍在生產(chǎn)和使用。它能進(jìn)行各種靜態(tài)試驗(yàn),但在加載的過程中不能進(jìn)行控制。在加載情況不同時(shí)所測(cè)得的數(shù)據(jù)將有差別。

因此,目前國際上和我國的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了試驗(yàn)時(shí)需在恒速率、恒負(fù)載速率和恒變形速率控制下進(jìn)行試驗(yàn),在這種情況下,原有的液壓萬能試驗(yàn)機(jī)已面臨更新?lián)Q代的命運(yùn)。國外已開發(fā)了在它原有的基礎(chǔ)上增加電液控制部分的電液控制液壓萬能試驗(yàn)機(jī)。這種試驗(yàn)機(jī)能滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。國內(nèi)各試驗(yàn)機(jī)廠也在積極進(jìn)行開發(fā)技術(shù)更為先進(jìn)的伺服技術(shù)水平的試驗(yàn)機(jī)。

在中國,杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)被引進(jìn)大概是在上世紀(jì)初,同濟(jì)大學(xué)建設(shè)初期,引進(jìn)一臺(tái)同濟(jì)編號(hào)為:440001的杠桿式拉伸試驗(yàn)機(jī)(圖二),目前,存放于同濟(jì)大學(xué)力學(xué)試驗(yàn)中心。這臺(tái)試驗(yàn)機(jī)上同時(shí)標(biāo)有“RIEHLE  BRCXPHILA16494”(圖三)的小字,通過檢索,發(fā)現(xiàn)這臺(tái)試驗(yàn)機(jī)是由位于美國費(fèi)城的理勒兄弟測(cè)試機(jī)械公司(Riehle Brothers Testing machines Company)生產(chǎn)。

圖二


(圖三)

澳大利亞阿德萊德大學(xué)(Uiversity of Adelaide)收藏的理勒兄弟測(cè)試機(jī)械公司1873年研制的臥式拉伸試驗(yàn)機(jī)(圖四)的資料。


(圖四)

同時(shí),也存放有一臺(tái)理勒杠桿拉伸試驗(yàn)機(jī)(圖五)。

(圖五)

在美國Purdue University(普杜大學(xué))存放的1893年理勒公司生產(chǎn)的杠桿式萬能試驗(yàn)機(jī)(圖六)。

(圖六)

美國藝術(shù)品拍賣市場(chǎng)宣傳的理勒杠桿萬能試驗(yàn)機(jī)的資料(圖七)。

(圖七)


我國第一臺(tái)萬能材料試驗(yàn)機(jī)是由鄧曰謨教授研制的。戰(zhàn)爭(zhēng)中誕生的中國近代機(jī)械工業(yè),從一開始就具有半殖民地半封建的特點(diǎn),中國民族資本創(chuàng)辦的企業(yè)一直處于帝國主義、封建主義和官僚買辦的重壓之下,境況十分艱難。直到20世紀(jì)上半葉,中國的機(jī)械工業(yè)仍然極為落后,主要的機(jī)器設(shè)備都是依賴進(jìn)口,機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造也大都由洋人把持。鄧曰謨就是在這種歷史條件下開始自己在機(jī)械工程領(lǐng)域的探索和奮斗的。    

1930年,鄧曰謨被聘為北洋大學(xué)教授。南京國民政府教育部規(guī)定,凡是工科院校必須建立實(shí)驗(yàn)室。但當(dāng)時(shí)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備幾乎全靠進(jìn)口,且價(jià)格昂貴,如一臺(tái)50000磅材料試驗(yàn)機(jī)需花費(fèi)15000多美元,而政府對(duì)學(xué)校的撥款極為有限。為了克服這個(gè)困難,鄧曰謨下決心自己設(shè)計(jì)、自己制造。1932年至1933年,鄧曰謨依托機(jī)械研究社,經(jīng)過一系列艱苦試驗(yàn),成功地設(shè)計(jì)制造出了材料試驗(yàn)室、水力實(shí)驗(yàn)室的一系列儀器設(shè)備,如油壓試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、水泥拉力機(jī)、流速計(jì)、混流水泵、兩級(jí)水泵、水輪機(jī)等,除了裝備北洋大學(xué)的材料試驗(yàn)室和水力實(shí)驗(yàn)室外,還供給山東大學(xué)、中山大學(xué)、河南大學(xué)、重慶大學(xué)、焦作工學(xué)院、河南水利專門學(xué)校及全國其他許多高校的有關(guān)實(shí)驗(yàn)室使用。其中50000磅材料試驗(yàn)機(jī)為當(dāng)時(shí)由中國人自己設(shè)計(jì)和制造的第一臺(tái)萬能材料試驗(yàn)機(jī),可以進(jìn)行有關(guān)材料機(jī)械性能的一系列靜力試驗(yàn)。    

解放初期到20世紀(jì)80年代,國產(chǎn)試驗(yàn)機(jī)基本上由國營企業(yè)生產(chǎn),這個(gè)時(shí)期生產(chǎn)的萬能試驗(yàn)機(jī)基本上是以度盤式動(dòng)擺試驗(yàn)機(jī)(圖八)為主,有少量的采用二極管搭建的伺服控制機(jī)型。                   

(圖八)

90年代初,開始有民營企業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)機(jī),萬能試驗(yàn)機(jī)開始有數(shù)碼管顯示加載力值的數(shù)顯萬能試驗(yàn)機(jī),隨后,由于電腦的普及,逐漸有屏顯萬能試驗(yàn)機(jī),并自動(dòng)畫出加載曲線(力——位移),這個(gè)時(shí)期,開始有電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),進(jìn)入到二十一世紀(jì),隨國家基礎(chǔ)建設(shè)及企業(yè)的改制,有更多的民營企業(yè)開始生產(chǎn)各類試驗(yàn)機(jī),電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)也更加普及,技術(shù)水平層次差距更大,但也促進(jìn)了試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展,競(jìng)爭(zhēng)也進(jìn)入白熱化狀態(tài)。隨試驗(yàn)項(xiàng)目的增多,有更多地企業(yè)開始專注專一、非標(biāo)試驗(yàn)機(jī)。    

這個(gè)時(shí)期的萬能試壓機(jī)主要以雙空間油缸下置六立柱結(jié)構(gòu)為主的電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)(圖九)為主。


(圖九)





萬能試驗(yàn)機(jī)也更專業(yè),有很多用戶使用更單一,主要以拉伸功能為主,拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)要求更準(zhǔn)確,與拉伸項(xiàng)目相關(guān)的數(shù)據(jù)要求更豐富,比如,金屬拉伸過程中,要求直接求取最大力下的延伸率等指標(biāo),要求試樣拉伸過程中不取引伸計(jì),等等。像儀器開發(fā)的電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī),采用單空間結(jié)構(gòu),雙面平推液壓夾具,這種結(jié)構(gòu)就是以拉伸為主要目的的萬能試驗(yàn)機(jī)(圖十)


(圖十)

還有因?yàn)樵囼?yàn)空間、操作位置、試驗(yàn)室空間、液壓油耗問題影響而專門設(shè)計(jì)的橫梁升降類型的單空間萬能試驗(yàn)機(jī)(圖十)。采用這種萬能試驗(yàn)機(jī),可以具有試驗(yàn)空間,但是整機(jī)高度卻可以很低,相比較單空間萬能試驗(yàn)機(jī)(圖十),整機(jī)高度可以縮小一半以上的活塞形行程,但是,試驗(yàn)空間卻可以和單空間萬能試驗(yàn)機(jī)的空間一樣,并且,液壓油的消耗量也可以大幅度降低。

僅供參考。



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