多液壓缸系統(tǒng)在拉伸破壞性試驗中的應用

尚志強 苑鵬 李威 劉丹丹

摘要：本文通過對某鋁合金件成品進行的破壞性拉伸試驗分析，從實踐角度介紹了多液壓缸系統(tǒng)的設計機構和功能特點，希望能對多液壓缸在不同領域的應用提供參考。

關鍵詞：液壓缸，開環(huán)液壓同步回路 拉力傳感器，比例調節(jié)閥， 應變片

1.液壓缸的設計及特點

液壓缸是將液壓能轉變?yōu)闄C械能的作直線往復運動的液壓執(zhí)行部件，它結構簡潔，工作可靠，拆卸方便，用它實現往復運動時，可以免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)準確，因此在拉伸試驗中可以有效的控制試驗的穩(wěn)定性和準確性，試驗中選用的是伸縮式液壓缸，伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序是從大至小，而空載縮回的順序則是從小到大，伸縮缸可實現較長的行程，而縮回時長度較短，結構比較緊湊。

利用公式 ：

根據試驗要求試驗件在20倍極限拉力時各點所需的液壓缸內外直徑。

2液壓缸的密封

液壓缸中的壓力油液可能通過固定部件的連接處和相對運動部件的配合處而泄露。泄露會使液壓缸的容積率降低和油液發(fā)熱，外泄露還會污染工作場地。泄露嚴重時會影響液壓缸的工作性能，因此采用適當的 密封來防止和減少泄露，試驗采用自封式壓緊型密封即O型密封圈，O型密封圈一般用丁睛橡膠制成，因為它與石油基液壓油有良好的相容性，能更好的起到密封效果，

3液壓缸支架

液壓缸支架是對各個液壓缸起支撐固定作用，它有易拆卸，結構緊湊等特點

在試驗中它要保證液壓缸各位置點的拉力準確，要求變形量小于等于1mm

所以在試驗前液壓缸支架要做應力分析。

4.多液壓缸同步系統(tǒng)的控制

當多液壓缸 同步平臺存在較大的偏載時，此時會造成較大的同步誤差，雖然系統(tǒng)的剛性聯接能夠在一定程度上保證系統(tǒng)的同步精度，但其數值是有限的。因此 僅僅依靠機械剛性聯接來保證系統(tǒng)的同步精度的方案適應性較差，還需要對液壓 同步系統(tǒng)進行設計來提高系統(tǒng)的同步精度，以滿足多液壓缸同步運動的要求這就要求系統(tǒng)在保證高精度同步的前提下提高系統(tǒng)的可靠性能。

試驗采用液壓同步回路，成倍輸出力來制回路，重油箱到液壓缸方向上的進油管路上依次設置有柱塞泵，單向閥門，高壓過濾器和電動比例閥，電動比例閥之后的進油管路形成幾個分支，每個進油管的分支分別經過一個電動減壓閥后，與一個液壓缸的進油端連接，從每個液壓缸的回油端出來的回油管路分支先經過電動減壓閥，再匯成一條回油路，回油管路在經過回油鋁波器，回到油箱。

5.柱塞泵

柱塞泵，是依靠柱塞在其缸內往復運動，改變密封腔的容積來完成吸，壓油，因為單柱塞的流量不是很均勻，也就是說有半周壓油半周吸油，所以試驗中使用的是多柱塞泵，這樣可以使吸壓油均勻，減少噪聲，可以提高多液壓缸輸出力的穩(wěn)定性提高試驗精度。

一個液壓系統(tǒng)，不論其復雜程度如何，總是由一些完成一定功能的基本液壓回路組成，而液壓回路主要是由各個液壓控制閥按一定需要組是而成，對于實現不同目的的液壓回路，各種液壓控制閥的安裝和組合尤為重要，在單向閥是只允許油液向一個方向流動而不能反向流動，它的性能要求油液向一個方向通過時壓力損失要小，反向不能流動。

6.電動比例閥

電動比例閥，是將手動調節(jié)壓力。流量等參數的壓力閥，流量閥改為電動調節(jié)，并使被調節(jié)參數和給定的電量（通常為電流）成比例，比例調節(jié)閥可以實現液壓系統(tǒng)中壓力，流量等參數的自動控制，一個比例閥就可以等到多種壓力和流量。所以可以對多個液壓缸的控制有明顯的幫助。多液壓缸系統(tǒng)平臺

就是比例閥控液壓缸同步系統(tǒng)中的液壓系統(tǒng)部分，它為液壓系統(tǒng)提供了一個完整的液壓回路，在整個系統(tǒng)中起著油源供應，功率的傳遞和放大的作用，在比例閥控制的多液壓系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)負責提供提升負載所需的壓力和流量，在組成上說，液壓系統(tǒng)平臺包括各類的傳感器好，各類液壓元件，電控柜，油箱和油泵等。

7.應變片，

將應變片貼在被測定的試驗物上，使其隨著被測定物的應變一起伸縮，這樣里面的金屬箔材就隨著應變伸長或應變片原量縮短。很多金屬在機械性地伸長或縮短時其電阻會隨之變化。應變片就是應用這個原理，通過測量電阻的變化而對應變進行測定。可以更好的反映出多液壓缸系統(tǒng)拉伸是被測量件不斷受力直至被拉斷時一系列的受力變化。

8.拉力傳感器

拉力傳感器又叫電阻應變式傳感器，，是一種將物理信號轉變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置，它使用兩個拉力傳遞部分傳力，在其結構中含有力敏器件和兩個拉力傳遞部分，在力敏器件中含有壓電片、壓電片墊片，后者含有基板部分和邊緣傳力部分在試驗中通過它可以精確的顯示各個液壓缸在試驗中逐漸加力的力值。

9.總結

本文通過對多液壓缸系統(tǒng)在拉伸試驗中的應用，主要論述了液壓缸，開環(huán)液壓同步回路 應變片，柱塞泵，比例調節(jié)閥， 應變片等部件的結構特點和應用

以多液壓缸開環(huán)同步回路控制拉力由于具有功率密度大、管路布置合理、結構簡靈活而更容易實現自動化控制等特點，但對于多液壓缸同步系統(tǒng)，由于液壓缸與其支撐結構間有剛性聯接，雖然剛性聯接能在一定程度上保證系統(tǒng)的同步精度，但也增加了各輸出通道間的耦合，尤其是在大負載以及大偏載情況下，由于元件泄漏、負載變化以及元件死區(qū)等因素的影響，實現多液壓缸高精度同步控制會具有細微的誤差這也是我們需要更加深入研究的課題.

9.展望

本文主要對多液壓缸系統(tǒng)在拉伸試驗的實際應用做了研究，對進一步提 高多液壓缸同步控制系統(tǒng)的性能具有非常重要的實踐意義和 應用價值。但由于實際應用中多液壓缸同步運動過程較為復雜，再加上作者理論 水平以及實踐上的局限性，還有待進一步的深入研究，如，現場的工作環(huán)境對系統(tǒng)試驗精度的的影響，還有多液壓缸系統(tǒng)中各輸出通道間的耦合偏差問題都是有待提高和研究的課題。但整個試驗各種數據都表明多液壓缸系統(tǒng)在破壞性拉伸試驗上的成功。拓展了多液壓缸系統(tǒng)平臺的應用領域，為多液壓缸系統(tǒng)平臺的在不同領域的發(fā)展起來推導和實踐的作用。

參考文獻

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