專利名稱:材料試驗機三維電液比例同步加載系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明屬于材料試驗機電液控制系統(tǒng)。它與三維加載試驗機配合可對混凝土、巖石及其它材料的立方體試件進行三個方向(X、Y、Z)按不同的比例升壓、同步加載和設(shè)定保壓。通過模擬實際工作條件的試驗給設(shè)計施工提供科學(xué)可靠的依據(jù)。
該系統(tǒng)采用電液比例控制技術(shù)。其工作原理如圖一所示。X、Y、Z三路液壓系統(tǒng)分別由三個液壓泵供油，X、Y兩個水平方向的油路完全相同，以X路為例說明其工作原理。
1，初始狀態(tài)液壓泵啟動后，電液比例溢流閥的壓力調(diào)至0.8MPa左右，壓力油經(jīng)二位四通閥進入定位缸右腔，推動定位活塞左行，同時壓力油經(jīng)單向閥進入增壓器左腔，增壓器活塞右行，被定位缸活塞抵在中間位置。
2，同步前進當(dāng)電磁鐵1FM吸合時，壓力油經(jīng)三位四通換向閥進入同步器A、C兩腔，推動兩活塞向右運動，B、D兩腔排出相同體積的壓力油分別經(jīng)兩個液控單向閥進入兩個加載缸的無活塞桿腔。兩個加載缸的回油腔的油液經(jīng)三位四通閥，兩個加載缸同步前進，使試件夾持在中間位置。
3，正向加載(壓縮)電磁鐵3FM吸合，壓力油經(jīng)二位四通閥進入增壓器右腔，同時壓力油進入二位三通閥的控制油口K，使其換向，定位缸活塞右行，增壓缸活塞向左運動，排出的高壓油經(jīng)過二位三通閥，將兩個液控單向閥關(guān)閉，同時進入兩工作缸的無活塞桿腔進行加載。
4，保壓退讓當(dāng)試件破壞時，若加載缸因試件膨脹而后退，則無活塞桿腔壓力油回至增壓器，增壓活塞右行，并保證原有的加載力。
5，同步后退或反向加載(拉伸)3FM斷電、2FM吸合時，壓力油通過二位三通閥的控制油口K將該閥恢復(fù)到初始位置(圖示位置)，與此同時，壓力油經(jīng)三位四通閥右端工作油口進入兩個加載缸的活塞桿腔，并打開兩個液控單向閥。兩個加載缸的無活塞桿腔油液經(jīng)這兩個液控單向閥分別進入同步器的B、D兩腔。A、C兩腔油液經(jīng)三位四通閥回油箱。
6，同步調(diào)整同步器的結(jié)構(gòu)如圖二所示，活塞上裝有同步補償器，由于泄漏等原因造成兩缸不同步時，往復(fù)運動2～3次便可恢復(fù)同步。
此外，為了適應(yīng)超高壓的工作條件，滿足系統(tǒng)參數(shù)需要，將兩個液控單向閥，一個單向閥和二位三通液動閥，設(shè)計成一個均壓閥組，其結(jié)構(gòu)如圖三所示，在滑閥上裝有密封圈，以防止泄漏。
Z路的工作原理如下當(dāng)7FM吸合時，壓力油經(jīng)三位四通閥，同時打開單向閥進入Z向加載柱塞缸使之上升或加載，當(dāng)7FM斷電，8FM吸合時，壓力油又經(jīng)三位四通閥打開液控單向閥，使液壓缸靠自重下降。
X、Y、Z三路的加載比例和工作壓力由比例控制器及三個電液比例溢流閥分別控制。液壓系統(tǒng)采用復(fù)合集成塊，如圖四所示。增壓器、同步器與控制閥同裝在集成塊上。
該系統(tǒng)的比例控制器電氣工作原理如圖五所示。系統(tǒng)加載比例以Z軸為基準(zhǔn)(Z軸為1)X、Y路的加載比由琴鍵開關(guān)Kx、Ky選擇。改變分壓電路的電壓值可以改變X、Y對Z軸的比例。調(diào)整W12可以同時改變?nèi)返妮敵鲭妷悍?。W13、14、15可以分別限定各路輸入，信號的最大值。接線端子2、5、6、9、10、13分別接控制電液比例溢流閥的BC4放大器。3、7、11接數(shù)字電壓表顯示加載力，并可通過電位器W29、30、31進行顯示校正。4、8、12接動態(tài)應(yīng)變儀正端，信號被放大后輸入X-Y函數(shù)記錄儀進行記錄。
目前國內(nèi)、外的三維加載試驗機多采用常規(guī)液壓系統(tǒng)或電液伺服系統(tǒng)，前者試驗精度低，無法實現(xiàn)自動控制和計算機控制;后者價格較貴對環(huán)境條件要求較高，容易出故障，采用電液比例技術(shù)克服了上述缺點。更適于靜加載系統(tǒng)的自動控制。經(jīng)檢索國內(nèi)、外三維加載試驗機上尚無采用電液比例控制。
三維電液比例同步加載系統(tǒng)的特點如下由于采用電液比例技術(shù)能實現(xiàn)高精度的自動控制，進行多方案的加載試驗。如一維、二維、三維按比例同步加載，按順序加載、保壓等。而且成本較低，維護方便。由于系統(tǒng)中設(shè)有同步器，可自動將試件夾持中間位置，操作方便。由于采用了可退讓增壓器，將壓力提高幾倍，所以加載缸尺寸小，而且能達到高噸位，此外，在試件破壞膨脹時，能向后退讓。由于采用復(fù)合式集成塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠。由于采用起高壓均壓閥組，不僅在加載時每對加載缸的加載力相等，而且防止了泄漏。
實施例X、Y路 Z路加載缸直徑 140mm 320mm加載缸行程 20mm 200mm加載力壓 1000KN 1600KN拉 100KN -工作壓力 30MPa 20MPa增壓器增壓比 2、25 -增壓后壓力 67、5MPa -流量 4500Cm/min 4500Cm/min加載比分級 0.1、0.15、0.2、0.250.3、0.35、0.4、0.5 10.6、0.權(quán)利要求
1.本發(fā)明采用電液比例溢流閥控制三維加載試驗機的加載力以及通過增壓器提高其工作壓力，實現(xiàn)超高壓的電液比例控制方法。由定位缸和增壓器組合而成的增壓裝置用于保證在加載的任一位置能夠有后退的余地。由于采用活塞式同步器，所以能保證每對加載缸同步運動。
2.采用復(fù)合式集成塊，即借用集成塊做為增壓器、同步器缸體的設(shè)計方法。
3.電氣的比例控制采用分壓器，即通過予選X、Y、Z三路電氣控制系統(tǒng)的電壓比，控制三路的加載比例。
專利摘要
本發(fā)明材料試驗機三維電液比例同步加載系統(tǒng)屬于材料試驗機電液控制系統(tǒng)。它與三維加載試驗機配合使用可對混凝土、巖石及其它立方體試件進行三個方向(X、Y、Z)按不同的比例升壓、同步加載和設(shè)定保壓等模擬實際工作條件的試驗，給設(shè)計施工提供科學(xué)可靠的依據(jù)。該系統(tǒng)采用電液比例技術(shù)。三個方向分別由液壓泵供油，其中X、Y兩個水平方向借助增壓器將壓力提高若干倍，供給加載液壓缸。三個方向的加載比例和保壓點由比例控制器預(yù)選。利用電液比例溢流閥控制各向的加載力。
文檔編號G01N3/08GK87103930SQ87103930
公開日1988年1月20日 申請日期1987年6月3日
發(fā)明者賈培起, 王保國 申請人:天津市液壓氣動工程技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan