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电液伺服动静万能试验机夹紧装置的结构原理

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2018-12-14 浏览:

电液伺服动静万能试验机因其具有精度高、负荷大、频响宽、控制灵活等优点,成为精确研究材料、零部件的力学性能的有力试验手段。该设备由工作台、立柱、横梁、试件、上下夹头、负荷传感器以及伺服作动器组成,用于承受试验载荷。伺服作动器是试验系统的执行机构,输出试验力;横梁采用机-气-液压夹紧、液压升降方式,两个对角布置的柱塞缸用于在需调整试验空间时横梁的升降。液压强迫夹头用于对试件的夹持。下面本文重点介绍一下夹紧装置的结构与工作原理。
 
夹紧装置提供足够的夹紧力是试验机正常工作的重要保障。对横梁与立柱间的锁紧方式,一般由两种:机械锁紧液压松开或液压锁紧机械松开。前者是采用预应力弹性拉杆对横梁实施锁紧,在横梁需要升降时由液压缸将横梁顶开以使其移动,这种夹持方式的主要缺点是弹性拉杆所受的应力较大,需选用高强度弹性材料;再者,弹性拉杆存在应力松弛额问题,过一定的时间需要用力矩扳手再对其预紧,操作不便,其优点是机器停止工作时横梁的位置能被锁住。而采用液压锁紧的优点是结构简单、夹紧力容易保证,其缺点是当机器停止工作时,存在横梁缓慢下滑的问题,容易造成人身事故。济南锐玛RM-1000型试验机的夹紧方式综合了两者的有点,采用气-液增压油源作为动力源,机-气-液夹紧方式,不但能充分保证试压机所需的夹紧力,而且解决了横梁下滑的问题。
 
1、气-液增压系统的工作原理
气-液增压系统的工作原理
气-液增压系统原理图
 
气-液增压系统利用压缩空气通过增压缸对油液增压, 可将油液压力提高到50MPa甚至更高。对液压夹紧装置而言, 在保证密封的前提下, 最大限度的提高供油压力可以使夹紧装置结构更为紧凑, 更主要的是能够得到可靠足够的夹紧力。气-液增压系统的工作原理如图2 所示。主油源来油先注入夹紧油路和增压缸的小腔,压缩空气通过气动三联件进入增压缸的大腔,通过面积比为125:1的活塞队油液增压。增压缸内部装有机动换向阀,可以对油液连续增压,直至活塞两端受力平衡。一旦夹紧油路因换向阀内泄露而压力降低,增压活塞失去平衡,立即反应,再次对油液增压。采用气-液增压系统具有保压性能好、噪音低、反应快的优点。由于气-液增压缸是标准件,设计系统比较方便。
 
2、夹紧装置的工作特点
图3夹紧装置结构图
图3夹紧装置结构图
 
夹紧装置的结构如图3所示,每个立柱一侧设置三个缸径为130mm的超薄型油缸(主夹紧缸),起主要的夹紧作用;停机时横梁的锁紧依靠每侧两根直径为18mm的弹性杆的预紧力来保证;5、6组成的双活塞液压缸为夹紧-松开两用缸(复合缸),在横梁需要升降时,活塞外伸,克服弹性杆的拉力将横梁推开,使横梁和立柱保持一定的间隙,在横梁需要锁紧时,其与超薄型油缸一起对横梁实施夹紧,另外,在横梁和立柱装有材料为QT-450球墨铸铁衬套,以增加横梁和立柱间的摩擦系数,进而增大夹紧力。
 
通过调节气动三联件中的精密减压阀的出口压力,可以对夹紧力进行有效的控制和调节。
 
 
3、夹紧装置的力学模型
图4夹紧过程示意图
图4夹紧过程示意图
横梁与立柱的夹紧过程如图4所示,如图4(a)为初始状态,假设立柱正好处在孔的中心,当横梁受到夹紧力P的作用后,横梁产生悬臂梁变形,根部发生在其薄弱位置即沿孔的中心纵向截面处。夹紧的第一步是横梁和立柱两点接触,如图4(b)所示,由于立柱上端为自由端,在夹紧力的进一步作用下,立柱被推向右端,最终为图4(c)所示的三点夹持状态。
 
由于立柱和横梁的配合间隙很小即被控制在0.08-0.165mm公差范围内,横梁的悬臂梁变形量很小,因此,可近似的认为N1=0.5N。如图4(c)中的受力分析可得:
计算公式
 
计算公式
依以上的受力分析,便可确定夹紧装置的结构尺寸。 

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