微机控制摆锤式液氮制冷自动冲击试验机

    微机控制摆锤式液氮制冷自动冲击试验机主机与附具参数：              

大冲击能量（J）  300

有效使用范围  20%-80%FS

摆锤预扬角  150°

摆轴轴线至打击中心的距离  750mm

◆  附具参数

摆锤锤重N  214.3594

摆锤力矩N·m  160.7696

冲击速度  5.24m/s

砧座跨距  40mm

砧座圆角半径  R1-1.5mm

砧座斜度角  11°±1° 

冲击刃角  30°±1°

冲击刃曲

率

半径

2mm冲击刃  2mm-2.5mm

8mm冲击刃  8mm±0.05mm

8mm冲击刃肩角半

径

0.1mm-1mm

8mm冲击刃宽度  4mm  ±0.05mm

冲击刃宽度  10mm-18mm

冲击刀厚度  16mm

满足试样规格（mm）

  10×10×55mm，10×7.5×55mm，

10×5×55mm，  10×2.5×55mm

◆  测量参数：

角度测量方式  光电编码器

角度准确度  0.06°

数显角度分辨力  0.015°

数显能量分辨力  0.12J 

刻度盘小分辨力  ≥0.5J

能量显示方式  刻度盘，微机显示,PLC液晶显示屏

◆  低温及送样定位机构参数： 

制冷方式  液氮

制冷介质  液氮

控温范围(室温≤25℃)  ＋30℃～-196℃

恒温精度  ±1℃

降温速度  ＋30℃～-196℃，不大于60分钟

加热方式  电热板

控温方式  PID

数显计时器  1 分-999 分钟，分辨率1分

有效工作空间  冷室空间：250×56×11（长×宽×高）mm

冷却室试样容量  20只（多可扩展到40只）

送样方式  气动 

送样定位时间  ≤5S

定位方式  气动

定位精度  0.1mm

气动压力  0.6～0.7MPa

◆  整机参数：

外形尺寸

主机  装防护网  2220×900  ×2220（长×宽×高）mm

电气柜  960×620×830(长×宽×高）mm

制冷部分  700×260×460(长×宽×高）mm

重量

主机  约 1500kg

电气柜  约 100kg

低温系统  ≈70kg

电机功率  主机电机  0.55kW

制冷  1.5kW

供电电源  三相五线制，380V±10％，50Hz 

使用环境  无震动、无粉尘；室温（15-25℃）；湿度<70%

◼  适用标准：

⚫  GB/T 2611-2007 《试验机  通用技术要求》

⚫  JB/T 7406.1-1994 《试验机术语  材料试验机》

⚫  GB/T 3808-2010《摆锤式冲击试验机的检验》

⚫  GB/T 229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》

⚫  JJG 145-2007《摆锤式冲击试验机》

⚫  ISO 148:1998《Metallic materials-Charpy pendulum impact test》

⚫  ASTM  E23-07a《Standard  Test Methods  for Notched  Bar  Impact  Testing of Metallic

Materials》

⚫  GB/T 18658-2002《摆锤式冲击试验机检验用夏比V 型缺口标准试样》

⚫  JB/T 6147-2007 《试验机包装、包装标志、储运技术要求》

微机控制摆锤式液氮制冷自动冲击试验机 功能与用途：

  该系列冲击试验机为高刚度主机、微机控制、自动控温、自动送样定位、自动测量记录的试验

机，是目前国内技术水平的摆锤式冲击试验机。

  该系列冲击试验机根据 ISO 148:1998、GB/T 3808-2010《摆锤式冲击试验机的检验》等设计

与制造。*国内和金属材料冲击试验标准的要求。

  该系列冲击试验机功能强大，稳定可靠，测试，操作方便。是测试金属材料在动负荷下抗

冲击性能、判断材料韧脆性的理想试验设备。

  该系列冲击试验机既可以测试金属材料在常温、低温状态下的抗冲击性能，也可以测试材料的

韧脆转换温度。

  该系列冲击试验机可广泛适用于科研院所、检测机构、大专院校、航空航天、军工、冶金、机

械制造、压力容器、船舶、车辆、桥梁、风电等各行业进行精密性的材料研究、材料分析、材

料开发、材料选择、工艺改进和质量控制。

  该系列冲击试验机也是目前我公司生产的拳头产品之一，是市场销售的主流机型。已累计生产

销售 600 多台，经过了大量的实用性检验和持续的改进完善，技术和工艺成熟，可靠性高，故

障率低，深受市场和用户的好评与欢迎。

◼  技术特点与优势：

  主机机架与底座一体化设计、整体铸造加工，克服了机身机座分体连接处的薄弱环节，整体刚性和

稳定性大大提高，提高了试验的稳定性。机体吸收能量小，测量结果更接近于试样真实吸收功。更

适合高能量冲击；

  一体化的构造，避免了分体式结构机架底座连接装配的误差；  

  主机采用高刚度设计，每个受力部件经有限元分析、设计，经过精密加工与测试；

  加工中心一次性加工前后轴承孔和砧座安装位等，确保前后轴承孔对称，确保摆轴轴线到打击点的

距离准确；

  双支承机架结构，摆锤主轴采用简支梁支承，载荷分布合理，降低冲击时摆锤的侧向颤动；  

  摆轴前后轴承受力均衡，减小了摩擦，也降低对轴承的冲击破坏；

  进口高精度轴承，摩擦小，抗冲击，寿命长；

  摆杆为厚壁无缝管，刚度高、不变形，降低能量的吸收；

  摆锤圆形锤体三维软件设计，重心；圆形结构，有效降低冲击时的空气阻力能量损失；

  特种材料制作冲击刀刃，高硬度，变形小，抗冲击；

  配置2mm、8mm两种规格冲击刀刃，采取螺钉压紧式固定冲击刀刃，更换简单方便；  

  特种材料和特殊工艺加工试样砧座（试样支承钳口），确保刃角坚固圆润，平面和圆弧切线过渡，

抗冲击耐磨损；

  采用双级减速电机为提锤动力，力矩大，不滑移，噪音小。减速电机引进*制造，性能可靠

经久耐用；

  采用引进*技术生产的电磁离合器，吸合、分离迅速，不滑移；  

  通过 PLC 系统进行运行控制，自动控制扬摆、挂摆、冲击、放摆整个试验过程，运行可靠，并大大

降低电气故障率；

  挂摆由PLC 按预设角度控制，定位准确，不改变，保证初始冲击能量恒定不变；

  挂摆装置采用液压缓冲机构，挂摆平稳无抖动，避免对挂脱摆机构的冲击及损伤；

  电气驱动脱摆冲击，干净利索，确保初始冲击能量和初始速度不受影响；

  冲击完成后，利用剩余能量自动再次挂摆，做好下次冲击准备，提高了工作效率；

  可通过更换摆锤调整初始能量级别，扩展使用范围；

  低温系统：

➢  JBW-300CD：采用液氮制冷降温，降温速度快，温度可达-196℃。自动控温，控温精度可

达±1℃。自动保温，自动报警。采用气泵外加压液氮罐，安全、可控；

➢  低温室采用特殊的上下电加热板与制冷装置组成温控系统，通过 PID 调节可以地控制低温

温度（在温度范围内可以任意设定温度值进行控制）； 

➢  试验开始前，通过持续电加热板加热，可以先烘干冷却室水汽，避免试样冻住；

➢  低温室内部采用耐氧化、温度传导快、经久耐用的铜试样盒；

➢  冷却室一次多可放置20只试样（根据要求，可扩展到多放置40 只试样）；

➢  *设计的冷室和送样结构，可以同时满足10mm、7.5mm和5mm三种规格试样。更换附件

后，可以满足2.5mm小试样；

➢  采用加厚的保温层，既有利于降温和保温、也节省能源；

➢  低温系统外壳采用不锈钢制造，防蚀、美观。

  采用气动方式送样。试样冷却到设定温度后，启动送样，强大的气动送样装置迅速送出试样，进行

冲击试验。快速准确；

  试样室*设计，送样装置推力大，无论试样怎样冷冻，都能够顺利送出、不会卡住；

  在试样经过处采用特殊结构，做到试样在低温室内动作可靠、不卡试样；

  采用气动方式自动二次定位；

  主机和送样系统动作可以通过微机界面操作，也可以通过触摸屏操作；  

  通过高精度光电编码器测试角度，PLC系统冲击吸收能量，大大提高了冲击能量的测试精度；

  三种能量显示方式：微机显示、刻度盘、液晶屏，结果可以相互比对；  

  软件设计有自动标定功能，可以测试摩擦能量损失和空气阻力能量损失；

  配置试样自动输出机构。冲击完成后，根据预设判据，测控系统可以自动判断是否合格，并自动分

别拣出；  

  独立的电器控制柜，强弱电*隔离，降低干扰；

  设有安全销，摆锤升到预定位置后安全销自动弹出，防止摆锤意外下落造成事故；  

  整机配备分体组合式可开启全封闭防护罩，铝合金钢化玻璃结构，安全、美观；设置了门禁开关，

只有把门关好才能进行冲击，起到安全作用；

◼  结构与性能 

本试验机由主机部分、低温制冷系统、式样室与送样定位系统、运行控制系统、测量显示系统、试

验附具、安全防护装置七部分构成。

◆  主机部分：

  采用大底座和宽厚双支承机架结构。机架底座铸为一体，双支承机身上部铸造连接，减速机安

装固定架与机架铸为一体。整台机器为一个刚性整体，经过自然时效加人工时效处理后，具有

非常高的稳定性。整体加工，机架底座间没有装配的误差，确保了摆轴轴线到打击中心的距离

。当砧座受到冲击时，原来分体式主机会因螺栓连接部位弹性变形吸收能量而影响冲击测

量，一体化主机从根本上避免了这个问题。立柱前后对称，摆锤主轴采用简支梁方式

支承，能有效避免摆锤冲击时的侧向颤动，降低对测试结果的影响。

◆  低温制冷系统：

液氮制冷 

整机图

  液氮制冷原理：液体状态的氮的温度为-196℃，高于此温度，液氮就会气化，而气化就会吸收热量，

因此，通过液氮制冷就是把液氮喷淋在试样上，液氮气化就吸收试样的热量，从而降低了试样的温

度，持续喷淋和气化，试样温度就不断降低，直至需要的温度。

 液氮制冷示意图

  该制冷低温装置由液氮罐、加压泵、输液管、液氮输入流量控制电磁阀、蒸发器（低温室）、

温度调节控制器等组成。

  液氮制冷流程：气泵加压→液氮输出→控制流量→液氮喷淋→液氮蒸发吸收热量→试样降温→温度

测量控制。

  液氮制冷具有降温速度快、易于实施的特点，但又有温度难以控制，液氮持续消耗无法回收等缺点。

我们经过反复论证与试验，设计了*的毛细管针孔液氮细密均匀喷淋装置（鼠笼式结构），并通

过实时温度测试反馈，通过控制流量阀的液氮流量和电热板的温度调节，实现了对温度的控制

和低温室的均匀喷淋降温。

                                                                   液氮喷洒结构与控制图

  结构特点：由液氮罐输出的气液混合体，通过流量控制阀后，分流进分布于试样盒周遭的10 个

细流铜管，每根管上面向试样盒方向均匀分布 10个针孔，通过液氮罐提供的压力，气液混合体

会通过针孔向试样喷淋，液氮蒸发吸热，达到降温的目的。热电偶实时测试温度，当接近所需

温度时，计算机通过流量阀控制流量，减少喷淋液氮的供给量，直至设定温度。降温快，温度

均匀，控温，可达±1℃，温度可达-196℃。并且降低了液氮的浪费。

                                                               液氮制冷降温曲线图

  试样室和送样定位系统 

  试样室结构：

标准夏比冲击试样的尺寸是 10×10×55mm，但标准规定，当材料厚度无法做成标准试样时，允许

做成10×7.5×55mm、10×5×55mm和10×2.5×55mm的薄试样。由于低温自动冲击试验机的试样室

都是按照 10×10×55mm 的标准试样设计制造的，无法同时满足薄试样的试验，给用户试验造成很大麻

烦。

我们经过反复论证和试验，终设计出了一种多用途试样室：该试样室经过*的设计，内部采用

耐氧化、温度传导快、经久耐用的铜试样盒，适应两种制冷方式和加热的需要，在试样经过处采用特殊

结构，做到试样在低温室内动作可靠、不卡试样。更换试样盒可以适合所有四种规格的试样，但每炉必

须是同种规格试样。真正实现了一台试验机可完成所有冲击试验。