平推对夹式液压系统的设计
时间：2012-06-16 阅读：2982
1 引言
目前，电液伺服阀拉力试验机存在的比较普遍的缺点是：在连续试验过程中，不但夹紧液压缸同步性不好，会产生同步累积误差，影响试验结果的准确性，甚至会导致试验失败，而且消除误差的措施复杂；其次，不管试样规格大小，试验时都采用相同的超高压夹持，容易使小试样在试验开始前受力过大发生变形，影响试验结果的准确性，同时也造成了能源的浪费。
为克服上述缺点，本文设计了平推对夹式液压系统，它为试验机的夹持和拉伸执行部分提供变压和变流量控制，使试验机在力闭环或位移闭环控制下对试样进行加载，达到试样夹持对中性好、实验结果准确性高的目的。此液压系统能够实现：试验过程中，夹具液压缸同步精度高，多次试验累积误差小且消除累积误差的措施非常简单易行；其次，可根据试样规格不同，通过软件控制自动实现不同夹持力的选择，有利于节约能源，实现低碳的目的。此油源在成本增加很少的情况下，某一部分采用了冗余设计。冗余设计的应用在满足高精度试验和常精度率试验要求的同时，也提高了油源的使用性能和通用性，延长了油源的*使用寿命。
2 液压系统设计
液压系统的控制流程简图如图1所示。根据图1 的动作顺序设计的液压回路原理图如图2所示。
图1 液压系统的控制流程图
从图2中可以看出，液压系统的夹紧部分采用高压小流量和低压大流量的双联泵，拉伸部分采用大流量齿轮泵。系统启动时，拉伸部分采用软启动的方式，以便保护电机。夹紧部分低压卸荷，同时油路中也形成了背压（背压大小可调），一方面为了让夹紧活塞充分退到缸底，另一方面为了夹紧活塞的平稳运动和防止快速夹持时夹头对试样的冲击。试验开始时，先让上钳口松开，液压油通过分流器16、液控单向阀14、电磁换向阀11（4DT）流回，再让下钳口松开，液压油通过分流器16、液控单向阀13、电磁换向阀12（6DT）流回；当试样放到正确位置时，先让上钳口预夹紧试样上部分，此时双联泵同时向夹紧缸内供油，液压油经泵1的低压泵部分、单向阀2、电磁换向阀6和高压泵部分、单向阀3一起经过滤器7、电磁换向阀11（3DT）、液控单向阀14、分流器16进入液压缸的无杆腔部分，部分再让下钳口预夹紧试样下部分，液压油经泵1的低压泵部分、单向阀2、电磁换向阀6和高压泵部分、单向阀3一起经过滤器7、电磁换向阀12（5DT）、液控单向阀13、分流器16进入液压缸的无杆腔部分；当上、下钳口预夹紧完成时，压力继电器15、18发出信号，使电磁溢流阀4（1DT）卸荷，此时完成了试样的安全夹紧；拉伸试样时，液压油经泵33、单向阀32、滤油器31、伺服阀26（9DT）、液控单向阀25进入主油缸的有杆腔部分；试样拉断后，先上钳口松开，取下试样的上部分，然后再使下钳口松开，取下试样的下部分；可以通过调整试验空间进行下一次试验，调整试验空间时，液压油经泵33、单向阀32、滤油器31、伺服阀26（8DT）进入主油缸的无杆腔部分，同时主油缸的有杆腔部分的液压油经电磁换向阀24（7DT）进入主油缸的无杆腔部分，形成差动回路。
1.双联泵；2、3、34 单向阀；4、28 电磁溢流阀；5、8、29 压力表；6、24 二位二通电磁换向阀；7、31、35 过滤器；9 比例溢流阀；10、23、30 溢流阀；11、12 三位四通电磁换向阀；13、14、25 液控单向阀；15、18 压力继电器；16、17 分流器；19、20、21、22 调速阀；26 电液伺服阀；27 压差阀；33 齿轮泵；34 电接点温度计；36 冷却器；37 电接点液位计
3 液压系统的特点
本文设计的液压系统具有如下特点：
（1）能提供变压和变流量控制；
（2）使平推对夹式试验机在力闭环控制或位移闭环控制下对试样进行加载，衡翼平推夹具夹持试样对中性好，试验结果准确性高；
（3）在连续试验过程中，夹具液压缸行程的累积误差小，且误差消除的办法简单易行；
（4）可根据试样规格不同，通过软件自动实现不同夹持力的选择；
（5）当系统突然断电时，此液压系统会自动锁死夹紧油路和拉伸主油路，防止发生危险；（6）此液压系统还能自动探测液压油的温度，自动启、停冷却装置，以保证油温在合理的范围内，保障系统的正常运行；
（7）根据工作状态不同，液压系统自动选择高压工作状态还是低压卸荷状态，有利于节约能源，实现低碳环保的目的；
（8）夹紧油路和拉伸主油路都采用了差动回路，有利于试验效率的提高；
（9）拉伸油路采用了软启动的方式，有利于保护油泵电机；
（10）当中液位过低或低压油洁净度不够时，液压系统会自动触发报警装置；
（11）液压系统还会有效吸收液压油饿冲击，大大减小了试验机的震动，有利于试验的顺序进行；
（12）系统的冗余设计在满足高精度试验和常精度率试验要求的同时，也提高了油源的使用性能和通用性。