疲劳试验机的横梁锁紧

    金属拉压疲劳试验机(以下简称试验机)上下夹头同轴度的好坏，对被刚材料的疲劳试验结果影响较大。而影响试验机上下夹头同轴度的因素较多，但主要因素有二:一是夹头夹持的重复性，这个因素可以在夹头的组装件加工及装配中考虑改善。二是横梁经升降后，横梁下平面(或称基面)的水平变化。影响横梁下平面水平度变化的主要因素来源于横梁和立柱间的夹紧方式。通常试验机横梁与立柱间的锁紧采用液压锁紧(见图l)。这种结构比较简单，当横梁需要锁紧时，只要给锁紧缸通入压力油，这时由于横梁两端的油缸出力而使横梁两端变形达到横梁锁紧在立柱上不动。当横梁需要上下移动时，先给横梁锁紧油缸却压，此时横梁与立柱间存在间隙，只要给升降油缸供油或放油，横梁就可以升或降。从国内许多正在使用的试验机测试发现:横梁与立柱间采用液压夹紧方式的横梁下平面水平随每次夹紧在变化，每次夹紧后横梁底面水平重复性较差。这样实际上上下夹头同轴度(以下简称同轴度)变化值比较大。要使同轴度值比较小而同轴度的重复性比较好，必须减小横梁与立柱间的间隙，立柱母线也要相应加工得比较直，这样才能使横梁升或降后的状态变化减到最小。经过试验发现，图1这种结构，孔与柱间的间隙不能减到很小，如果间隙很小，横梁就不能自由升降，如果由液压锁紧改用预应力锁紧套来锁紧立柱，可大大改善试验机的同轴度和同轴度的重复性。

    预应力锁紧结构就是当试验机在做试验时，横梁利用预应力锁紧套锁紧在试验机立柱上。横梁需要上下移动时，给套内充入超高压油使锁紧套涨开，此时锁紧套与立柱间产生间隙，通过升降油缸使横梁上下移动来达到调整试验机工作空间的目的。图2所示结构就是使用在100咖电液伺服拉压疲劳试验机(以下简称伺服试验机)上的横梁锁紧装置。100kN伺服试验机静态、动态负荷为Pj=士100kN; Pd=士100kN

    考虑到超载安全等因素，设计锁紧力时总轴力定为186kN，这样每柱轴向力为93kN。100kN伺服试验机的某些参数如图3所示。

    立柱直径d≈100mm

    两柱每柱轴力Pf= 93kN

    锁紧套内孔d1=100mm

    锁紧套外圆d2=130mm

    配合长度L=200mm

    取f=0.1，则配合压力强度为:

    若油槽深定3mm，最大使用压力p = 70MPa材料选用50CrV调质取[δ] = 440MPa

    则环向应力为: