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電液伺服動靜萬能試驗機(jī)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)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(jī)因其具有精度高、負(fù)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(xué)性能的有力試驗手段。該設(shè)備由工作臺、立柱、橫梁、試件、上下夾頭、負(fù)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(jī)構(gòu)，輸出試驗力；橫梁采用機(jī)-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(diào)整試驗空間時橫梁的升降。液壓強(qiáng)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(jié)構(gòu)與工作原理。

夾緊裝置提供足夠的夾緊力是試驗機(jī)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(jī)械鎖緊液壓松開或液壓鎖緊機(jī)械松開。前者是采用預(yù)應(yīng)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(yīng)力較大，需選用高強(qiáng)度彈性材料；再者，彈性拉桿存在應(yīng)力松弛額問題，過一定的時間需要用力矩扳手再對其預(yù)緊，操作不便，其優(yōu)點是機(jī)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(jié)構(gòu)簡單、夾緊力容易保證，其缺點是當(dāng)機(jī)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(jì)南銳瑪RM-1000型試驗機(jī)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(jī)-氣-液夾緊方式，不但能充分保證試壓機(jī)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(nèi)部裝有機(jī)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(nèi)泄露而壓力降低，增壓活塞失去平衡，立即反應(yīng)，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(yīng)快的優(yōu)點。由于氣-液增壓缸是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)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(jié)構(gòu)圖

夾緊裝置的結(jié)構(gòu)如圖3所示，每個立柱一側(cè)設(shè)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(jī)時橫梁的鎖緊依靠每側(cè)兩根直徑為18mm的彈性桿的預(yù)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(fù)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(jìn)而增大夾緊力。

通過調(diào)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(jìn)行有效的控制和調(diào)節(jié)。

3、夾緊裝置的力學(xué)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(shè)立柱正好處在孔的中心，當(dāng)橫梁受到夾緊力P的作用后，橫梁產(chǎn)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(jìn)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(nèi)，橫梁的懸臂梁變形量很小，因此，可近似的認(rèn)為N1=0.5N。如圖4（c）中的受力分析可得：