一種試驗(yàn)機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)

胡旭 中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所

1 概述

目前市場(chǎng)上的電液伺服類(lèi)試驗(yàn)機(jī)的液壓升降框架和作動(dòng)缸均是由液壓源來(lái)驅(qū)動(dòng)。這兩個(gè)裝置的加壓模式又分為兩種：一種是機(jī)架和作動(dòng)缸同時(shí)加壓；一種是通過(guò)液壓子站實(shí)現(xiàn)機(jī)架和作動(dòng)缸分別加壓。兩種模式各有特點(diǎn)，不同的廠家有不同的加壓模式。本文將針對(duì)機(jī)架和作動(dòng)缸分別加壓的模式設(shè)計(jì)位移保護(hù)裝置，以便位移超限時(shí)第一時(shí)間切斷作動(dòng)缸的油壓，保護(hù)試驗(yàn)件安全。

2 限位開(kāi)關(guān)裝置工作原理

如圖1所示，液壓子站是連接液壓源與作動(dòng)筒的通道，關(guān)閉液壓子站可切斷作動(dòng)筒的壓力，從而卸去施加在試驗(yàn)件的載荷。

圖1 試驗(yàn)機(jī)控制機(jī)理圖

基于試驗(yàn)機(jī)的控制機(jī)理，我們將限位開(kāi)關(guān)裝置串聯(lián)入試驗(yàn)機(jī)控制器和液壓子站之間的開(kāi)關(guān)電路，并將限位開(kāi)關(guān)裝置安裝在試驗(yàn)機(jī)機(jī)架使其可對(duì)作動(dòng)筒的位移起到限制作用，一旦作動(dòng)筒的運(yùn)動(dòng)觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)裝置，限位開(kāi)關(guān)裝置將關(guān)閉液壓子站。即使是在系統(tǒng)失控的狀態(tài)下該保護(hù)措施依然有效，可保證試驗(yàn)件安全。限位開(kāi)關(guān)裝置的工作原理如圖2所示。

圖2 限位開(kāi)關(guān)裝置工作原理圖

3 限位開(kāi)關(guān)裝置設(shè)計(jì)

3.1 電路設(shè)計(jì)

如圖3所示，限位開(kāi)關(guān)裝置電路由電源、繼電器、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)和復(fù)位開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)被觸發(fā)后三極管基極置零，繼電器開(kāi)關(guān)恢復(fù)常開(kāi)狀態(tài)，液壓子站的電磁閥斷電，液壓子站關(guān)閉。當(dāng)位移超限問(wèn)題解決后，通過(guò)手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)可以重新打開(kāi)液壓子站壓力。

圖3 限位開(kāi)關(guān)裝置電路圖

3.2 器件性能

在電路的電源、繼電器、觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)選擇上采用性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、精度高的原則。

電源采用軍品級(jí)電源，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。開(kāi)關(guān)的使用24V直流電源，保證試驗(yàn)進(jìn)行期間不斷電，在電磁環(huán)境復(fù)雜的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)保證電壓穩(wěn)定；

繼電器使用歐姆龍高品質(zhì)產(chǎn)品，可穩(wěn)定吸合30萬(wàn)次；

觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)選用高敏感開(kāi)關(guān)，其觸發(fā)位移為0.3mm-0.7mm，靈敏度滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的觸發(fā)位移要小，盡量保證在該行程內(nèi)作動(dòng)筒的位移不會(huì)對(duì)試驗(yàn)件造成破壞。

4 安裝測(cè)試

4.1 安裝

限位開(kāi)關(guān)裝置安裝于機(jī)架立柱上，觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)根據(jù)具體試驗(yàn)加載方式與試驗(yàn)機(jī)上夾頭接觸，從而限制作動(dòng)筒的位移活動(dòng)范圍。

4.2 測(cè)試

將限位開(kāi)關(guān)裝置安裝完畢后，開(kāi)啟試驗(yàn)機(jī)。

手動(dòng)觸發(fā)。依次液壓泵加高壓、液壓子站加高壓，壓力穩(wěn)定后手動(dòng)觸發(fā)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，液壓子站關(guān)閉，作動(dòng)筒卸壓，開(kāi)關(guān)保護(hù)及時(shí)有效；

作動(dòng)筒觸發(fā)。依次液壓泵加高壓、液壓子站加高壓，壓力穩(wěn)定后控制作動(dòng)筒收縮，當(dāng)作動(dòng)筒觸發(fā)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)后，液壓子站關(guān)閉，作動(dòng)筒卸壓，開(kāi)關(guān)保護(hù)及時(shí)有效。

以上測(cè)試均反復(fù)3次，限位開(kāi)關(guān)裝置功能穩(wěn)定、有效，可以應(yīng)用于試驗(yàn)。

5 結(jié)論

綜上所述，限位開(kāi)關(guān)裝置設(shè)計(jì)合理，保護(hù)功能有效，可以作為試驗(yàn)機(jī)的保護(hù)措施使用，且該保護(hù)措施的控制獨(dú)立于試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)，在系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)或者失控狀態(tài)下依然可以發(fā)揮保護(hù)作用。