光杠自鎖三軸試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

閆占輝，陳志紅

(長(zhǎng)春工程學(xué)院機(jī)電學(xué)院，吉林長(zhǎng)春 130012)

現(xiàn)有的大型壓力試驗(yàn)機(jī)，其升降裝置一般采用絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)橫梁直線運(yùn)動(dòng)，或采用液壓缸直接帶動(dòng)橫梁升降，這兩種試驗(yàn)機(jī)都適合小尺寸試樣。為提高檢測(cè)精度，盡量采用大試塊進(jìn)行壓縮試驗(yàn)。如果試樣尺寸較大，需要采用大尺寸的絲杠，或者采用大尺寸的液壓缸。二者的缺點(diǎn)是零件尺寸大，難加工，強(qiáng)度、性能難保證。結(jié)合工程實(shí)際對(duì)大尺寸試件進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn)的需要，設(shè)計(jì)了一種利用液壓系統(tǒng)，采用光杠自鎖，通過(guò)與在立柱上的可漲開(kāi)過(guò)盈彈性套和可鎖緊開(kāi)口彈性套的交替運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)橫梁大導(dǎo)程的三軸試驗(yàn)機(jī)。

1 光杠自鎖工作原理

為依靠光杠而不是絲杠使試驗(yàn)機(jī)升降裝置實(shí)現(xiàn)大導(dǎo)程，在光杠上聯(lián)接過(guò)盈彈性套，過(guò)盈彈性套無(wú)漲開(kāi)壓力時(shí)處于夾緊狀態(tài)，當(dāng)向過(guò)盈彈性套內(nèi)表面的環(huán)形槽施加高壓油時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)使?jié)q開(kāi)的過(guò)盈彈性套及與它相聯(lián)接的升降裝置在光杠上自由滑動(dòng)。同時(shí)，在升降裝置的上方，在光杠上安裝了一個(gè)開(kāi)口彈性套，開(kāi)口彈性套無(wú)液壓壓力時(shí)處于自由狀態(tài)，當(dāng)向與開(kāi)口彈性套連接在一起的液壓缸注入液壓油時(shí)，它就處于鎖緊狀態(tài)。開(kāi)口彈性套裝置和過(guò)盈彈性套裝置分別和提升油缸相聯(lián)接，這樣通過(guò)開(kāi)口彈性套和過(guò)盈彈性套交替鎖緊、松開(kāi)，與提升油缸相配合就可以使過(guò)盈彈性套及其升降裝置實(shí)現(xiàn)大導(dǎo)程，即光杠多長(zhǎng)升降裝置就可以升多高，這些動(dòng)作都要靠液壓控制實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖1及圖2所示，圖3為開(kāi)口彈性套裝置，圖4為試件加壓裝置。

圖1 試驗(yàn)機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)

圖2 光杠自鎖升降裝置局部放大圖

圖3 開(kāi)口彈性套裝置截面圖

圖4 試件加壓裝置

立柱與彈性套的過(guò)盈量合理值可通過(guò)FEM方法得出，當(dāng)4個(gè)立柱共承受最大負(fù)載為600 kN，立柱直徑為φ200 mm時(shí)，過(guò)盈套與立柱的過(guò)盈量為0.12mm就可滿足要求。用60 MPa壓力加入過(guò)盈套內(nèi)，將其漲開(kāi)，然后在提升缸作用下可任意升降橫梁。

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)完成的動(dòng)作包括:過(guò)盈彈性套的漲開(kāi)，開(kāi)口彈性套的鎖緊，提升缸的升降，試件的加載與卸載，液壓系統(tǒng)原理如圖5所示，主要閥類元件列于表1，得到的系統(tǒng)裝配圖如圖6所示。電氣元件動(dòng)作真值表如表2所示，液壓系統(tǒng)控制電路如圖7所示。

經(jīng)試驗(yàn)液壓系統(tǒng)回路沒(méi)有任何問(wèn)題，一次供壓為20 MPa，經(jīng)過(guò)增壓器增為60 MPa，增壓比為1∶3，有關(guān)密封元件采用組合密封即可。

圖5 試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

表1 選擇主要閥類元件

圖6 試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)裝配圖

表2 電氣元件動(dòng)作真值表

圖7 試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)控制電路

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的光杠自鎖裝置，實(shí)現(xiàn)了與立柱相聯(lián)結(jié)的可漲開(kāi)過(guò)盈彈性套和可鎖緊開(kāi)口彈性套與提升油缸的交替運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了橫梁的大行程。

通過(guò)液壓方式實(shí)現(xiàn)橫梁移動(dòng)與自鎖的新型三軸試驗(yàn)機(jī)，解決了橫梁大尺寸升降與自鎖問(wèn)題。設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)可完成橫梁的升降運(yùn)動(dòng)與準(zhǔn)確定位，試件的預(yù)壓與卸載，開(kāi)口彈性套、過(guò)盈彈性套的漲開(kāi)與鎖緊等動(dòng)作。

光杠自鎖三軸試驗(yàn)機(jī)在土木工程、地質(zhì)工程等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【1】楊培元，朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

【2】閆占輝，王學(xué)英.新型光杠自鎖升降裝置在液壓三軸試驗(yàn)機(jī)中的應(yīng)用［J］.機(jī)床與液壓，2008，36(2):88 －90.

【3】宋麗華，毛君.四柱式液壓機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)床與液壓，2009，37(6):106 －108.

【4】李忠良，閆春艷.帶式輸送機(jī)張緊裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.液壓與氣動(dòng)，2012，22(6):8－10.