机械试验装置

⑴ 验证加速度与力质量的关系实验装置为什么不能用来验证机械能守恒定律

能用来验证机械能守恒定律如下：

主要是因为误差的存在。具体的说一般的加速度与质量的关系实验装置存在小车与木板间的摩擦，和纸带与打点计时器之间的摩擦以及空气阻力，平衡摩擦阻力并不能减少实验误差。

因为即使平衡了摩擦力，摩擦力依然存在，系统机械能必然要损失，所以对实验结果肯定有影响。就是因为这种误差的存在，一般不会用于机械能守恒定律，所以在教材中验证机械能守恒定律所用的装置就是让重物做自由落体运动。

能量守恒的特点：

不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。对应于物质的各种运动形式，能量有各种不同的形式。在机械运动中表现为物体或体系整体的机械能，如动能、势能等。在热现象中表现为系统的内能，它是系统内各分子无规运动的动能、分子间相互作用的势能、原子和原子核内的能量的总和，但不包括系统整体运动的机械能。

对于热运动的内能（旧称热能），人们是通过它与机械能的相互转换而认识的（见热力学第一定律）。各种场也具有能量。

⑵ 万能试验机的简介

万能试验机也叫万能材料试验机，或拉力机，双丝杆系列，控制、测量、操作一体化结构，融当代先进技术于一体，具有精度高、调速范围宽、结构紧凑、操作方便、性能稳定等优点。电子万能试验机满足GB/T1040、1041、8804、9341、9647、ISO7500-1、GB16491、GB/T17200、ISO5893、ASTM D638、695、790和塑料管材等标准的要求。适用于塑料、防水材料、纺织品、纸制品和橡胶等材料试样及制品的拉伸、压缩、弯曲、蠕变试验并配有大压盘可直接进行管材扁平压缩（压缩复原）、环刚度（抗外负荷）、蠕变比率、环抗拉强度等试验。
万能材料试验机是现代电子技术与机械传动技术相结合的产物，是充分发挥了机电各自特长而构成的大型精密测试仪器，可对各种材料进行拉伸、压缩、弯曲、剥离、剪切等多项性能试验，且有测量范围宽、精度高、响应快等特点。工作可靠，效率高，可对试验数据进行实时显示记录、打印。 如果将现市面上的万能试验机按照用途分类，可划属为测定机械性能的试验机。按照试验机的用途可将所有试验机分为两类：
1.测定机械性能的试验机
与万能试验机同属测定机械性能的试验机这一大类的还有：A-静负荷试验机：包括拉力试验机、压力试验机、扭转试验机、复合应力试验机、蠕变试验机、持久强度试验机、松弛试验机以及硬度计中的布氏、洛式和维氏硬度计。B-动负荷试验机：包括冲击试验机、疲劳试验机以及硬度计中的冲击布氏和肖氏硬度计。
拉力试验机配套设备：高低温试验箱，高温炉、低温箱、各种制具。
拉伸试验高温炉：配套使用于液压万能试验机和电子万能试验机为其试样提供高温环境。电炉外壳采用不锈钢制作，炉胆采用上、中、下三段加热，三个温度控制器分别控制三组加热丝，炉膛内温度均匀。采用PID模糊控制方式，试验温度过冲小，控制精度高，是高等院校、科研机构、厂矿材料研究单位的高性能材料试验设备。可以根据使用环境要求与主机任意组合使用，可完成各种金属、非金属的高温拉伸试验，并能达到各种特殊行业（如塑料、橡胶）等的使用要求。做常温试验时只需把高温炉移开，可完全满足GB/T4338-2006,HB5195-1996中圆棒试样、矩形试样、管材等，在特殊环境温度下的强度检验。
2.工艺试验用试验机
万能试验机工艺试验用试验机：包括杯突试验机、弹簧试验机、弯曲试验机和线材扭转试验机。测量系统
力值测量
通过测力传感器、放大器和数据处理系统来实现测量，最常用的测力传感器是应变片式传感器。
所谓应变片式传感器，就是由【应变片】、弹性元件和某些附件（补偿元件、防护罩、接线插座、加载件组成），能将某种机械量变成电量输出的器件。应变片式的拉、压力传感器国内外种类繁多，主要有筒状力传感器、轮辐式力传感器、S双连孔型传感器、十字梁式传感器等类型。
从材料力学上得知，在小变形条件下，一个弹性元件某一点的应变ε与弹性元件所受的力成正比，也与弹性的变形成正比。以S型传感器为例，当传感器受到拉力P的作用时，由于弹性元件表面粘贴有应变片，因为弹性元件的应变与外力P的大小成正比例，故此将应变片接入测量电路中，即可通过测出其输出电压，从而测出力的大小。
对于传感器，一般采用差动全桥测量，即将所粘贴的应变片组成桥路，
R1、R2、R3、R4，实际为阻值相等的4片（或8片）应变片，即R1=R2=R3=R4，当传感器受到外力（拉力或压力）作用时，传感器弹性元件产生应变而使各电阻值发生变化，其变化值分别为△R1、△R2、△R3、△R4，结果原来平衡的电桥，现不平衡了，桥路就有电压输出，设△E
则△E=[R1R2/（R1+R2）2]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）U
式中U为外电源供给桥路的电压
进一步简化有
△E=[R2/4R2]（△R1/R-△R2/R+△R3/R-△R4/R）U
将△Ri/Ri=Kεi代上上式
则有 △E=[UK/4]（ε1-ε2+ε3-ε4）
简单来说，外力P引起传感器内应变片的变形，导致电桥的不平衡，从而引起传感器输出电压的变化，我们通过测量输出电压的变化就可以知道力的大小了。
一般来说，传感器的输出信号都是非常微弱的，通常只有几个mV，如果我们直接对此信号进行测量，是非常困难的，并且不能满足高精度测量要求。因此必须通过放大器将此微弱信号放大，放大后的信号电压可达10V，此时的信号为模拟信号，这个模拟信号经过多路开关和A/D转换芯片转变为数字信号，然后进行数据处理，至此，力的测量告一段落。
形变测量
通过形变测量装置来测量，它是用来测量试样在试验过程中产生的形变。
该装置上有两个夹头，经过一系列传动机构与装在测量装置顶部的【光电编码器】连在一起，当两夹头间的距离发生变化时，带动光电编码器的轴旋转，光电编码器就会有脉冲信号输出。再由处理器对此信号进行处理，就可以得出试样的变形量。
横梁位移测量
其原理同变形测量大致相同，都是通过测量光电编码器的输出脉冲数来获得横梁的位移量。

⑶ 起重机械超载保护装置安全技术规范的试验室试验

6.1.1 一般规定
除6.1.6、6.1.7、6.1.8、6.1.9和6.1.13条试验外，每项试验后，均按6.1.2条检测动作误差，应符合5.10条规定。具有显示功能的装置，同时检测显示误差，应符合5.9条规定。具有预警信号的装置，同时检测预警信号，应符合5.8.1条规定。
对每个测试点均应反复试验三次。
6.1.1.2 开始试验直至6.1.13条试验结束，不得调整装置设定点。
6.1.1.3 如果没有特殊说明，试验顺序从6.1.2条至6.1.13条依次进行。蓄电池供电的装置，可不做6.1.7、6.1.8和6.1.9条试验。
6.1.2 动作误差试验
6.1.2.1 试验方法
将装置组成一个完整系统，模拟起重机工况进行试验，对应每个测试点，加载使装置动 作。
6.1.2.2 测试点的选择
对额定起重量不变的起重机，测试点为装置设定点。
对额定起重量不随工作幅度变化的起重机，测试点为最大工作幅度点。
对额定起重量随工作幅度变化的起重机，测试点应不少于起重机特性表(曲线)范围内 所对应的五个点，并应尽可能包括最大、中间和最小三个点。
6.1.3 振动试验
振动试验过程中，装置为非通电状态。
6.1.3.1 按表1规定条件进行试验。
表1
振动频率Hz 加速度 振动时间（h）
上下 左右 前后
30 4g 4 2 2
6.1.3.2 振动试验后，零部件不得松动、脱落、破损，导线不得断开。
6.1.4 冲击试验
冲击试验过程中，装置为非通电状态。
6.1.4.1 按表2规定条件进行实验。
冲击加速度 冲击时间ms 冲击次数（h）
上下 左右 前后
30g <18 3 3 3
6.1.4.2 合格评定同6.1.3.2条。
6.1.5 温度试验
温度试验过程中，装置为非通电状态。
6.1.5.1 将装置放人高温试验箱，待箱内温度达到60℃后，历时16h，取出后在30min
内完成测试。
6.1.5.2 将装置放人低温试验箱，待箱内温度达到-20℃后，历时16h，取出后在
30min内完成测试。
6.1.6 电压波动试验
交流供电时，分别施加110%及85%额定电压60min及10min；蓄电池供电时，分别施
加135%及85%的额定电压60min及10min。在试验过程中期和后期按6.1.2条检测动作误
差。
6.1.7 抗干扰试验
在装置的供电电源上迭加一个具有下述参数的尖脉冲电压：
脉冲幅值：1000V；
脉冲宽度：0.1-2 ；
脉冲频率：5-10Hz。
施加的时间不少于30min，在此期间装置应工作正常，检测动作误差应符合5.10条规
定。
6.1.8 绝缘电阻试验
按GB 998第6.2.2条选择试验用兆欧表，在装置的电源进线端与外壳金属部分之间进
行试验，绝缘电阻值应符合5.14条相应规定。
6.1.9 耐压试验
按GB 998第6.3条进行试验，在装置的电源进线端与外壳金属部分之间施加试验电压。
电压等级按表3选择。
表3
测定部分额定电压 试验电压（v）
Uo≤60 500
60∠Uo≤125 1000
125∠Uo≤250 1500
250∠Uo≤500 2000
500∠Uo≤750 2500
6.1.10 湿热试验
湿热试验过程中，装置为非通电状态。
试验前，装置应先通过6.1.8和6.1.9条试验。
试验方法按GB 2423.3规定进行。试验时间48h，试品取出恢复2h后，进行6.1.8和 6.1.9条规定的试验。
6.1.11 防护等级试验
防护等级按5.16条规定。
试验方法和合格评定按GB 4942.2第6章和第7章相应规定进行。
6.1.12 过载能力试验
对取力传感器施加相当于配用起重机规定的最大载荷试验值，加载三次。
6.1.13 报警音响试验
使装置发出报警音响，用声级计测量，音响强度应符合5.8.2条规定。
6.2 装机试验
6.2.1 试验前的准备
试验用起重机应按规定进行调整检查和试运行。试验场地、环境条件应符合有关规定。
试验用重物精度不低于1%，并应满足试验范围需要，装置应预先标定。
6.2.2 额定起重能力试验
按配用起重机有关标准中额定载荷试验方法和程序，吊运相应的额定载荷进行试验，起 重机应能正常工作。
6.2.3 综合误差试验
6.2.3.1 试验方法
对额定起重量不变的起重机，按本条a进行。
对额定起重量随工作幅度变化的起重机，允许带载变幅的按本条b进行；不允许带载变 幅的按本条c进行。
对应每个测试点应反复试验三次，综合误差应符合5.6条规定。
具有显示功能的装置，同时检测显示误差，应符合5.9条相应规定。具有预警信号的装 置，同时检测预警信号。
a．吊起重物后停止起升，逐渐加载至装置动作，实测起重量。
b．对应每个测试点准备试验重物，以小于测试点的工作幅度起吊，逐渐增加工作幅度 使装置动作，实测工作幅度后在起重特性表上查出对应的额定起重量。
如果实测工作幅度在起重特性表上不能直接查到相应额定起重量，应按起重机制造厂提 供的计算方法和其他规定的方法计算出额定起重量(以下同)。
c．对应每个测试点的工作幅度，吊起重物后停止起升，逐渐加载使装置动作，实测起重量。实测工作幅度后，在起重特性表上查出对应的额定起重量。
6.2.3.2 注意事项
每次测试中，应监视所加试验重物的总重量，如果超过了起重机当时状态所对应额定起 重量的110%时，无论装置动作与否，必须立即停止该次试验。
6.2.4 最大超载防护能力
任选起重机一种状态，缓慢起吊110%额定起重量，装置应能执行4．1条规定功能。
6.3 疲劳强度试验
试验在疲劳试验机上进行，试验次数按5．18条规定，试验载荷取起重机中级载荷状态下的载荷谱，加载频率为10-30Hz。试验后装置不得损坏并可调整，检测动作误差应符合 5.10条规定。
6.4 工业性运行试验
试验条件应符合配用起重机的正常使用条件，装置连续无故障工作时间不得少于500h， 在试验中期和后期按6.2.3条检测综合误差，测试点按6.1.2.2条规定选择。
工业性运行试验应有试验报告，并应包括装置累积工作时间、起重机典型工况条件、环 境参数、综合误差、故障、维修及设计、工艺、制造、安装等各方面改进措施。

⑷ 封闭功率流式齿轮效率试验台 原理及优点

鉴于开放功率流式试验台功率消耗大，试验费用高，能源浪费严重等缺点，近年来又发展了封闭功率流式试验台。所谓封闭功率流就是指能量传输的路线在整个试验台上形成一个闭合回路。封闭功率流式试验台构成原理如图2-2所示。它是用加载装置,即换能器将所消耗能量的一部分转换为其它形式的能量在回输给系统,从而达到即加载又节能的目的。因此，在现代被测装置的性能试验中，愈来愈广泛地采用该类试验台。
根据能量转化的方式不同，封闭功率流失试验台又分为机械功率封闭式试验台和电功率封闭式试验台两种类型。机械功率封闭式试验台种类较多，在此不作介绍，必要时可参阅有关资料。
电功率封闭式试验台由于其组合方便，互用性好，结构简单，加载精度高，节能效果好，操作控制方便等优点，越来越多地应用于齿轮传动装置的检测试验中。电功率封闭式试验台又可分为交流电封闭和直流电封闭两种。目前，作为产品的交流电封闭试验台是采用电动机----发电机组驱动，驱动效率低，能量传输环节多，环路损失大，且其控制系统复杂，占地面积大，投资高昂，但因其维护、使用方便，故对于大功率传动试验尚多采用此类试验台。
直流电封闭试验台的驱动采用直流电动机，经被测减速器和陪试箱装置，由直流发电机转换为直流电能又回输给直流电动机。系统的功率损耗由整流装置补充，其能量传输环节少，环路效率高，且直流电动机易实现自动控制，故直流电封闭功率试验台应用广泛。

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