平推對夾式液壓系統的設計

目前，電液伺服閥拉力試驗機存在的比較普遍的缺點是：在連續試驗過程中，不但夾緊液壓缸同步性不好，會產生同步累積誤差，影響試驗結果的準確性，甚至會導致試驗失敗，而且消除誤差的措施複雜；其次，不管試樣規格大小，試驗時都採用相同的超高壓夾持，容易使小試樣在試驗開始前受力過大發生變形，影響試驗結果的準確性，同時也造成了能源的浪費。

為克服上述缺點，本文設計了平推對夾式液壓系統，它為試驗機的夾持和拉伸執行部分提供變壓和變流量控制，使試驗機在力閉環或位移閉環控制下對試樣進行載入，達到試樣夾持對中性好、實驗結果準確性高的目的。此液壓系統能夠實現：試驗過程中，夾具液壓缸同步精度高，多次試驗累積誤差小且消除累積誤差的措施非常簡單易行；其次，可根據試樣規格不同，通過軟體控制自動實現不同夾持力的選擇，有利於節約能源，實現低碳的目的。此油源在成本增加很少的情況下，某一部分採用了冗餘設計。冗餘設計的應用在滿足高精度試驗和常精度高效率試驗要求的同時，也提高了油源的使用性能和通用性，延長了油源的無故障使用壽命。

2 液壓系統設計

液壓系統的控制流程簡圖如圖1所示。根據圖1 的動作順序設計的液壓迴路原理圖如圖2所示。

圖1 液壓系統的控制流程圖

從圖2中可以看出，液壓系統的夾緊部分採用高壓小流量和低壓大流量的雙聯泵，拉伸部分採用大流量齒輪泵。系統啟動時，拉伸部分採用軟啟動的方式，以便保護電機。夾緊部分低壓卸荷，同時油路中也形成了背壓（背壓大小可調），一方面為了讓夾緊活塞充分退到缸底，另一方面為了夾緊活塞的平穩運動和防止快速夾持時夾頭對試樣的衝擊。試驗開始時，先讓上鉗口鬆開，液壓油通過分流器16、液控單向閥14、電磁換向閥11（4DT）流回郵箱，再讓下鉗口鬆開，液壓油通過分流器16、液控單向閥13、電磁換向閥12（6DT）流回郵箱；當試樣放到正確位置時，先讓上鉗口預夾緊試樣上部分，此時雙聯泵同時向夾緊缸內供油，液壓油經泵1的低壓泵部分、單向閥2、電磁換向閥6和高壓泵部分、單向閥3一起經過濾器7、電磁換向閥11（3DT）、液控單向閥14、分流器16進入液壓缸的無桿腔部分，部分再讓下鉗口預夾緊試樣下部分，液壓油經泵1的低壓泵部分、單向閥2、電磁換向閥6和高壓泵部分、單向閥3一起經過濾器7、電磁換向閥12（5DT）、液控單向閥13、分流器16進入液壓缸的無桿腔部分；當上、下鉗口預夾緊完成時，壓力繼電器15、18發出信號，使電磁溢流閥4（1DT）卸荷，此時完成了試樣的安全夾緊；拉伸試樣時，液壓油經泵33、單向閥32、濾油器31、伺服閥26（9DT）、液控單向閥25進入主油缸的有桿腔部分；試樣拉斷後，先上鉗口鬆開，取下試樣的上部分，然後再使下鉗口鬆開，取下試樣的下部分；可以通過調整試驗空間進行下一次試驗，調整試驗空間時，液壓油經泵33、單向閥32、濾油器31、伺服閥26（8DT）進入主油缸的無桿腔部分，同時主油缸的有桿腔部分的液壓油經電磁換向閥24（7DT）進入主油缸的無桿腔部分，形成差動迴路。

圖2 液壓系統原理圖

1.雙聯泵；2、3、34 單向閥；4、28 電磁溢流閥；5、8、29 壓力表；6、24 二位二通電磁換向閥；7、31、35 過濾器；9 比例溢流閥；10、23、30 溢流閥；11、12 三位四通電磁換向閥；13、14、25 液控單向閥；15、18 壓力繼電器；16、17 分流器；19、20、21、22 調速閥；26 電液伺服閥；27 壓差閥；33 齒輪泵；34 電接點溫度計；36 冷卻器；37 電接點液位計

3 液壓系統的特點

本文設計的液壓系統具有如下特點：

（1）能提供變壓和變流量控制；

（2）使平推對夾式試驗機在力閉環控制或位移閉環控制下對試樣進行載入，衡翼平推夾具夾持試樣對中性好，試驗結果準確性高；

（3）在連續試驗過程中，夾具液壓缸行程的累積誤差小，且誤差消除的辦法簡單易行；

（4）可根據試樣規格不同，通過軟體自動實現不同夾持力的選擇；

（5）當系統突然斷電時，此液壓系統會自動鎖死夾緊油路和拉伸主油路，防止發生危險；（6）此液壓系統還能自動探測液壓油的溫度，自動啟、停冷卻裝置，以保證油溫在合理的範圍內，保障系統的正常運行；

（7）根據工作狀態不同，液壓系統自動選擇高壓工作狀態還是低壓卸荷狀態，有利於節約能源，實現低碳環保的目的；

（8）夾緊油路和拉伸主油路都採用了差動迴路，有利於試驗效率的提高；

（9）拉伸油路採用了軟啟動的方式，有利於保護油泵電機；

（10）當郵箱中液位過低或低壓油潔凈度不夠時，液壓系統會自動觸發報警裝置；

（11）液壓系統還會有效吸收液壓油餓衝擊，大大減小了試驗機的震動，有利於試驗的順序進行；