電液伺服動靜萬能試驗機夾緊裝置的結構原理

來源：天氏庫力發(fā)布日期 2018-12-14 瀏覽：

電液伺服動靜萬能試驗機因其具有精度高、負荷大、頻響寬、控制靈活等優(yōu)點，成為精確研究材料、零部件的力學性能的有力試驗手段。該設備由工作臺、立柱、橫梁、試件、上下夾頭、負荷傳感器以及伺服作動器組成，用于承受試驗載荷。伺服作動器是試驗系統(tǒng)的執(zhí)行機構，輸出試驗力；橫梁采用機-氣-液壓夾緊、液壓升降方式，兩個對角布置的柱塞缸用于在需調整試驗空間時橫梁的升降。液壓強迫夾頭用于對試件的夾持。下面本文重點介紹一下夾緊裝置的結構與工作原理。

夾緊裝置提供足夠的夾緊力是試驗機正常工作的重要保障。對橫梁與立柱間的鎖緊方式，一般由兩種：機械鎖緊液壓松開或液壓鎖緊機械松開。前者是采用預應力彈性拉桿對橫梁實施鎖緊，在橫梁需要升降時由液壓缸將橫梁頂開以使其移動，這種夾持方式的主要缺點是彈性拉桿所受的應力較大，需選用高強度彈性材料；再者，彈性拉桿存在應力松弛額問題，過一定的時間需要用力矩扳手再對其預緊，操作不便，其優(yōu)點是機器停止工作時橫梁的位置能被鎖住。而采用液壓鎖緊的優(yōu)點是結構簡單、夾緊力容易保證，其缺點是當機器停止工作時，存在橫梁緩慢下滑的問題，容易造成人身事故。濟南銳瑪RM-1000型試驗機的夾緊方式綜合了兩者的有點，采用氣-液增壓油源作為動力源，機-氣-液夾緊方式，不但能充分保證試壓機所需的夾緊力，而且解決了橫梁下滑的問題。

1、氣-液增壓系統(tǒng)的工作原理

氣-液增壓系統(tǒng)原理圖

氣-液增壓系統(tǒng)利用壓縮空氣通過增壓缸對油液增壓, 可將油液壓力提高到50MPa甚至更高。對液壓夾緊裝置而言, 在保證密封的前提下, 最大限度的提高供油壓力可以使夾緊裝置結構更為緊湊, 更主要的是能夠得到可靠足夠的夾緊力。氣-液增壓系統(tǒng)的工作原理如圖2 所示。主油源來油先注入夾緊油路和增壓缸的小腔，壓縮空氣通過氣動三聯(lián)件進入增壓缸的大腔，通過面積比為125:1的活塞隊油液增壓。增壓缸內部裝有機動換向閥，可以對油液連續(xù)增壓，直至活塞兩端受力平衡。一旦夾緊油路因換向閥內泄露而壓力降低，增壓活塞失去平衡，立即反應，再次對油液增壓。采用氣-液增壓系統(tǒng)具有保壓性能好、噪音低、反應快的優(yōu)點。由于氣-液增壓缸是標準件，設計系統(tǒng)比較方便。

2、夾緊裝置的工作特點

圖3夾緊裝置結構圖

夾緊裝置的結構如圖3所示，每個立柱一側設置三個缸徑為130mm的超薄型油缸（主夾緊缸），起主要的夾緊作用；停機時橫梁的鎖緊依靠每側兩根直徑為18mm的彈性桿的預緊力來保證；5、6組成的雙活塞液壓缸為夾緊-松開兩用缸（復合缸），在橫梁需要升降時，活塞外伸，克服彈性桿的拉力將橫梁推開，使橫梁和立柱保持一定的間隙，在橫梁需要鎖緊時，其與超薄型油缸一起對橫梁實施夾緊，另外，在橫梁和立柱裝有材料為QT-450球墨鑄鐵襯套，以增加橫梁和立柱間的摩擦系數(shù)，進而增大夾緊力。

通過調節(jié)氣動三聯(lián)件中的精密減壓閥的出口壓力，可以對夾緊力進行有效的控制和調節(jié)。

3、夾緊裝置的力學模型

圖4夾緊過程示意圖

橫梁與立柱的夾緊過程如圖4所示，如圖4（a）為初始狀態(tài)，假設立柱正好處在孔的中心，當橫梁受到夾緊力P的作用后，橫梁產生懸臂梁變形，根部發(fā)生在其薄弱位置即沿孔的中心縱向截面處。夾緊的第一步是橫梁和立柱兩點接觸，如圖4（b）所示，由于立柱上端為自由端，在夾緊力的進一步作用下，立柱被推向右端，最終為圖4（c）所示的三點夾持狀態(tài)。

由于立柱和橫梁的配合間隙很小即被控制在0.08-0.165mm公差范圍內，橫梁的懸臂梁變形量很小，因此，可近似的認為N1=0.5N。如圖4（c）中的受力分析可得：