一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置的製作方法
2023-09-21 21:01:45
本實用新型涉及一種材料試驗設備的加載裝置，特別是一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置。
背景技術：
在工程材料試驗技術領域中，需要對鋼絲繩等柔性金屬材料及其製品進行拉伸疲勞試驗，需要給被試驗材料施加脈動循環拉力，而且施加這種脈動循環拉力要持續一段時間和達到很高的循環次數，用液壓系統來實現這種加載功能是一種比較理想的技術方案。然而，採用現有的液壓系統和電磁閥控制的液壓迴路來實現，不僅系統複雜，電磁閥在長時間反覆循環工作中易出故障而影響系統的可靠性，同時，功率較大的液壓泵站長時間在小功率脈動循環負載下工作效率也很低。
技術實現要素：
本實用新型要解決的技術問題是：提供一種可對柔性材料提供持續循環拉力的柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置。
解決上述技術問題的技術方案是：一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置，包括裝夾泵站、加載泵站、手動換向閥、油缸、試件夾具和儲油箱，所述的試件夾具包括夾具Ⅰ和夾具Ⅱ，所述的夾具Ⅰ固定設置於機座上，所述的夾具Ⅱ與油缸上的活塞連接，所述的裝夾泵站、加載泵站分別通過手動換向閥與油缸油路連接，所述的加載泵站包括柱塞泵、曲柄連杆機構、凸輪控換向閥和凸輪機構，所述的曲柄連杆機構的曲軸和凸輪機構的凸輪固定安裝在同一轉動軸上，所述的柱塞泵與曲柄連杆機構連接，所述的凸輪控換向閥通過單向閥與柱塞泵油路連接，所述的凸輪控換向閥與凸輪機構連接，所述的凸輪控換向閥與手動換向閥油路連接，所述的手動換向閥與油缸的兩端油路連接，所述的柱塞泵通過單向閥、過濾器與儲油箱油路連接，所述的油缸通過手動換向閥與加載泵站連接。
本實用新型的進一步技術方案是：所述的裝夾泵站排油口通過單向閥與加載泵站油路連接。
所述的手動換向閥的兩個油口與凸輪控換向閥油路連接，其中回油口通過單向節流閥、背壓閥與儲油箱油路連接。
還包括蓄能器，所述的手動換向閥、凸輪控換向閥分別通過單向節流閥與蓄能器連接。
所述的裝夾泵站、加載泵站均通過溢流閥與儲油箱油路連接。
由於採用上述技術方案，本實用新型之一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置，具有以下有益效果：
1.加載數值準確恆定，本實用新型通過裝夾泵站控制油缸進而控制夾具Ⅰ和夾具Ⅱ之間的距離以將需拉伸實驗的材料固定裝夾在夾具上，然後通過加載泵站對油缸有杆腔進行壓力油的輸入和卸載來控制油缸活塞的收縮和伸出，進而可以持續、循環的對被試材料施加脈動的拉力，進行柔性材料疲勞試驗。本實用新型適用於多種柔性材料疲蘿拉伸試驗，進而可對該材料進行抗拉疲勞性能試驗，本實用新型可為鐵路牽引架空線路的張拉鋼絲繩、提升鋼絲繩等的壽命提供數據，為這些鋼絲繩的及時、合理更新提供條件，可促進鐵路、電梯等運行的安全可靠性的提高並降低運行成本。且由於採用高可靠性液壓加載的疲勞試驗裝置，加載數值準確恆定。從抓鋼絲製造的質量開始提高鋼絲繩的產品壽命，並通過比較準確掌握鋼絲繩的使用壽命數據，合理制定鋼絲繩的更換周期，能進一步提高鐵路、電梯等設備可靠性，降低運行費用。
2.採用凸輪控制的換向閥代替電磁換向閥，可大大提高工作的可靠性：
本實用新型採用與加載的柱塞泵同軸的凸輪控制換向閥進行液壓系統油路切換，工作可靠性非常高。在對鋼絲繩等柔性金屬材料進行拉伸疲勞試驗時，需要給被試驗材料施加脈動循環拉力，而且施加這種脈動循環拉力要持續一段時間和達到很高的循環次數，用液壓系統作為加載裝置時，需要換向閥頻繁切換，如果使用傳統的電磁換向閥，則其中的電磁操作機構很容易出現因發熱和磨損而損壞。
3.施加載荷數值恆定且調整方便，附加衝擊載荷低：
本實用新型用液壓系統代替現有的機械機構作為材料拉伸疲勞試驗的加載設備，通過調整液壓系統溢流閥的整定值即可方便地獲得相應加載負荷數值，而且能夠保持加載負荷數值的穩定，能消除或減輕附加衝擊載荷的產生。
4.造價低，效率高、運行成本低：
由於本實用新型同時設置了裝夾泵站、加載泵站，輸出流量較大的裝夾泵站只在試件裝夾和調整階段使用，可使用齒輪泵等工作壓力較低、價格便宜的液壓泵，而加載泵站可使用排量較小、結構簡單的柱塞泵，因此造價較低，同時由於載泵的排量較小，配備的電動機功率也小，因此機械效率高，運行成本也低。本實用新型實用性強，如果將油缸改成擺動油缸，還可以進行試件的扭轉疲勞試驗。
下面，結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型之一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置的技術特徵作進一步的說明。
附圖說明
圖1：本實用新型之一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置的結構示意圖。
在上述附圖中，各標號說明如下：
1-溢流閥，2-裝夾泵站，3-加載泵站，301-過濾器，302-柱塞泵，303-曲柄連杆機構，304-凸輪控換向閥，305-凸輪機構，306-單向閥Ⅰ，307-單向閥Ⅱ，4-儲油箱，5-背壓閥，6-單向節流閥，7-手動換向閥，8-蓄能器，9-油缸，10-夾具Ⅱ，11-夾具Ⅰ，12-試件。
具體實施方式
一種柔性材料疲勞試驗液壓加載裝置，包括裝夾泵站2、加載泵站3、手動換向閥7、油缸9、試件夾具、儲油箱4（圖1中儲油箱均為同一個儲油箱，只是為了方便觀看才將其畫於不同部位）和蓄能器8，所述的試件夾具包括夾具Ⅰ11和夾具Ⅱ10，所述的夾具Ⅰ11固定設置於機座上，所述的夾具Ⅱ10與油缸9上的活塞杆連接，所述油缸9的缸體固定在機座上，所述的裝夾泵站2、加載泵站3分別通過手動換向閥7與油缸9油路連接，所述的加載泵站3包括柱塞泵302、曲柄連杆機構303、凸輪控換向閥304和凸輪機構305，所述的曲柄連杆機構303的曲軸和凸輪機構305的凸輪固定安裝在同一轉動軸上，所述的柱塞泵302與曲柄連杆機構303連接，所述的凸輪控換向閥304通過單向閥與柱塞泵302油路連接，所述的凸輪控換向閥304與凸輪機構305連接，所述的凸輪控換向閥304與手動換向閥7的兩個油口油路連接，其中回油口通過單向節流閥6、背壓閥5與儲油箱4油路連接，所述的手動換向閥7與油缸9的兩端油路連接，所述的柱塞泵302通過單向閥、過濾器與儲油箱4油路連接，所述的油缸9通過手動換向閥7、單向節流閥6、背壓閥5與儲油箱4油路連接，所述的凸輪控換向閥304通過單向節流閥6、背壓閥5與儲油箱4油路連接。所述的手動換向閥7、凸輪控換向閥304分別通過單向節流閥與蓄能器8連接。所述的裝夾泵站2為齒輪泵，所述的裝夾泵站2排油口通過單向閥與加載泵站3油路連接。所述的齒輪泵通過過濾器與儲油箱4油路連接，所述的裝夾泵站2通過單向閥與凸輪控換向閥304油路連接。所述的凸輪控換向閥304、裝夾泵站2、加載泵站3分別通過溢流閥與儲油箱4油路連接。本實施中設置蓄能器8的作用是在試件收縮時油缸9右腔的液量差補充，設置單向節流閥的作用是限制油缸9活塞的左行速度，防止試件過快收縮而出現鬆弛現象，同時保證蓄能器8快速獲得油液的補充和下個循環的正常工作。背壓閥的作用是避免液壓油缸9的換向衝擊，同時保證蓄能器8有一定的壓力油儲存。溢流閥的作用是保持液壓系統工作壓力的穩定，通過調整該溢流閥的設定值獲得試件加載拉力的最大值，並保證最大拉力的一致性。
作為本實施例的一種變換：所述的裝夾泵站2為葉片泵或其它液壓泵。
作為本實施例的一種變換：加載泵站3中驅動柱塞泵302工作的是曲柄連杆機構303，也可以是偏心輪機構，圖1中為單柱塞泵302，凸輪也為單循環行程，根據實際需要，柱塞泵302數、凸輪循環行程數都可以設為N個（N小於或等於10）。
作為本實施例的一種變換：如果將油缸9改成擺動油缸，還可以進行試件的扭轉疲勞試驗。
工作原理：
將待試工件裝兩端分別夾在夾具Ⅰ11和夾具Ⅱ10上，在裝夾調整過程中，啟動裝夾泵站2，操縱手動換向閥7使得油缸9與裝夾泵站2接通，調整油缸9的活塞杆位置至適合試件裝夾的位置，待試件裝夾完成並進行預緊後停止裝夾泵站2的工作；將手動換向閥7右移（本實用新型中所述的左、右為參照圖1所示位置而定的）使其接通，啟動加載泵站3。
此時加載泵站3開始工作，當柱塞泵302排油時，凸輪機構305控制凸輪控換向閥304在上位工作（如圖1所示狀態），使得柱塞泵302與油缸9的左腔接通，液壓油通過單向閥Ⅰ306、凸輪控換向閥304和手動換向閥7進入油缸9的左腔，驅動油缸9的活塞杆（連同夾具Ⅱ10）向右移動而對試件施加拉力。當柱塞泵302吸油時，凸輪機構305控制凸輪控換向閥304在下位工作，使油缸9的左右腔連通，在試件彈性恢復力的作用下帶動油缸9的活塞向左少量移動，油缸9的左腔的油液向右腔流動，同時蓄能器8中的油液也流入油缸9的右腔，補償油缸9的左右兩腔面積差異引起無杆腔油液的不足，保證油缸9活塞的自由活動和試件的自由收縮。在（電動機的帶動下）曲軸連續轉動的作用下，「柱塞泵302排油（油缸9拉伸試件）——柱塞泵302吸油（試件恢復收縮）」不斷循環進行，從而連續給試件施加脈動循環拉力，實現柔性材料拉伸疲勞試驗的加載功能。