В дополнение прошлой своей публикации на эту тему пишу продолжение, так как появилось несколько неосвещенных мной вопросов. Первая статья в данной теме была написана как обзорная - разнообразного множества испытательных, разрывных машин. Эту часть хочу посвятить конструкции, работе "классической" разрывной машине и ценообразованию.

Хотелось бы начать рассказ с конструкции классической кинематической системы испытательной двух винтовой машины, для лучшего понимания работы подобных систем.

Все подобные двухвинтовые (двухколонные) машины устроены примерно одинаково, основное отличие только в приводной части, обеспечивающей вращение ходовых винтов. Винты обычно ставятся ШВП, но в зависимости от класса (категории) машины могут устанавливаться и трапециидальные. Приводная часть машины состоит из двигателя асинхронного (модернизированного энкодером) или серводвигателя, раньше (лет 20 назад) на сколько я знаю, ставили здоровые движки постоянного тока. Двигатель соединяется с раздаточным редуктором – это может быть как один многоступенчатый редуктор или несколько редукторов различного типа, в основном это червячные редуктора, которые комбинируют друг с другом или с редукторами другого типа, например ременными или как показано на схеме раздаточными косозубыми шестернями. Любая подобная машина состоит из основания, в котором располагается приводная часть и электрическая часть, на основании установлена нижняя плита достаточной толщины чтобы избежать прогибов во время испытаний / нагрузки. Вращение винтов обеспечивает движение подвижной траверсы. Винты крепятся в подшипниковых опорах в верхней плите (иногда и в нижней). Подобная кинематическая схема образует две зоны для испытаний: нижнюю – между нижней плитой и траверсой, и верхнюю – между траверсой и верхней плитой. Кинематическая схема машины заложена с двух кратным запасом в отличие от китайских коллег, это увеличивает дополнительную жесткость, что повышает точность и срок эксплуатации машины, который как я слышал должен быть не менее 10лет, но сколько в реальности они служат пока не знаю, хотя судя по старым машинам годов 80-х, то со сроком службы у них все в порядке.

Исходя из простого описания конструкции, наверное становится понятно чем отличается простой магазинный пресс от испытательной машины. Из комментариев к прошлой статья я заметил, что многие путают, или не до поняли, или потому что я не уточнил, что есть два типа машин по типу создания нагрузки (перемещения траверсы): гидравлические и винтовые.

Гидравлические машины обычно рассчитаны на большие нагрузки, от 10тонн и выше (в магазине продаются пресса и на меньшую нагрузку). У них есть такая проблема как точность позиционирования, особенно она зависит от скорости перемещения штока, наличие гидростанции тоже создает некоторые сложности. А устанавливать сервогидравлику очень дорого (по ценам не сориентирую, давно не интересовался). Изготавливать самим, требует достаточных временных и финансовых затрат (почему бы в это не вложится, постараюсь разъяснить в ценообразовании).

Мы (наша организация: ИвМашДеталь - http://ivdetal.ru/) в основном разрабатываем и производим винтовые машины с нагрузкой до 20тонн, кинематика которых описана выше.

Магазинные пресса уступают испытательным машинам, так как в них отсутствует определенная жесткость конструкции, датчик силы, нестабильные скоростные характеристики, система получения информации и управления. Да и вообще основное отличие – это назначение, пресс (в широком смысле слова) не может являться испытательной машиной.

Испытательная машины является испытательной, если на нее получен сертификат поверки из ЦСМ (Центр Стандартизации, Метрологии), и она занесена в государственный реестр. Так же, исходя из ГОСТа (если такой существует) на испытание того или иного материала, в нем прописан ГОСТ, на требования которым должна соответствовать испытательная машина.

Теперь то, что касается точности. Она помимо жесткости и прецизионности сборки машины еще зависит от класса применяемых датчиков и электроники способной обработать полученные с них данные. В машине используются датчики перемещения (энкодеры) и датчики силы (тензодатчики). В качестве энкодеров в основном используются инкрементные датчики угла поворота от 2000 импульсов на оборот, установленный на один из ходовых винтов. Силовую (нагрузочную) характеристику снимает тензодатчик, обычно они построены на основе тензорезисторов включенных по мостовой схеме.

С этого типа датчика получаем аналоговой сигнал, который обрабатывается АЦП и значение передается в основной контроллер. По исполнению сило-измерительные датчики бывают: S-образные, в виде шайбы и бруска. С помощью тонзометрических датчиков можно измерять не только нагрузку но и деформацию, но в очень маленьком диапазоне (1-2мм) и с очень хорошей точностью до 0,001мм (многое зависит от качества датчика).

Теперь про ПО (программное обеспечение), расскажу про то которое писал лично, сейчас же используется ПО другого программиста так как я уперся в профессиональные знания, которых у меня не хватало, да и одному заниматься от разработки и производства механики до программного обеспечения – это уже слишком. Упущу описание электронной части, но вкратце скажу что между ней и компьютером происходит двухсторонний обмен информацией. На ПК приходит массив данных о силе и перемещении и времени, также информация о состоянии кнопок, конечников.

В ПО на ПК происходит тарировка (калибровка), значений с датчиков, полученных из массива. То есть происходит соотношение напряжения полученного с датчика силы с реальным значением нагрузки (массы, например кг или Н). Значению полученных импульсов с энкодера тоже присваивается определенно расстояние перемещения ходовой траверсы, точнее происходит соотношение одного импульса датчика с перемещением траверсы. Когда все значения: нагрузка, перемещение, скорость, показываются нам в требуемых величинах, но можно переходить к настройке испытания. Простое испытание в котором требуется определить максимальную нагрузку при которой разрушается образец, настраивается только критерий останова машины при разрушении образца. Что это значит: это условие при котором испытание автоматически завершится, движение траверсы остановится и результаты появятся в таблице. Это условие еще необходимо при сложных испытательных зависимостях, например, таких как на металл. Критерий останова — это процентная составляющая нагрузки, спад которой произойдет за определенное время. Помимо максимального разрушающего усилия можно рассчитать еще много параметров, которые зависят от физических размеров образца. Обычно для набора статистики, испытания складываются в серии испытаний.

Видео с моего канала: https://youtu.be/0oSKPIzjM7c

Снял не большое видео по программе, думаю, кому сильно интересно то можно разобраться, все подписано на Русском языке. Вкратце по технической части затронул многое, не знаю, на сколько хорошо и доступно удалось все изложить, пишите в комментариях.

Теперь о наболевшем! О торгашах и «законах рынка»… Сразу рассказу о ценообразовании. И на сколько я знаю это относится (можно отнести) не только к испытательным машинам.

К примеру, возьмем машину с нагрузкой до 5тонн: Конструирование вместе с производством, покупными элементами обходится в 300т.р. это все штучное производство и постоянно от новой к новой машине, что то правится и добавляется (я имею ввиду конструкцию). Цена указанна с прибылью.

Электрическая часть, в которую входит двигатель, привод, датчики, кнопки, провода, контроллер, компьютер, программное обеспечение, и все вместе с прибылью (ЗП разработчикам) это выходит в 150 т.р.

В итоге машина собрана, налажена и готова к работе за 450 т.р., остаются некоторые второстепенные расходы на получения сертификата поверки и упаковки, в сумме это не более 15 т.р. Внесение одного типа машины в гос. реестр, стоит примерно 250 т.р. и на все время производство подобных машин, (эту цену включать в общую стоимость машины пока не будем). Стоимость продажи машины торгашом выходит от 700 т.р. Это я описал примерную стоимость бюджетного варианта машины с трапециидальными винтами.

Торгаш, получается, наваривает с продажи одной машины от 200 т.р. и больше, но что он в реальности сделал: в виду того, что раньше он работал на дядю в этой области заимел опыт работы и продаж, заимел сайт, нашел разработчиков электроники (самостоятельная организация), разработчиков механики (нас — самостоятельная организация). Как бы он молодец, но чуть снизив свой доход можно было бы увеличить продажи (особенно в кризис) и тем самым увеличились бы заработки разработчиков механики и электроники. А нет, он начал торговаться с нами, чтобы мы снизили цену, но мы и так работаем с минимальной выгодой только чтобы платить заработную плату рабочим, в итоге получилось так что за разработку и конструирование мы не чего не берем. Работаем за идею – глупо конечно в наше время, но работать тоже надо… Здесь наверное не место конечно чтобы рассуждать на этот счет…

Описал на сколько смог ценообразование, про торгашей конечно отдельная история. Дело не в личностях, а в системе, так как им без разницы что продавать, от них страдает экономика нашей страны, да и вообще по моему мнению это женское занятие, но что делать работа есть работа, кушать все хотят, кто знает, может и я лично устроюсь торговать.

Если присутствуют здесь торгаши, прошу не обижаться — «по отдельности вы не плохие ребята».

Сегодня я хочу дать общую информацию о машинах позволяющих проводить испытания и определять физико-механические свойства различных материалов.

Для начала давайте определимся, что же такое механические свойства и какие они бывают. Механические свойства – это способность материала выдерживать нагрузки приложенные из вне. К таким нагрузкам относятся сжатие, изгиб, удар, кручение, твердость, пластичность, упругость, истираемость и т. д.

Чтобы искусственно воспроизвести эти нагрузки произведенный материал (образец) испытывают, для определения пиковых и номинальных значений работы данного образца.

Испытания проводятся на машинах обеспечивающих определенный тип нагрузки, обычно в Ньютонах (Н). Разрывные машины в основном являются универсальными, так как работают на растяжение и сжатие, и позволяют определять деформацию, упругость, пластичность и многое другое. Но все машины без исключения получают от контроллера (в современных машинах) три параметра: Нагрузку (Н), Перемещение (мм) и Время (с).

Для таких видов нагрузки как крутящий момент специально разработана машина на кручение обеспечивающая вращение образца вдоль своей оси. Изгибающие силы могут быть определены как при испытании на классической разрывной машине, так и при испытании образца на маятниковом копре. Выглядят такие машины как токарный станок с установленным на оси кручения датчика момента.

Часто для определения твердости материала требуется такая машина как твердомер обеспечивающая контроль твердости после производства материала, (например, стали). В зависимости от твердости материала, выбирается тип шкалы: твёрдость более мягких изделий обычно измеряют по шкале Шора или шкале Бринелля; для более твёрдых изделий используют шкалу Роквелла; для совсем твёрдых — шкалу Виккерса.

Еще существуют испытания на усталость и длительную прочность, они в основном проводятся на классических разрывных машинах способных поддерживать образец под постоянной нагрузкой долгое время, и с использованием климатических камер для воссоздания требуемых климатических условий. Единственным отличием от классической разрывной машины является нагрузочная система, выполненная в виде набора грузов, установленных через рычаг. Количество таких машин в лаборатории может достигать десятков штук, а испытания могут длиться от нескольких дней до нескольких недель, месяцев и даже лет.

Существует еще один класс машин: машины трения предназначены для изучения процессов трения и вызванного трением износа, свойств смазочных и фрикционных материалов.

Многие испытательные машины разрабатываются и делаются под заказ так как серийная машина не подходит по тем или иным причинам (габариты испытуемого образца, способ крепления его в захватах, точность измерения, параметры измерения…), заказчиком в основном выступают университеты (если у них хватает финансирования), различные научно-производственные объединения и все те кто может работать не со стандартными материалами.

К любой испытательной машине необходимы захваты для зажима и удержания в процессе испытания образца. Типов захватов очень много, я упомяну некоторые: Тисочные (работают и выглядят также как тиски), клиновые (самозажимные), клещевые (работают и выглядят как клещи). Все захваты со сменными губками под круглые и плоские образцы, а также отличаются насечкой.

В сегодняшней статье я привел несколько типов испытательных машин позволяющих обеспечить испытательную (научную) лабораторию всеми необходимыми физико-механическими испытаниями.

На этом пожалуй все, но если будет интересно, могу написать про процесс изготовления, ценообразование, и вообще отвечу на все дополнительные заданные вопросы в комментариях к этой статье.

Для затравочки могу сказать, что одна универсальная машина с максимальной нагрузкой 50кН (5тонн) в зависимости от исполнения, стоит около 1мил. руб., как не плохой новый автомобиль иностранного производства.

И немного видео с моего канала:

https://youtu.be/1UbDoBu8_7I

https://youtu.be/ubFta59dU-k

https://youtu.be/AzcbudoJL7s

Встретил тут на работе очередную испытателюную машину хер знает какого лохматого года

Шильдик гласит:

1944 год. Еще работает.

На первом этаже нашей конторы, попалось мне то, чего мягко сказать, никак не ожидал увидеть

Испытательная машина 20-х годов прошлого века. Почти 100 лет на службе.

Выпущена фирмой Alfred J. Amsler & Co, родоначальницей испытательной техники. До сих пор со своими задачами справляется.