電液伺服動(dòng)靜萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)原理
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2018-12-14 瀏覽：
電液伺服動(dòng)靜萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)因其具有精度高、負(fù)荷大、頻響寬、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，成為精確研究材料、零部件的力學(xué)性能的有力試驗(yàn)手段。該設(shè)備由工作臺(tái)、立柱、橫梁、試件、上下夾頭、負(fù)荷傳感器以及伺服作動(dòng)器組成，用于承受試驗(yàn)載荷。伺服作動(dòng)器是試驗(yàn)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，輸出試驗(yàn)力；橫梁采用機(jī)-氣-液壓夾緊、液壓升降方式，兩個(gè)對(duì)角布置的柱塞缸用于在需調(diào)整試驗(yàn)空間時(shí)橫梁的升降。液壓強(qiáng)迫夾頭用于對(duì)試件的夾持。下面本文重點(diǎn)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(yàn)機(jī)正常工作的重要保障。對(duì)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(kāi)或液壓鎖緊機(jī)械松開(kāi)。前者是采用預(yù)應(yīng)力彈性拉桿對(duì)橫梁實(shí)施鎖緊，在橫梁需要升降時(shí)由液壓缸將橫梁頂開(kāi)以使其移動(dòng)，這種夾持方式的主要缺點(diǎn)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(wèn)題，過(guò)一定的時(shí)間需要用力矩扳手再對(duì)其預(yù)緊，操作不便，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器停止工作時(shí)橫梁的位置能被鎖住。而采用液壓鎖緊的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊力容易保證，其缺點(diǎn)是當(dāng)機(jī)器停止工作時(shí)，存在橫梁緩慢下滑的問(wèn)題，容易造成人身事故。濟(jì)南銳瑪RM-1000型試驗(yàn)機(jī)的夾緊方式綜合了兩者的有點(diǎn)，采用氣-液增壓油源作為動(dòng)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(wèn)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(guò)增壓缸對(duì)油液增壓, 可將油液壓力提高到50MPa甚至更高。對(duì)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(lái)油先注入夾緊油路和增壓缸的小腔，壓縮空氣通過(guò)氣動(dòng)三聯(lián)件進(jìn)入增壓缸的大腔，通過(guò)面積比為125:1的活塞隊(duì)油液增壓。增壓缸內(nèi)部裝有機(jī)動(dòng)換向閥，可以對(duì)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(duì)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(diǎn)。由于氣-液增壓缸是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)系統(tǒng)比較方便。
2、夾緊裝置的工作特點(diǎn)
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(gè)立柱一側(cè)設(shè)置三個(gè)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(shí)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(lái)保證；5、6組成的雙活塞液壓缸為夾緊-松開(kāi)兩用缸（復(fù)合缸），在橫梁需要升降時(shí)，活塞外伸，克服彈性桿的拉力將橫梁推開(kāi)，使橫梁和立柱保持一定的間隙，在橫梁需要鎖緊時(shí)，其與超薄型油缸一起對(duì)橫梁實(shí)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(guò)調(diào)節(jié)氣動(dòng)三聯(lián)件中的精密減壓閥的出口壓力，可以對(duì)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(guò)程示意圖
橫梁與立柱的夾緊過(guò)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(diǎn)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(diǎn)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：
計(jì)算公式
依以上的受力分析，便可確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。
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