XBZ8000微機控制全自動金屬擺錘沖擊試驗機*大沖擊能量：300J、450J、600J、750J，擺錘力矩（沖擊常數(shù)）： 160.7695Nm、241.1543Nm、321.5390Nm、401.9238Nm，擺錘預(yù)揚角：150°

XBZ8000微機控制全自動金屬擺錘沖擊試驗機
一、設(shè)備名稱：微機控制全自動金屬擺錘沖擊試驗機(型號: XBZ8000)       
二、設(shè)備說明：該機是對金屬材料在動負荷下抵沖擊性能進行檢測的儀器，能連續(xù)大量地做金屬沖擊試驗，采用全自動化控制，控制系統(tǒng)采用進口可編程控制器（PLC），通過微機軟件程序控制取擺、沖擊試驗的全過程。顯示沖擊吸收功、沖擊韌性、擺錘的旋轉(zhuǎn)角度及打印試驗報告等。操作簡便、**可靠，工作效率高。本機配備了防護網(wǎng)罩，為用戶的**操作提供了條件。是金屬材料生產(chǎn)廠家、質(zhì)檢部門必備的檢測儀器，也是科研單位進行新材料研究不可缺少的測試儀器。
三、執(zhí)行標準：
GB/T 3808-2002 《擺錘式?jīng)_擊試驗機的檢驗》
GB/T 229-2007 《金屬夏比缺口沖擊試驗方法》
JJG 145-2007 《擺錘式?jīng)_擊試驗機檢定規(guī)程》
ISO148：1998《Metallic materials – Charpy pendulum impact test》
四、主要技術(shù)參數(shù)：
*大沖擊能量：300J、450J、600J、750J
擺錘力矩（沖擊常數(shù)）： 160.7695Nm、241.1543Nm、321.5390Nm、401.9238Nm
擺錘預(yù)揚角：150°
角度*小分辨率：0.1°
擺錘中心至沖擊點（試樣中心）距離：750mm
沖擊速度：5.24m/s
試樣支座跨距：40mm
試樣支座端部圓弧半徑：1～1.5mm
試樣支座支承面傾角： 11°±1°
沖擊刀圓弧半徑：2～2.5mm
沖擊刀夾角：30°±1°
沖擊刀厚度：16mm
試樣規(guī)格：55mm×10mm×10mm；55mm×10mm×7.5mm；55mm×10mm×5mm
試驗機凈重：約900kg
電源：交流三相五線380V±10% 50Hz 1500W
環(huán)境溫度：10～35℃
試驗機外形尺寸（包括全封閉防護罩）：約2100mm×835mm×2100mm
環(huán)境條件：周圍環(huán)境無腐蝕介質(zhì)，無震動，無強電磁場干擾．
注：設(shè)備地基施工由用戶負責。
五、設(shè)備主要功能描述：
1、主機架及試樣支座：主機架支撐試樣支座及擺軸。主機架采用整體式鑄造和加工，前后立柱對稱，簡支梁支撐擺軸，有很好的剛度和形狀位置精度。其主要優(yōu)點如下：
（1）它是擺錘主軸支座。擺錘從初始位置釋放的過程中，主機擺軸受到一個交變徑向力的作用，主軸支座剛度的優(yōu)劣直接會影響到在交變徑向力的作用下主機架吸收的擺錘能量。同時，主機架的設(shè)計決定了主軸軸承安裝方式，也就決定了軸承的受力方式。國內(nèi)目前的工作機普遍采用懸臂梁的結(jié)構(gòu)，即主軸的一端掛擺，中間部分為主軸承，另一端（擺軸后端）為副軸承，其受力分析如下：

國內(nèi)老式擺錘擺軸受力分析圖
副軸承受到的力為F2＝F*L1/L2
主軸承受到的力為F1＝F+F2＝F+ F*L1/L2＝F（1+ L1/L2）
主軸受到的摩擦力為
f懸臂梁＝F1*μ1+ F2*μ2＝F[μ1L1 /L2+μ2（1+ L1/L2）]
如果采用對稱設(shè)計的簡支梁結(jié)構(gòu)，兩個軸承受到的力的作用大小相同（均為F/2），方向也相同。此時主軸受到的摩擦力為
f簡支梁＝F/2（μ1+μ2）
全部采用精密軸承的情況下，摩擦系數(shù)基本相同。
令μ＝μ1＝μ2，則
f懸臂梁＝F1*μ1+ F2*μ2＝Fμ（1+ 2L1/L2）
f簡支梁＝F/2（μ1+μ2）＝Fμ
f懸臂梁- f簡支梁＝2FμL1/L2
由此處可以看出簡支梁式結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。
為此，主機架設(shè)計方案如下圖所示：

擺錘主機結(jié)構(gòu)示意圖
（2）它是試樣砧座的安裝基礎(chǔ)。試樣受到?jīng)_擊的瞬間，有一個非常大的峰值沖擊力。當沖擊力通過砧座傳遞到底座上的時候，如果此時底座的剛度不夠高，也會吸收部分的沖擊能。理想的狀況是底座與地球是一個整體，同時為理想的彈性體，在受到碰撞的時候不吸收任何能量。所以主機底座部分（即試樣砧座的安裝基礎(chǔ)）的剛性盡可能的要高，同時底座要盡可能的大且重，擺錘的地基盡可能的牢固。
（3）主機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了主軸、砧座、底座等部分的相對形狀位置誤差。如果采用老式的分體式結(jié)構(gòu)，即底座與立柱采用分體式結(jié)構(gòu)，通過螺釘連接，則在存在加工誤差的同時，還存在裝配誤差，并且螺釘連接對系統(tǒng)的剛度也會產(chǎn)生影響。我們的方案為一體式結(jié)構(gòu)，底座與立柱整體鑄造，在大型鏜床上一次裝夾加工完成，這從工藝上來說減少了裝夾環(huán)節(jié)、加工環(huán)節(jié)以及裝配環(huán)節(jié)，當然也能大大提高試驗機的相對形狀位置誤差。試驗機的相對形狀位置誤差盡量逼近設(shè)計值，將有助于降低試驗機的不確定度。
2、取擺機構(gòu)：取擺機構(gòu)主要功能是將擺錘提升到預(yù)定的高度，由擺軸、離合器和減速機組成。采用標準的雙級蝸輪蝸桿減速機，通過離合器與擺軸聯(lián)結(jié)，設(shè)計簡潔，安裝簡單，且可靠性高。老式擺錘沖擊試驗機采用兩級減速，***為皮帶輪減速，**級為蝸輪—蝸桿減速，統(tǒng)一集成設(shè)計在機架上。這樣，整個傳動系統(tǒng)比較復(fù)雜，出現(xiàn)問題的概率較大。我們不再在機架的設(shè)計中集成設(shè)計減速機構(gòu)，而是外購**廠家生產(chǎn)的標準的雙級蝸輪蝸桿復(fù)合式減速機，通過離合器與擺軸直接聯(lián)結(jié)，設(shè)計簡潔，安裝簡單，且可靠性高。
3、掛擺機構(gòu)：由牽引電磁鐵和掛脫擺機械連動裝置組成，同時設(shè)置液壓緩沖裝置，緩沖掛擺瞬間擺錘對掛鉤的沖擊，有效的降低了掛擺時的噪音。沖擊試樣時起到釋放擺錘的作用。老式擺錘的掛擺系統(tǒng)比較單薄，強度較差，掛擺時主要靠位于取擺方向上的阻尼桿與擺錘上的掛鉤相碰撞來觸發(fā)掛擺信號，從而斷開擺錘與取擺系統(tǒng)的連接。這樣的系統(tǒng)在掛擺瞬間會產(chǎn)生較大的沖擊，使掛擺系統(tǒng)產(chǎn)生較大的形變，造成掛擺角度的變化，影響了擺錘的初始位能，從而影響了基準的精度。此設(shè)備加大掛鉤的尺寸，同時設(shè)置液壓緩沖裝置，緩沖掛擺瞬間擺錘對掛鉤的沖擊。

掛擺機構(gòu)示意圖
4、度盤指示裝置：采用指針式刻度盤指示沖擊吸收功。
5、光學測量裝置：采用高精度光電編碼器測量擺錘的仰角和升角，角度分辨力為0.025度，分辨力較度盤式擺錘高約40倍，從而保證了測量精度。
6、擺錘：本設(shè)備擺錘采用3維軟件設(shè)計分析，設(shè)計思想先進，保證了打擊中心準確，擺錘力矩**，從根本上保證了檢測數(shù)據(jù)的準確性。擺錘刀刃采用楔形塊安裝，安裝牢固，同時方便用戶更換。擺桿強度高，大大減小了擺錘在沖擊試樣后擺體前后振顫的現(xiàn)象。擺錘刀刃采用楔型塊壓緊，可以方便用戶自行更換。配有滿足ASTM和JIS、DIN、GB、ISO、EN等標準的兩種刀刃供用戶選擇。本產(chǎn)品有5種能量擺錘供用戶選擇，方便對設(shè)備進行擴展升級。
序號 擺錘能量 擺錘力矩
1 150J 80.3848Nm
2 300J 160.7695Nm
3 450J 241.1543Nm
4 600J 321.5390Nm
5 750J 401.9238Nm

擺錘裝配示意圖
7、試樣自動回收裝置：采用微型減速電機拖動皮帶，與防護罩配合使用。沖擊斷裂后的試樣均可順防護罩滑下落到皮帶上。每次沖擊完成后，試樣回收裝置自動運行，將斷裂后的試樣回收到試樣回收筐中。可以根據(jù)設(shè)定的試樣合格沖擊吸收功來自動判斷試樣是否合格，并將不合格的試樣正轉(zhuǎn)送到擺錘右側(cè)的不合格試樣回收筐中，將合格的試樣反轉(zhuǎn)送到擺錘左側(cè)的合格試樣回收筐中，從而實現(xiàn)試樣是否合格的篩選功能。本產(chǎn)品設(shè)計的全封閉式防護罩將整個擺錘運行空間與外界隔離，并具有門保護開關(guān)，在方便操作的同時，也為操作人員提供了良好的**保障。防護罩正面為有機玻璃，側(cè)面和后面均為鋼板網(wǎng)，整個結(jié)構(gòu)美觀、大方、實用、**。

試樣回收裝置示意圖
8、電氣部分：本機采用德國西門子公司的PLC可編程序控制器作為數(shù)據(jù)采集及控制器。具有取擺、自動送樣、沖擊等多次循環(huán)試驗的全自動化控制功能，同時具有數(shù)據(jù)采集、處理、打印的功能，在沖擊試樣后能自動獲得*終需要的試驗數(shù)據(jù)。采用西門子PLC采集數(shù)據(jù)，控制擺錘動作，徹底避免單片機控制系統(tǒng)常有的干擾，保證采集到的每一個數(shù)據(jù)都是準確的，每一個動作都控制**的，防止強電干擾造成的控制不準確而導(dǎo)致的不正確的動作對設(shè)備的傷害（特別是對牙嵌式離合器的傷害）?？刂破鲀?nèi)置國家標準能量損失修正程序，使每一次試驗結(jié)果都按照標準要求進行修正，試驗結(jié)果更準確。控制電路主要電氣元件采用國外或中外合資知名企業(yè)生產(chǎn)，保證了設(shè)備的可靠性穩(wěn)定性。
測控系統(tǒng)的人機界面為西門子TD200型中文文本顯示器。該顯示器能方便輸入各種基本試驗數(shù)據(jù)，顯示試驗結(jié)果。
測控系統(tǒng)還具有故障自診斷功能，能夠方便用戶使用和維護?？刂葡到y(tǒng)的組態(tài)圖：

9、軟件部分：微機控制金屬擺錘沖擊試驗機由微機與工業(yè)用PLC可編程序控制器上下兩級控制系統(tǒng)組成。上位機主要完成試驗過程的全自動化控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)打印，下位機根據(jù)上位機的指令完成取擺、自動裝樣、自動送樣、沖擊、自動回收試樣的試驗全過程，并能夠自動重復(fù)試驗。在沖擊試樣后PLC可編程序控制器將采集到的沖擊吸收功、沖擊韌性等試驗數(shù)據(jù)通過RS485接口傳給微機；馨標試驗軟件將試驗數(shù)據(jù)自動保存在數(shù)據(jù)庫中，并可將試驗報告導(dǎo)入到試驗報告模板里（Excel形式），可隨時查閱、打印輸出試驗報告；可根據(jù)用戶要求與試驗室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組網(wǎng)，自動上傳下載試驗數(shù)據(jù)。
馨標的主界面：
 軟件是通過串口來

 軟件是通過串口來進行數(shù)據(jù)采集，指令發(fā)送和接收。當ZBC  Test軟件通過串口向PLC發(fā)送數(shù)據(jù)請求命令時，PLC立即將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給馨標軟件，馨標軟件將接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換和處理，然后在上圖所示（5）中將顯示了當前擺錘的一些參數(shù)，如角度，當前能量，吸收功，擺錘能量等，在（1）中顯示“取擺”，“放擺”，“沖擊”，“裝樣”，“試樣回收”，“計算機控制”，等狀態(tài)。（2）中的按鈕可以控制擺錘的各種動作，例如：選擇（2）中“取擺”，擺錘將取擺，同時，（5）中的一些參數(shù)也會相應(yīng)的變化，（1）中的“取擺”下面的小圓也會變成綠色，表示當前正在進行取擺操作。
當每次沖擊試驗完成之后，馨標 自動會將本次試驗的結(jié)果（沖擊吸收功）寫入如下圖所示的數(shù)據(jù)表格中：

在這個表格中，您可以添加任意多條記錄，并修改試樣參數(shù)。馨標能自動計算出每一批號試樣的平均沖擊吸收功。
當所有試驗完成后，馨標可以生成Excel報表將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，如下圖所示：

10、自動送樣裝置：在可拆卸式試樣架上，一次可以安裝40根U形或者V形試樣。啟動裝樣，自動送樣裝置的裝樣氣缸可以自動將試樣架底部的試樣推入低溫室入口處，橫向送樣板將試樣推入低溫室中。裝樣的個數(shù)可在上位微機中輸入，由微機發(fā)出指令，自動完成裝樣過程。
自動送樣裝置示意圖
六、設(shè)備標準配置：
1、主機一臺（包括取擺傳動裝置一套、掛脫擺機構(gòu)一套、全封閉式**防護網(wǎng)一套）
2、控制柜一臺（包括：西門子PLC可編程序觸摸式控制器、電氣控制系統(tǒng)一套）
3、簡支梁??錘（150J  300J）各一只
4、簡支梁夾具一套（包括鉗口、砧座）
5、試樣回收裝置一套
6、附件：支座調(diào)校器一只、試樣對中器一只、拆卸器一只（用于拆卸擺錘）、開口扳手一把、內(nèi)六角扳手一只（設(shè)備所配專用工具）、地腳螺栓四只（用于固定設(shè)備底座）、斜鐵四塊（調(diào)水平用）
7、自動送樣低溫裝置一套：型號：LTC601A-B，低溫全自動送樣裝置參數(shù)：
制冷裝置 超低溫液氮制冷低溫裝置
制冷介質(zhì) 液氮
傳熱介質(zhì) 鋼板
保溫材料 聚氨酯發(fā)泡
控溫范圍 -180°～室溫（任一溫度，均能非常穩(wěn)定的實現(xiàn)）
一次性送樣數(shù)量 20根
送樣時間 2.7s
沖擊周期 約10s
8、全自動送樣裝置一套：可一次性完成20根試樣的常溫或低溫全自動送樣試驗裝置(必須配合制冷系統(tǒng)使用)
9、Y2K-1自動送樣氣源一套
10、聯(lián)想系列計算機一臺
11、馨標專用試驗軟件一套（附光盤）
七、設(shè)備可擴展配置：（用戶根據(jù)實際需求選配，費用另計）
1.簡支梁擺錘 ： 450J 600J 750J
2. ASTM標準沖擊刀刃。