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塑料拉力試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械加載系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料試樣施加可控拉力、完成拉伸試驗(yàn)的核心執(zhí)行單元，其設(shè)計(jì)需滿足加載精度高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)速范圍廣的要求，以模擬塑料在不同受力場(chǎng)景下的力學(xué)響應(yīng)。該系統(tǒng)主要由以下 6 個(gè)關(guān)鍵部分組成，各部分協(xié)同工作實(shí)現(xiàn) “動(dòng)力輸出→力的傳遞→試樣固定→位移控制→安全防護(hù)” 的完整加載流程：

1. 動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元：加載動(dòng)力的核心來源

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元是機(jī)械加載系統(tǒng)的 “動(dòng)力心臟”，負(fù)責(zé)將電能或液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)（直線運(yùn)動(dòng)為主），為試樣拉伸提供持續(xù)、可控的驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，常見類型分為：

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)（主流類型）：
采用高精度伺服電機(jī)（如交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)）搭配減速機(jī)構(gòu)（如行星減速器、蝸輪蝸桿減速器），通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制加載方向（拉伸 / 壓縮），通過伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速（即加載速度）的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。
優(yōu)勢(shì)：響應(yīng)速度快、加載精度高（速度誤差通常＜±1%）、調(diào)速范圍廣（可從 0.001mm/min 到 500mm/min 甚至更高），適用于絕大多數(shù)塑料材料的拉伸試驗(yàn)（如薄膜、板材、管材等）。

液壓驅(qū)動(dòng)：
由液壓泵、液壓缸、液壓閥組組成，通過液壓泵產(chǎn)生高壓油，經(jīng)控制閥調(diào)節(jié)油液流量和壓力，推動(dòng)液壓缸活塞做直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的加載。
優(yōu)勢(shì)：能提供超大加載力（可達(dá)數(shù)百 kN 級(jí)別），適合高強(qiáng)度塑料（如工程塑料、增強(qiáng)塑料）或大尺寸試樣的拉伸試驗(yàn)；缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢，加載速度調(diào)節(jié)范圍較窄。

2. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：動(dòng)力與位移的精準(zhǔn)傳遞

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是將動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)（如電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）轉(zhuǎn)化為橫梁的直線運(yùn)動(dòng)（上橫梁或下橫梁移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)試樣拉伸），同時(shí)保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和位移精度。核心組件包括：

滾珠絲杠副（主流傳動(dòng)方式）：

由滾珠絲杠（螺桿）和滾珠螺母組成，電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母則沿絲杠軸線做直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)橫梁移動(dòng)。
優(yōu)勢(shì)：傳動(dòng)效率高（可達(dá) 90% 以上）、磨損小、定位精度高（位移誤差通常＜±0.01mm），能有效避免 “爬行” 現(xiàn)象（低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的不均勻跳動(dòng)），是高精度塑料拉力試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)方式。

梯形絲杠副：
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但傳動(dòng)效率低（約 30%-50%）、磨損快，長(zhǎng)期使用后位移精度下降明顯，僅用于低端、低精度要求的試驗(yàn)機(jī)。

3. 夾持系統(tǒng)：試樣的可靠固定與力的均勻傳遞

夾持系統(tǒng)用于固定塑料試樣，確保加載力能均勻、穩(wěn)定地傳遞到試樣上，避免因夾持不當(dāng)導(dǎo)致試樣 “打滑” 或 “局部應(yīng)力集中斷裂”（非材料本身的力學(xué)失效）。根據(jù)塑料試樣的形態(tài)（如薄膜、板材、管材、線材），夾持系統(tǒng)分為不同類型：

楔形夾具（通用型）：
由固定鉗口、活動(dòng)鉗口、楔形塊組成，加載時(shí)楔形塊在拉力作用下自動(dòng)夾緊試樣（“自緊式” 設(shè)計(jì)），適用于板材、棒材等剛性較強(qiáng)的塑料試樣。鉗口內(nèi)側(cè)通常會(huì)粘貼防滑襯墊（如橡膠、砂紙、特殊合金），增強(qiáng)摩擦力，防止試樣打滑。

薄膜夾具（專用型）：
針對(duì)薄膜類試樣（厚度＜1mm）設(shè)計(jì)，采用 “寬鉗口”（鉗口寬度通?！?0mm）或 “氣動(dòng) / 液壓夾緊” 方式，避免夾持力過大導(dǎo)致試樣邊緣破損。部分薄膜夾具還會(huì)配備 “試樣對(duì)中裝置”，確保試樣拉伸時(shí)受力軸線與試驗(yàn)機(jī)加載軸線一致。

管材 / 線材夾具：
管材夾具采用 “內(nèi)脹式” 或 “外抱式” 結(jié)構(gòu)，避免管材壓扁；線材夾具則通過 “V 型槽” 或 “專用卡套” 固定，防止線材在拉伸過程中旋轉(zhuǎn)或打滑。

4. 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：保證橫梁運(yùn)動(dòng)的直線度與穩(wěn)定性

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于限制橫梁的運(yùn)動(dòng)方向，確保橫梁僅沿垂直于試樣夾持面的直線方向移動(dòng)（無左右偏移、前后傾斜），避免因橫梁 “歪斜” 導(dǎo)致加載力方向偏離試樣軸線，影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。核心組件包括：

導(dǎo)向立柱：
通常為 2-4 根高精度圓柱形立柱，與橫梁上的直線軸承或滑動(dòng)襯套配合，為橫梁提供穩(wěn)定的支撐和導(dǎo)向。立柱表面需經(jīng)過精密磨削和鍍鉻處理，降低摩擦系數(shù)，保證橫梁運(yùn)動(dòng)的平順性。

導(dǎo)向?qū)к墸?/span>
部分試驗(yàn)機(jī)采用 “導(dǎo)軌 + 滑塊” 結(jié)構(gòu)（如矩形導(dǎo)軌、燕尾導(dǎo)軌），與立柱配合使用，進(jìn)一步提升橫梁的運(yùn)動(dòng)精度和穩(wěn)定性，尤其適用于大跨度、大行程的試驗(yàn)機(jī)。

5. 行程控制單元：加載過程的位移邊界管理

行程控制單元用于設(shè)定和限制橫梁的移動(dòng)范圍（即 “試驗(yàn)行程”），防止因橫梁過度移動(dòng)導(dǎo)致：① 試樣斷裂后橫梁繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，撞擊試驗(yàn)機(jī)底部或頂部；② 夾持系統(tǒng)與其他部件碰撞，造成設(shè)備損壞。主要組成包括：

行程限位開關(guān)：
分為 “上限位開關(guān)” 和 “下限位開關(guān)”，安裝在試驗(yàn)機(jī)的立柱或機(jī)架上，當(dāng)橫梁移動(dòng)到設(shè)定的極限位置時(shí)，限位開關(guān)觸發(fā)，自動(dòng)切斷動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元的電源，使橫梁停止運(yùn)動(dòng)（硬限位保護(hù)）。

軟件行程設(shè)定：
在試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)中，可通過軟件預(yù)設(shè) “最大行程” 和 “最小行程”，當(dāng)橫梁位移達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出指令停止加載（軟限位保護(hù)），與硬限位開關(guān)形成雙重防護(hù)。

6. 機(jī)架結(jié)構(gòu)：整個(gè)加載系統(tǒng)的支撐基礎(chǔ)

機(jī)架是機(jī)械加載系統(tǒng)的 “骨架”，用于固定動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、夾持系統(tǒng)等所有部件，需具備足夠的剛性和穩(wěn)定性，避免加載過程中機(jī)架變形（如立柱彎曲、橫梁傾斜），影響試驗(yàn)精度。機(jī)架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括：

材料選擇：
通常采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（如 Q235）或合金結(jié)構(gòu)鋼（如 45# 鋼），經(jīng)焊接、時(shí)效處理（消除內(nèi)應(yīng)力）和精密加工而成，確保機(jī)架的強(qiáng)度和剛度。

結(jié)構(gòu)形式：
常見 “門式結(jié)構(gòu)”（雙立柱 + 上橫梁 + 下橫梁 + 底座，呈 “門” 形），該結(jié)構(gòu)受力對(duì)稱、穩(wěn)定性好，能有效分散加載力，適合中高精度試驗(yàn)機(jī)；低端試驗(yàn)機(jī)也可能采用 “單立柱結(jié)構(gòu)”，但剛性較差，僅適用于小加載力場(chǎng)景。

綜上，塑料拉力試驗(yàn)機(jī)的機(jī)械加載系統(tǒng)通過 “動(dòng)力驅(qū)動(dòng)→傳動(dòng)→導(dǎo)向→夾持→行程控制” 的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)塑料試樣的精準(zhǔn)、穩(wěn)定加載，是保證拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)（如抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量）準(zhǔn)確性的核心硬件基礎(chǔ)。