新型光杠自锁升降装置在液压三轴试验机中的应用

　　0　前言

　　试验机是实验室和工程实验不可缺少的一种精密仪器,可为重大工程与试验研究提供材料的力学性能以及其它有关数据。

　　《国家标准建筑地基基础设计规范》等规范对建筑物三轴压缩试验有一定的要求,如一级建筑物应采用不固结排水三轴压缩试验等。然而现有的大型压力试验机,它的横梁升降装置一般采用常见的丝杠带动横梁升降,或采用液压缸直接带动横梁升降,这两种试验机都适合小尺寸试样。如果试样尺寸较大,前者需要采用长尺寸的丝杠,后者则要求采用长尺寸的液压缸。二者的缺点是除丝杠本身难于加工外,其强度、性能也难于保证。为此,本文结合工程实际需要对大尺寸试件进行三轴压缩试验的情况,设计了一种依靠光杠自锁实现横梁升降的新型液压三轴试验机。

　　1　试验机设计

　　为依靠光杠使试验机升降装置实现“无限”导程,在光杠和升降装置之间增加过盈弹性套,过盈弹性套一般处于夹紧状态,当向过盈弹性套内表面的环形槽注入高压油时,就可以实现使涨开的过盈弹性套和升降装置在光杠上自由滑动。同时,在升降装置的上方,在光杠上安装了一个开口弹性套,开口弹性套一般处于自由状态,当向与开口弹性套连接在一起的液压缸注入液压油时,它就处于锁紧状态。开口弹性套装置和过盈弹性套装置分别和提升油缸相联接,这样通过开口弹性套和过盈弹性套交替锁紧、松开,就可以实现过盈弹性套及其升降装置实现“无限”导程,即光杠有多长,升降装置就可以升降多高。开口弹性套承受的最大力是横梁重量;过盈弹性套是横梁试验时的最大负载力,两立柱的试验机过盈套承受1/2负载力,四立柱试验机过盈套承受1/4负载力。

　　立柱与弹性套的过盈量,立柱直径为Φ200mm,每个立柱承受1/4最大负载1 500kN左右,过盈套与立柱的过盈量为0·09~0·13mm就可满足要求。过盈套采用40Cr材料,调质处理,壁厚为40mm,用60MPa压力加入过盈套内,将其涨开,然后在提升缸作用下可任意升降横梁。实现“无限”导程的试验机升降装置如图1所示。

　　液压系统回路及动作真值表分别如图2、3所示,经试验液压系统回路没有任何问题,一次供压为20MPa,经过增压器增为60MPa,增压比为1∶3,有关密封元件采用组合密封即可。

　　试验机适合加工试件最小尺寸为:

　　直径×高=φ1 000mm×1 000mm

　　2　试验机特点

　　(1)采用小行程油缸可将横梁提升到很大高度,即立柱有多高,就可以将其提高到相应的高度,可实现“无限”导程。