閆占輝，陳志紅

(長春工程學(xué)院機(jī)電學(xué)院，吉林長春 130012)

現(xiàn)有的大型壓力試驗機(jī)，其升降裝置一般采用絲杠轉(zhuǎn)動帶動橫梁直線運(yùn)動，或采用液壓缸直接帶動橫梁升降，這兩種試驗機(jī)都適合小尺寸試樣。為提高檢測精度，盡量采用大試塊進(jìn)行壓縮試驗。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)合工程實際對大尺寸試件進(jìn)行三軸壓縮試驗的需要，設(shè)計了一種利用液壓系統(tǒng)，采用光杠自鎖，通過與在立柱上的可漲開過盈彈性套和可鎖緊開口彈性套的交替運(yùn)動實現(xiàn)橫梁大導(dǎo)程的三軸試驗機(jī)。

1 光杠自鎖工作原理

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

圖1 試驗機(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

立柱與彈性套的過盈量合理值可通過FEM方法得出，當(dāng)4個立柱共承受最大負(fù)載為600 kN，立柱直徑為φ200 mm時，過盈套與立柱的過盈量為0.12mm就可滿足要求。用60 MPa壓力加入過盈套內(nèi)，將其漲開，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

液壓系統(tǒng)完成的動作包括:過盈彈性套的漲開，開口彈性套的鎖緊，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)試驗液壓系統(tǒng)回路沒有任何問題，一次供壓為20 MPa，經(jīng)過增壓器增為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 試驗機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

表1 選擇主要閥類元件

圖6 試驗機(jī)液壓系統(tǒng)裝配圖

表2 電氣元件動作真值表

圖7 試驗機(jī)液壓系統(tǒng)控制電路

3 結(jié)束語

設(shè)計的光杠自鎖裝置，實現(xiàn)了與立柱相聯(lián)結(jié)的可漲開過盈彈性套和可鎖緊開口彈性套與提升油缸的交替運(yùn)動，實現(xiàn)了橫梁的大行程。

通過液壓方式實現(xiàn)橫梁移動與自鎖的新型三軸試驗機(jī)，解決了橫梁大尺寸升降與自鎖問題。設(shè)計的液壓系統(tǒng)可完成橫梁的升降運(yùn)動與準(zhǔn)確定位，試件的預(yù)壓與卸載，開口彈性套、過盈彈性套的漲開與鎖緊等動作。

光杠自鎖三軸試驗機(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)計簡明手冊［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［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［J］.液壓與氣動，2012，22(6):8－10.