Жесткость испытательной машины. Использование экстензометров

Испытательная машина служит для деформирования испытываемых образцов при одновременном измерении линейной скорости их деформирования, силы, перемещения активного захвата и удлинения образца. Однако, казалось бы, такие простой принцип действия и цель использования прибора имеют очень важные особенности и характеристики. Непонимание деталей правильной эксплуатации прибора неизбежно ведет к некорректным способам проведения испытаний, а в итоге искажению результатов испытаний.

В данной статье остановимся на понятии жесткости испытательной машины.

Что определяет жесткость испытательного оборудования

Начнем с определения. Жесткость – это способность оказывать сопротивление деформации в ответ на приложенную силу. В универсальной испытательной машине, разрывной машине имеется значительное количество металлических деталей, механических и соединительных узлов, которые определяют и характеризуют жесткость всей установки в целом. Это общая жесткость силовой рамы машины и шарико-винтовой пары, редуктора, электродвигателя с соединительной муфтой, подшипников, шкивов, ременной или других передач, а также используемой при испытаниях механической  оснастки, захватов или приспособлений. Силовая рама прибора состоит из основания (станины) или неподвижной траверсы, активной или подвижной траверсы, верхней или неподвижной траверсы. Шарико-винтовая пара состоит из винта и гайки.

Так как жесткость машины есть характеристика сопротивляемости машины силовому воздействию, понятно, что она зависит от величины прикладываемой силы (нагрузки). Причем, чем выше оказывается нагрузка, тем ниже становится жесткость машины, в основном из-за прогиба траверс. В одноколонной машине используется одна шарико-винтовая пара, в двухколонной - используются две шарико-винтовые пары.

Как уже было сказано выше, прибор служит для испытаний образцов при определенной скорости их деформирования, а также измерений силы и их удлинения (деформации). Измерение в ходе механических испытаний удлинения образцов по датчику (инкрементному энкодеру) перемещения активной траверсы (датчик обычно устанавливается через виброгасящую муфту на винте машины) вследствие наличия жесткости машины приводит к появлению погрешности измерений. Это сопровождается искажением результатов при расчете абсолютного удлинения, относительного удлинения образцов, остаточного удлинения после разрушения. То есть чем выше прикладываемое к образцу силовое воздействие, тем больше оказывается погрешность измерений удлинения.

Одна из причин возникновения погрешностей при испытаниях

К сожалению, многие недобросовестные поставщики не указывают и не обращают внимания на этот важнейший показатель при испытаниях образцов. Предлагают клиентам приборы с косвенным измерением удлинения образцов по датчику перемещения траверсы или специально умалчивают о рассмотренной выше особенности. Результаты испытаний материалов выходят в протоколе с искажениями, с погрешностями. Это крайне негативно сказывается на всех последующих стадиях и процессах производства материалов, из которых в итоге изготавливаются промежуточные или конечные изделия. Поэтому  правильное производство испытательного оборудования и компетенции операторов, лаборантов или инженеров производств являются очень важными и ответственными.

Способы компенсации погрешностей, которые мы применяем

Учитывая, что по физической природе объектов невозможно сделать абсолютно жесткую систему, предлагаем пути снижения влияния жесткости машины на измерения:

• компенсация влияния жесткости машины за счет программного обеспечения Prof IT;
• имеет компенсационную таблицу связи между величиной силы и деформацией прогиба;
• производство траверс (станины) прибора с большим коэффициентом запаса прочности из материалов с высоким значением модуля упругости;
• использование экстензометров или измерителей продольной и поперечной деформаций, деформаций при прогибе, сжатии с прямым способом контроля изменений деформации рабочих участков образцов.

Многие европейские поставщики идут по пути уменьшения массы оборудования за счет применения сплавов из дюралюминия при производстве траверс. Однако такие материалы, а в итоге приборы, имеют низкое значение коэффициента запаса прочности и модуля упругости, как следствие, низкую жесткость.

Машины испытательные серий РКМ и РКМ svo учитывают вышеуказанные особенности как в части программного обеспечения, так и в части материалов, из которых изготавливаются приборы.