多液壓缸系統(tǒng)在拉伸破壞性試驗(yàn)中的應(yīng)用

尚志強(qiáng) 苑鵬 李威 劉丹丹

摘要：本文通過對(duì)某鋁合金件成品進(jìn)行的破壞性拉伸試驗(yàn)分析，從實(shí)踐角度介紹了多液壓缸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和功能特點(diǎn)，希望能對(duì)多液壓缸在不同領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：液壓缸，開環(huán)液壓同步回路 拉力傳感器，比例調(diào)節(jié)閥， 應(yīng)變片

1.液壓缸的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行部件，它結(jié)構(gòu)簡潔，工作可靠，拆卸方便，用它實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)準(zhǔn)確，因此在拉伸試驗(yàn)中可以有效的控制試驗(yàn)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，試驗(yàn)中選用的是伸縮式液壓缸，伸縮式液壓缸具有二級(jí)或多級(jí)活塞，，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序是從大至小，而空載縮回的順序則是從小到大，伸縮缸可實(shí)現(xiàn)較長的行程，而縮回時(shí)長度較短，結(jié)構(gòu)比較緊湊。

利用公式 ：

根據(jù)試驗(yàn)要求試驗(yàn)件在20倍極限拉力時(shí)各點(diǎn)所需的液壓缸內(nèi)外直徑。

2液壓缸的密封

液壓缸中的壓力油液可能通過固定部件的連接處和相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的配合處而泄露。泄露會(huì)使液壓缸的容積率降低和油液發(fā)熱，外泄露還會(huì)污染工作場地。泄露嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響液壓缸的工作性能，因此采用適當(dāng)?shù)?密封來防止和減少泄露，試驗(yàn)采用自封式壓緊型密封即O型密封圈，O型密封圈一般用丁睛橡膠制成，因?yàn)樗c石油基液壓油有良好的相容性，能更好的起到密封效果，

3液壓缸支架

液壓缸支架是對(duì)各個(gè)液壓缸起支撐固定作用，它有易拆卸，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)

在試驗(yàn)中它要保證液壓缸各位置點(diǎn)的拉力準(zhǔn)確，要求變形量小于等于1mm

所以在試驗(yàn)前液壓缸支架要做應(yīng)力分析。

4.多液壓缸同步系統(tǒng)的控制

當(dāng)多液壓缸 同步平臺(tái)存在較大的偏載時(shí)，此時(shí)會(huì)造成較大的同步誤差，雖然系統(tǒng)的剛性聯(lián)接能夠在一定程度上保證系統(tǒng)的同步精度，但其數(shù)值是有限的。因此 僅僅依靠機(jī)械剛性聯(lián)接來保證系統(tǒng)的同步精度的方案適應(yīng)性較差，還需要對(duì)液壓 同步系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)來提高系統(tǒng)的同步精度，以滿足多液壓缸同步運(yùn)動(dòng)的要求這就要求系統(tǒng)在保證高精度同步的前提下提高系統(tǒng)的可靠性能。

試驗(yàn)采用液壓同步回路，成倍輸出力來制回路，重油箱到液壓缸方向上的進(jìn)油管路上依次設(shè)置有柱塞泵，單向閥門，高壓過濾器和電動(dòng)比例閥，電動(dòng)比例閥之后的進(jìn)油管路形成幾個(gè)分支，每個(gè)進(jìn)油管的分支分別經(jīng)過一個(gè)電動(dòng)減壓閥后，與一個(gè)液壓缸的進(jìn)油端連接，從每個(gè)液壓缸的回油端出來的回油管路分支先經(jīng)過電動(dòng)減壓閥，再匯成一條回油路，回油管路在經(jīng)過回油鋁波器，回到油箱。

5.柱塞泵

柱塞泵，是依靠柱塞在其缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變密封腔的容積來完成吸，壓油，因?yàn)閱沃牧髁坎皇呛芫鶆颍簿褪钦f有半周壓油半周吸油，所以試驗(yàn)中使用的是多柱塞泵，這樣可以使吸壓油均勻，減少噪聲，可以提高多液壓缸輸出力的穩(wěn)定性提高試驗(yàn)精度。

一個(gè)液壓系統(tǒng)，不論其復(fù)雜程度如何，總是由一些完成一定功能的基本液壓回路組成，而液壓回路主要是由各個(gè)液壓控制閥按一定需要組是而成，對(duì)于實(shí)現(xiàn)不同目的的液壓回路，各種液壓控制閥的安裝和組合尤為重要，在單向閥是只允許油液向一個(gè)方向流動(dòng)而不能反向流動(dòng)，它的性能要求油液向一個(gè)方向通過時(shí)壓力損失要小，反向不能流動(dòng)。

6.電動(dòng)比例閥

電動(dòng)比例閥，是將手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力。流量等參數(shù)的壓力閥，流量閥改為電動(dòng)調(diào)節(jié)，并使被調(diào)節(jié)參數(shù)和給定的電量（通常為電流）成比例，比例調(diào)節(jié)閥可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)中壓力，流量等參數(shù)的自動(dòng)控制，一個(gè)比例閥就可以等到多種壓力和流量。所以可以對(duì)多個(gè)液壓缸的控制有明顯的幫助。多液壓缸系統(tǒng)平臺(tái)

就是比例閥控液壓缸同步系統(tǒng)中的液壓系統(tǒng)部分，它為液壓系統(tǒng)提供了一個(gè)完整的液壓回路，在整個(gè)系統(tǒng)中起著油源供應(yīng)，功率的傳遞和放大的作用，在比例閥控制的多液壓系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供提升負(fù)載所需的壓力和流量，在組成上說，液壓系統(tǒng)平臺(tái)包括各類的傳感器好，各類液壓元件，電控柜，油箱和油泵等。

7.應(yīng)變片，

將應(yīng)變片貼在被測定的試驗(yàn)物上，使其隨著被測定物的應(yīng)變一起伸縮，這樣里面的金屬箔材就隨著應(yīng)變伸長或應(yīng)變片原量縮短。很多金屬在機(jī)械性地伸長或縮短時(shí)其電阻會(huì)隨之變化。應(yīng)變片就是應(yīng)用這個(gè)原理，通過測量電阻的變化而對(duì)應(yīng)變進(jìn)行測定?？梢愿玫姆从吵龆嘁簤焊紫到y(tǒng)拉伸是被測量件不斷受力直至被拉斷時(shí)一系列的受力變化。

8.拉力傳感器

拉力傳感器又叫電阻應(yīng)變式傳感器，，是一種將物理信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號(hào)輸出的裝置，它使用兩個(gè)拉力傳遞部分傳力，在其結(jié)構(gòu)中含有力敏器件和兩個(gè)拉力傳遞部分，在力敏器件中含有壓電片、壓電片墊片，后者含有基板部分和邊緣傳力部分在試驗(yàn)中通過它可以精確的顯示各個(gè)液壓缸在試驗(yàn)中逐漸加力的力值。

9.總結(jié)

本文通過對(duì)多液壓缸系統(tǒng)在拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)用，主要論述了液壓缸，開環(huán)液壓同步回路 應(yīng)變片，柱塞泵，比例調(diào)節(jié)閥， 應(yīng)變片等部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用

以多液壓缸開環(huán)同步回路控制拉力由于具有功率密度大、管路布置合理、結(jié)構(gòu)簡靈活而更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，但對(duì)于多液壓缸同步系統(tǒng)，由于液壓缸與其支撐結(jié)構(gòu)間有剛性聯(lián)接，雖然剛性聯(lián)接能在一定程度上保證系統(tǒng)的同步精度，但也增加了各輸出通道間的耦合，尤其是在大負(fù)載以及大偏載情況下，由于元件泄漏、負(fù)載變化以及元件死區(qū)等因素的影響，實(shí)現(xiàn)多液壓缸高精度同步控制會(huì)具有細(xì)微的誤差這也是我們需要更加深入研究的課題.

9.展望

本文主要對(duì)多液壓缸系統(tǒng)在拉伸試驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用做了研究，對(duì)進(jìn)一步提 高多液壓缸同步控制系統(tǒng)的性能具有非常重要的實(shí)踐意義和 應(yīng)用價(jià)值。但由于實(shí)際應(yīng)用中多液壓缸同步運(yùn)動(dòng)過程較為復(fù)雜，再加上作者理論 水平以及實(shí)踐上的局限性，還有待進(jìn)一步的深入研究，如，現(xiàn)場的工作環(huán)境對(duì)系統(tǒng)試驗(yàn)精度的的影響，還有多液壓缸系統(tǒng)中各輸出通道間的耦合偏差問題都是有待提高和研究的課題。但整個(gè)試驗(yàn)各種數(shù)據(jù)都表明多液壓缸系統(tǒng)在破壞性拉伸試驗(yàn)上的成功。拓展了多液壓缸系統(tǒng)平臺(tái)的應(yīng)用領(lǐng)域，為多液壓缸系統(tǒng)平臺(tái)的在不同領(lǐng)域的發(fā)展起來推導(dǎo)和實(shí)踐的作用。

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