光杠自锁三轴试验机液压系统设计.pdf

2 0 1 4年 1 月 第4 2卷 第 2期 机床与液压 MAC HI NE T00L HYDRAUL I C S J a n ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ． 2 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 2 6 光杠 自锁三轴试验机液压系统设计 闰 占辉 ，陈志红 长春工程学院机 电学院，吉林长春 1 3 0 0 1 2 摘要为完成大尺寸试块应力 一应变试验，设计了通过液压方式实现横梁运动与自锁的新型三轴试验机 ，解决了横梁 大尺寸准确定位问题。设计的液压系统可实现横梁的升降与停止 ，试件的预压与卸载，开口弹性套、过盈弹性套的涨开与 锁紧等动作，通过可涨开过盈弹性套和可锁紧开口弹性套在立柱上的交替运动实现横梁的大导程。 关键词三轴试验机；液压系统；光杠；自锁 中图分类号T D 3 1 5 ． 5 文献标识码B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 2 0 7 4 3 Hy dr a u l i c S y s t e m De s i g n f o r a Ne w- s t y l e S l i c k Po l e Se l f - l o c k 3- a x i a l M a c h i ne YAN Zh a n h u i ．CHEN Z hi h o n g S c h o o l o f Me c h a t r o n i c s E n g i n e e r i n g ， C h a n g c h u n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， C h a n g c h u n J i l i n 1 3 0 0 1 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T o c o mp l e t e s t r e s s s t r a i n t e s t o f l a r g e s i z e b l o c k，a n e w s t y l e s l i c k p o l e s e l f - l o c k 3 - a x i a l ma c h i n e wa s d e s i g n e d，b e a m t o mo v e f r e e l y o r l o c k i t s e l f wa s r e a l i z e d b y h y d r a u l i c me a n s ．t h e b e a m l i f t i n g mo t i o n a n d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g we r e s o l v e d ． T h e d e ． s i g n e d h y d r a u l i c s y s t e m c o u l d b e u s e d t o r e a l i z e b e a m l i f t i n g mo t i o n a n d a c c u r a t e p o s i t i o n i n g ，t h e p r e l o a d a n d u n l o a d i n g ，o p e n i n g e l a s t i c s l e e v e，i n t e r f e r e n c e e l a s t i c s l e e v e o p e n i n g a n d l o c k i n g a c t i o n ． A l t e r n a t e mo t i o n o f i n t e r f e r e n c e e l a s t i c s l e e v e wi t h t h e u p r i g h t p o s t c o n n e c t i n g t o o p e n u p a n d a l o c k i n g o p e n i n g e l a s t i c s l e e v e a n d t h e l i f t i n g c y l i n d e r ，b e a m “ u n l i mi t e d ” l e a d w a s r e a l i z e d ． Ke y wo r d s 3 - a x i a l t e s t ma c h i n e；Hy d r a u l i c s y s t e m；S l i c k p o l e ；S e l f - l o c k 现有的大型压力试验机 ，其升降装置一般采用丝 杠转动带动横梁直线运动，或采用液压缸直接带动横 梁升降，这两种试验机都适合小尺寸试样。为提高检 测精度，尽量采用大试块进行压缩试验。如果试样尺 寸较大 ，需要采用大尺寸 的丝杠 ，或者采用大尺寸 的 液压缸 。二者 的缺 点是零 件 尺寸 大 ，难加 工 ，强度 、 性能难保证。结合工程实际对大尺寸试件进行三轴压 缩试验的需要，设计了一种利用液压系统，采用光杠 自锁，通过与在立柱上的可涨开过盈弹性套和可锁紧 开口弹性套的交替运动实现横梁大导程 的三轴试验 机。 1 光杠 自锁工作原理 为依靠光杠而不是丝杠使试验机升降装置实现大 导程，在光杠上联接过盈弹性套，过盈弹性套无涨开 压力时处于夹紧状态，当向过盈弹性套内表面的环形 槽施加 高压油时 ，就可以实现使涨 开的过盈弹性 套及 与它相联接的升降装置在光杠上 自由滑动。同时，在 升降装置的上方 ，在光杠上安装了一个开口弹性套， 开 口弹性套无 液压压力 时处 于 自由状态 ，当向与开 口 弹性套连接在一起的液压缸注入液压油时，它就处于 锁紧状态。开口弹性套装置和过盈弹性套装置分别和 提升油缸相联接 ，这样通过开 口弹性套和过盈弹性套 交替锁紧、松开，与提升油缸相配合就可以使过盈弹 性套及其升降装置实现大导程，即光杠多长升降装置 就可以升多高，这些动作都要靠液压控制实现 ，其结 构如 图1 及 图 2所示 ，图 3为开 口弹性套 装置 ，图 4 为试 件加压装置 。 图 1 试验机机械结构 图2 光杠 自锁升降装 置局部放大图 缸 收稿 日期 2 0 1 21 2 3 0 作者简介闫占辉 1 9 6 8 一 ，男 ，工学博士，教授，主要研究方向为机械系统动力学、精密与超精密加工。Ema i l y a n - z ha n h ui s oh u ．c o m。 第 2期 闫占辉 等 光杠 自锁三轴试验机液压系统设计 7 5 图3 开 口弹性套装置截面图 图 4 试 件加压装置 立柱与弹性套的过盈量合理值可通过 F E M方法 得出，当4个立柱共承受最大负载为6 0 0 k N，立柱直 径为 4 2 0 0 m m时，过盈套与立柱的过盈量为 0 ． 1 2 m m 就可满足要求。用 6 0 MP a压力加入过盈套内，将其 涨开，然后在提升缸作用下可任意升降横梁。 2 液压 系统设计 液压系统完成的动作包括 过盈弹性套的涨开 ， 开 口弹性套的锁紧，提升缸的升降，试件的加载与卸 载，液压系统原理如图5所示，主要阀类元件列于表 1 ，得到的系统装配图如图 6所示。电气元件动作真 值表如表 2所示 ，液压系统控制电路如图7所示。 经试验液压系统回路没有任何问题 ，一次供压为 2 0 M P a ，经过增压器增为6 0 M P a ，增压 比为 1 3 ，有 关密封元件采用组合密封即可。 盛 岛 由 理 卿世 藿 任 盅 自强辛 心曲 ． 1 9 _ _ 图5 试验机液压系统原理图 表 1 选择主要 阀类元件 图6 试验机液压系统装配图 7 6 机床与液压 第 4 2卷 表 2电气元件动作真值表 图7 试验机液压系统控制电路 3结束语 设 计的光 杠 自锁 装置 ，实现了与立柱 相联结的可 涨开过盈弹性套和可锁紧开 口弹性套与提升油缸 的交 替运动 ，实现 了横梁 的大行程 。 通过液压方式实现横梁移动与自锁的新型三轴试 验机，解决了横梁大尺寸升降与自锁问题。设计的液 压系统可完成横梁的升降运动与准确定位，试件的预 压与卸载，开口弹性套、过盈弹性套的涨开与锁紧等 动作 。 光杠 自锁三轴试验机在土木工程、地质工程等领 域具有广 阔的应用前景 。 参考文献 【 1 】杨培元， 朱福元． 液压系统设计简明手册[ M] ． 北京 机 械工业出版社， 2 0 1 1 ． 【 2 】闫占辉， 王学英． 新型光杠 自 锁升降装置在液压三轴试 验机中的应用[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 2 8 8 9 0 ． 【 3 】 宋丽华 ， 毛君． 四柱式液压机液压系统设计[ J ] ． 机床与 液压， 2 0 0 9 ， 3 7 6 1 0 61 0 8 ． 【 4 】 李忠良， 闫春艳． 带式输送机张紧装置液压系统的设计 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 1 2 ， 2 2 6 81 0 ． 上接第 4 0页 图 4 加工效果 图 4 结束语 对于焊接变形后的加工工艺处理，尤其是壁薄精 度高的零件，一般是调整刀具角度和工艺参数以及工 装形式 ，完成预期 目的。随着现代制造手段的改进 ， 特别是数控机床 的使用 ，改变走刀路线 、调整加工余 量 的均匀性也是改变切削性能 的一个重要手段 ，作者 在 3个方面进行实验 ，获得 了较好 的加工效果 ，当然 还会有其他的方法存在，将继续完善。 参考文献 【 1 】王先逵． 机械加工工艺手册[ M] ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 7 ． 【 2 】 李洪． 机械加工工艺手册[ M] ． 北京 北京出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 3 】哈尔滨工业大学， 上海工业大学． 机械制造工艺学 第 一 、二、 三、 四分册 [ M] ． 上海 上海科学技术 出版社 ， 1 9 80． 【 4 】 李庆寿． 机床夹具设计 [ M] ． 北京 机械工业出版社 ， 1 98 4． 【 5 】 于骏一． 变速切削的研究[ J ] ． 机械工程学报， 1 9 8 8 ， 2 4 4 5 96 2．