浅析同轴度对电液伺服试验机的影响

　　1　引　言

　　电液伺服试验机是产品或材料在投入使用前,对其性能和质量按设计要求进行验证的机器,其主要用途是在各种条件下测定金属材料、非金属材料、机械零件、工程构件等的综合性能参数,这对有效使用材料、改进工艺、提高产品质量、降低成本、保证产品安全可靠性等都具有重要作用。所谓试验机的同轴度,主要是指试验机夹持装置(即夹头)在主机中心位置上施加力的过程中,主机上、下夹头中心线与试验机的加力轴线间同轴的程度。由于同轴度的存在,试样在受轴向拉力时,还要受到一个侧向力和一个附加力矩的影响,使得试样的受力状态发生改变,从而影响试验结果。因此,有必要更深入地了解试验机产生同轴度误差的环节,从而了解其对试验机的正常运转和试验结果的影响,使得在解决同轴度误差问题上能够有更多的理论上的支持。

　　2　引起试验机主机同轴度误差的因素

　　试验机主机由封闭式框架(上下横梁、导向立柱和工作台)、伺服加载液压缸、上下液压夹头、传感器、消除间隙环节等几部分组成。这几部分与试验机主机同轴度有着很大的关联。其中,上横梁的导向和移动环节、伺服加载液压缸的端面定位问题、液压夹头内夹块导向槽的受力及硬度问题等构成了引起试验机主机同轴度误差的主要因素。试验机主机各部件间的间隙也是影响主机同轴度误差的因素,其主要是机械装配误差以及受力后的应力变形引起的,随着装配、机械加工工艺等的提高和高强度材料的应用,这一问题可望得以逐渐被解决,从而减小对试验结果的影响。下面详细介绍引起试验机主机同轴度误差的几个重要因素。

　　(1)上横梁的导向和移动环节。目前,试验机上横梁大多采用标准工程液压缸沿立柱双缸驱动,而双缸的同步方式都采用简单的压力同步,当上横梁两端的导向与立柱之间的预紧力不同,或两个升降缸的摩擦力不同时,双缸驱动横梁移动,上横梁很容易会产生侧偏,使上下横梁不平行,影响同轴。而且,由于横梁导向与立柱的预紧力不同等原因,横梁并不是以一种恒定的姿态上下移动,而是以两侧的导向通过其长度和与立柱间的间隙来不断地找正,使横梁能够保持水平移动,这一方式导致很难确定横梁偏移的方向。虽然横梁的导向部分能校正一部分侧偏,由于导向部分相对立柱的间距小得多,侧向偏出零点几毫米还是很容易的。因此,上横梁的移动方式是影响同轴度的主要因素之一,且是一不确定因素。

　　(2)另一个主要因素是液压夹具。夹块与夹头体的对称性直接影响整机的同轴度,它对整机的同轴度误差有放大作用。影响对称性的原因有:加工工艺及加工精度、材料的强度及热处理技术等。由于夹块的特殊结构,要求每对夹块的对称精度非常高,同时对夹块的硬度要求也非常高,否则无法保证其对称度和重复性。