微机控制扭转试验机

　　设备简介：

　　微机控制扭转试验机是由加载系统、传动系统、数字式数据采集处理系统及计算机测量控制显示系统等组成，适用于对金属材料、非金属材料以及各类构件如传动轴、塑料制品、双金属材料零部件、结合件等静态扭转力学的性能测试。该机采用卧式结构，计算机屏幕显示，FTS精密测试系统，全数字伺服系统组成。采用行星摆线针轮减速器传动，具有加载均匀、稳定、无冲击现象、数据采集控制准确的特点。

　　试验功能：

　　Windows中文操作平台，实现扭矩、扭转角度的多种控制。使用以图形为界面的视窗式操作系统，可设定显示屏幕及操作面板；可设定试验速度及各种控制参数；可实时显示基本试验结果；可实时显示试验过程各种相关参数图形；可实现系统诊断并显示诊断结果。试验机实现分级管理权限，不同的用户可进入不同的管理界面、分三级用户管理权限。整机利用全数字伺服控制系统及FTS精密测试系统，光电编码器采集试样的扭转角度。

　　依据标准：

　　JB/T9370—2007《扭转试验机技术条件》

　　GB10128—2007《金属材料 室温扭转试验方法》

　　技术参数：

　　1、 扭矩：200N·m；500N·m；1000N·m；2000N·m

　　2、测量范围：5～2000N·m；

　　3、 试验扭矩示值相对误差：1级

　　4、 试验扭矩重复性相对示值误差：≤1%

　　5、 扭矩分辨率：±1/300000

　　6、 夹头间移动距离（两夹头间距离）：500mm

　　7、 圆试样夹持尺寸：φ4-φ10mm、φ10-φ16mm（其他可以根据客户要求定制）

　　8、 两夹具间同轴度精度：1000mm范围内≤Φ0.2mm

　　9、 扭转角测量范围：0～99999°

　　10、 扭转角测量相对误差：±1%

　　11、 扭转速度：0～720°/min 无级调速

　　12、 扭转速度相对误差：设定值的±1.0%以内

　　13、 电源电压：AC220V 50Hz

　　14、 扭转方向：正转 反转

功能特点

1. 微机控制扭转试验机采用基于FPGA的实时闭环控制架构，扭矩和角度双通道同步采样，控制周期≤200μs，确保动态响应无滞后。


2. 扭矩传感器为非接触式磁电编码器，无磨损、零漂移，长期稳定性优于0.05%FS/年。


3. 内置过载保护算法，当扭矩超过额定值120%时自动急停并切断伺服驱动电源，响应时间＜5ms。


4. 试验空间采用双导轨精密滚珠丝杠传动，夹头移动直线度≤0.03mm/500mm，消除侧向附加弯矩。


5. 支持多段编程加载，可自由组合速度、角度、扭矩、循环次数，满足复杂工况模拟需求。


6. 数据存储采用SQLite3数据库，试验记录自动归档，支持按日期、批号、操作员多维度检索。


7. 具备失效模式自诊断功能，系统启动时自动检测传感器零点、伺服驱动器通讯、编码器信号完整性。

适用行业场景

主要用于需要进行静态扭转力学性能检测的领域：
1. 金属材料：弹簧钢丝、轴类、螺栓等高强度金属的扭转强度与塑性变形测试。
2. 非金属材料：塑料齿轮、尼龙管、橡胶轴套等弹性体扭转刚度及疲劳寿命评估。
3. 医疗器械：骨科植入物（如髓内钉）的扭转破坏试验，依据YY/T 0342标准。
4. 汽车零部件：传动半轴、转向拉杆、减震器衬套的扭转耐久性验证。
5. 航空航天：飞机操纵拉索、直升机尾桨连接件的扭转静力试验。
6. 科研教学：高校材料力学实验室用于扭转弹性模量G、剪切屈服强度τs的测定实验。
7. 质检机构：第三方检测中心依据GB/T 239-2020进行冶金制品的扭转性能第三方认证。

与其他产品对比

| 对比项目 | 微机控制扭转试验机（本机型） | 机械式扭转试验机（摆锤式） | 电子式扭转试验机（步进电机型） |
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| 控制方式 | 全数字伺服闭环，可做位移/扭矩平滑切换 | 纯机械摆锤加载，仅可做扭矩速率控制 | 开环步进控制，低速扭矩波动大 |
| 精度等级 | 1级（示值误差≤±1%），分辨率1/300000 | 3级（示值误差≤±3%），读数误差随角度增大 | 1.5级（示值误差≤±1.5%），分辨率1/100000 |
| 数据采集 | 200Hz实时采样，光电编码器+扭矩传感器双通道 | 无数字采集，仅人工读表盘 | 100Hz采样，扭矩传感器单一通道 |
| 调速范围 | 0～720°/min无级调速，速度误差≤±1% | 3～5档固定机械变速 | 0～360°/min，低速段（＜30°/min）失步风险 |
| 安全保护 | 过载急停、超限位停机、软件限位三级防护 | 机械离合器+机械限位，响应滞后 | 软件限位+过流保护，无硬件急停通道 |
| 适用标准 | JB/T9370、GB10128、ISO 6808 | 仅适用于老旧标准（如JB 6532） | 部分满足GB10128，但无扭转角独立测量 |

核心优势

1. 全波形实时记录与回放：试验过程中扭矩-角度曲线、扭矩-时间曲线、角度-时间曲线同步显示，支持事后逐点放大分析，定位屈服点精度达0.01N·m。


2. 夹具自动对中系统：气动自定心夹爪，更换不同直径试样无需手动调心，同轴度保持0.15mm/1000mm。


3. 高级软件功能：内置弹性模量自动计算、标准报告一键生成（含Excel/PDF格式），支持自定义公式编辑。


4. 低噪声运行：伺服电机+行星减速器采用直连结构，噪声低于60dB(A)，适合实验室安静环境。


5. 模块化扩展：可加装高低温环境箱（-70℃～+350℃）、腐蚀介质槽，满足特殊工况扭转测试。


6. 远程诊断与固件升级：通过以太网接口连接云端，工程师在线排查故障，不出门完成固件更新。

选型与使用注意事项

1. 扭矩量程选择：按被测试样最大扭矩的1.2～3倍选取主机规格，例如试样最大扭矩300N·m时应选500N·m机型，避免小负载用大测量范围导致示值相对误差放大。


2. 夹具适配原则：圆试样直径范围φ4-φ16mm，若试样为板状或异形件需定制专用夹具，注意夹持后试样轴线与扭转中心偏差不超过0.2mm。


3. 扭转速度设定：脆性材料（如铸铁、淬火钢）推荐速度≤30°/min，塑性材料（如低碳钢、铝）可选120°/min以上；高速试验需确认设备冷却能力。


4. 预紧力控制：拧紧夹头时使用扭矩扳手统一力矩（建议10N·m），防止因夹持力差异产生附加扭转。


5. 环境条件：工作温度10～35℃，相对湿度≤80%RH，无强电磁干扰；长期不用时应每两周通电30分钟以保持电子元器件干燥。


6. 周期校准：依据JJG 269规定，每12个月使用标准扭矩扳子校验仪进行校准，校准点覆盖满量程的20%、50%、80%。

常见问题解答

1. 试验机显示扭矩值与标准砝码校验数值偏差超过1%怎么办？
   先检查传感器连接线缆是否松动或氧化；若线缆正常，进入软件“零点校准”界面重新调零；若仍偏差，需联系厂家进行硬件增益调整或传感器更换。


2. 扭转角度数据跳变、曲线出现毛刺的原因是什么？
   最可能原因是光电编码器与轴套固定螺钉松动，导致编码器空转；使用内六角扳手拧紧后重新标定零点即可。另外检查屏蔽线是否破损接触。


3. 试样在夹具内打滑是什么原因？如何解决？
   打滑通常因试样表面油污或夹头磨损导致。先用酒精擦拭试样夹持段，再检查夹具齿面深度；若齿高磨损超0.3mm需更换夹块。也可增大夹紧气压至0.6MPa（若为气动夹具）。


4. 试验过程中扭矩突然下降但试样未断裂，如何排查？
   首先检查伺服驱动器报警代码（常见为过流或编码器故障）；其次查看软件中是否触发了“扭矩超限保护”阈值；最后检查试样是否在夹具根部产生局部缩颈。


5. 如何延长试验机使用寿命？
   每天试验结束后松开夹头使试样卸载；每周对导轨和丝杠涂抹锂基脂润滑；每月检查并紧固所有电气端子；每半年由专业人员更换减速器润滑油（推荐壳牌Omala 320）。


6. 做高温扭转试验时，温度稳定后扭矩漂移超过0.5%怎么办？
   高温下扭矩传感器温漂属正常现象，但超过0.5%需检查环境温度是否超出传感器工作范围（一般为-10～60℃）；可开启软件中“温度补偿”功能，输入当前温度值自动修正。必要时加装隔热屏减少热辐射。