[摘要]介紹了材料試驗機受力同軸度檢測技術的發展過程‚根據工作實踐提出了正確檢測和計算受力同軸度的方法。　

1、引言：對于任何形式施加軸向拉力或壓力的拉力試驗機、試驗機、拉壓疲勞試驗機、蠕變持久強度試驗機等‚都要求其保證施加力的軸線與試樣軸線相重合‚即要求試驗機不僅要具有較小的機械偏心量‚同時‚該試驗機系統要具有足夠的受力同軸度（以下簡稱同軸度） 。這樣才能保證試驗數據的準確可靠‚否則會使試樣受到偏心載荷的作用而導致試樣提早斷裂。為此‚研究和檢測材料試驗機試樣受力后的同軸度始終是令人關心的問題。

2、同軸度檢測技術的發展 為了測定試樣受力時的同軸度‚人們采用了許多的方式方法進行檢測。如幾何法:
  1）選用一定長度和直徑的校驗試棒略加施力‚而后用百分表相對兩支柱‚檢查校驗試棒在兩支柱間的平行性與傾斜度;
  2）用象限水平儀檢測校驗試棒的傾角;
  3）將已加工好的一完整試樣從中部切斷‚分別裝在試驗機的上下夾頭上‚測其試樣的對中性、傾斜性等。這種檢測方法在機械加工與裝配保證后‚測試結果基本能夠令人滿意‚但由于此法人為的影響因素較大‚目前已基本無人使用。

隨著科學技術的不斷進步‚人們已采用了高準確度的電子引伸計、應變同軸度傳感器‚甚至已有人研制出應力應變傳感器‚即在一次裝夾或兩次裝夾的情況下‚同時測出同軸度和所施加的負荷值‚這無疑給檢測、檢定工作帶來了極大的方便‚同時也提高了檢測、檢定的準確度‚減少了人為因素的影響。

3、同軸度與機械偏心量 同軸度顧名思義是試驗機在承受一定軸向負荷的條件下‚試樣的幾何軸線與試驗機施加力的軸線的一致程度。而機械偏心量則是試驗機在非施力狀態下‚上下夾頭幾何中心的偏離程度。實際上‚試驗機的整個試樣施力系統是由多個環節和很多零件組成的。如:作動筒、上下法蘭盤、各種試樣夾持器、連接器、整機框架以及不同的夾持狀態等‚其在受到一定力的作用時‚都會比不受力前有所變化‚甚至變化較大。

因此我們認為‚材料試驗機機械偏心量的檢測是前提條件‚而試樣受力同軸度的檢測才是結果。根據國家計量檢定規程jj g139 - 1999“拉力、壓力和試驗機檢定規程”‚可以證明受力同軸度是力學計量檢定工作中的一個重要環節。

材料試驗機的同軸度大小成為金屬材料力學性能檢測質量的重要影響量。

4、同軸度的一般檢測方法

  1）檢測試棒的選擇 同軸度檢測試棒的選用應與試驗機試樣夾持器相吻合‚ 試棒本身的同軸度公差為 0102mm。由于試驗機施加的負荷越大‚其系統同軸度越好‚所以在jj g139 - 1999“拉力、壓力和試驗機檢定規程”中對同軸度檢測施加的力值作了規定:一般為試驗機滿負荷的4 %。由于不同試驗機的額定負荷值不同‚試棒的承受能力相差很大‚為了保證檢測同軸度的準確‚試棒必須在彈性變形范圍內工作。這樣人們可以根據材料力學性能理論選擇不同彈性模量的材料‚如:鋼、黃銅、鋁合金等‚以適用于不同負荷的試驗機。

  2）同軸度檢測原理通常試驗機存在一定的不同軸性‚導致試棒在受力狀態時‚其橫截面上承受的應力是不均勻的‚附加了一定的彎矩‚故使試棒在拉伸過程中沿試棒軸向的各個方向上產生的應力是不同的。所以‚人們通過測量其每個方向的應變量大小而得知同軸度。則測量應變可以用各種引伸計或應變片電測法。

  3）同軸度一般檢測方法檢測時‚先將檢驗試樣夾持在夾頭上‚在試樣的對稱方向各裝一個電子引伸計‚ 加至zui大力的1 %時調零‚再施加試驗力至zui大試樣力的4 % ‚測量檢驗試樣相對兩側的彈性變形‚ 在相互垂直的方向上各測3次。檢驗時使用的zui大試驗力不應超過檢驗試樣的彈性極限。同軸度按下列公式計算。 e =δlmax - δl -δl×100 % 式中:δlmax ———在同一測量點‚檢驗試樣變形較大一側的變形值; δl -———在同一測量點‚同一次測量中‚檢驗試樣兩側變形的算術平均值。

5、同軸度檢測技術的發展由于材料試驗機對我國的國防工業‚壓力容器制造工業‚冶金及金屬材料科學研究領域有著重要作用‚所以人們對材料試驗機的力值準確度和同軸度兩大指標及電控性能的要求不斷提高‚此外隨著科學技術的不斷進步‚人們已經在諸多方面取得了可喜的成績。比如:用一只應力應變傳感器‚通過不同的組橋方法可以同時檢定材料試驗機試驗力和同軸度兩大指標。這種非電量測量法不僅實現了數字化測量‚簡便了傳感器裝夾‚而且大大提高了測量準確度。該檢測系統由應力應變傳感器和與之相配的校驗儀組成。應力應變傳感器是該系統的關鍵部件之一‚它是采用一個經過特殊熱處理工藝和機械加工的柱式彈性體‚并在不同位置上布貼十只經過標定合格的電阻應變片r1～ r10 ‚ 組成三個半橋測量和一個全橋測量的四個惠斯登電橋‚分別測量試驗力、軸向應變和兩個垂直方向上的彎曲應變。為了減少溫度漂移‚ 在傳感器的非受力部分粘貼六只同樣的應變片作為補償片 r11～ r16 ‚然后經過充氮和密封處理‚就形成了一只新型應力應變傳感器。有了這樣一只高準確度雙功能傳感器‚人們就可以方便地利用電子放大器、單片機或個人電腦進行數據分析、處理‚加上顯示和打印單元就形成了一套完整的、具有當代技術水準的力值同軸度檢測裝置。

6、結束語任何一項計量校準檢測工作都是隨著科技水平的發展而發展的‚同軸度的檢測也是一樣‚ 人們從只檢測試驗機的機械偏心量‚到今天的受力同軸度檢測‚從繁雜的裝夾到現在的一次加卸荷自動檢測‚都體現了科學技術的發展和進步。

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