一種b 型液壓萬能試驗的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種B型液壓萬能試驗機，其包括底座，設有底座內(nèi)的主油缸、設于主油缸內(nèi)的主油缸活塞、連接在主油缸活塞上端的試臺，位于試臺上方的下橫梁以及位于下橫梁上方的上橫梁，所述底座兩端分別設有立柱，所述立柱穿過所述下橫梁，其上端位于上橫梁兩端的導向孔內(nèi)，所述試臺通過光桿與所述上橫梁連接，所述上橫梁上部中間位置和所述下橫梁下部中間位置分別具有夾具；所述底座上兩端還設有升降油缸，所述升降油缸內(nèi)設有升降油缸活塞桿，所述升降油缸活塞桿與下橫梁連接；所述下橫梁兩端設有鎖緊油缸，所述立柱穿過所述鎖緊油缸。本實用新型具有消除機械沖擊、提高試驗機可靠性、穩(wěn)定性、測量結果準確性、一致性的優(yōu)點。
【專利說明】一種B型液壓萬能試驗機
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于材料試驗機【技術領域】，涉及一種用于各種材料力學性能測試的B型液壓萬能試驗機。
【背景技術】
[0002]萬能試驗機是用于各種材料力學性能測試的設備。通過拉伸、壓縮等試驗可得到材料的基本力學性能指標，如屈服強度、抗拉強度、伸長率、彈性模量等。
[0003]材料的拉伸試驗是一種破壞性試驗，被測試的試樣通常被試驗力所拉斷。對于高強度材料，例如金屬，其試驗力通常較大，通常的試驗力范圍可達到3000kN。在試樣破斷瞬間，試驗機機架、壓力回路中壓力油及主油缸壓力油存儲的壓力勢能、試樣在試驗過程所積累的彈性勢能將突然釋放。如果試驗機機架存在結構上的間隙，則會造成強烈的機械沖擊，產(chǎn)生強烈的脈沖式噪聲和震動，機械零件容易變形甚至斷裂，設備容易出現(xiàn)故障。同時強烈的沖擊噪聲在沒有隔音裝置的情況下，會給操作人員和附近的其他工作人員造成干擾和危害。
[0004]目前一種被稱為B型機的液壓式萬能試驗機使用非常普遍。如圖1至圖3所示，包括以下主要零部件:底座1、絲桿鎖緊螺母2、絲桿3、推力軸承4、主油缸5、主油缸柱塞6、負荷傳感器7、試臺8、絲桿螺母9、彈簧消隙機構10、下橫梁11、防塵簾12、上橫梁13、液壓楔形夾具14、光桿15、行程開關限位機構17、減速機18、鏈條拖動機構19。
[0005]B型機是一種油缸下置式雙空間試驗機。上空間為拉伸空間，下空間為壓縮、彎曲空間。試驗空間大小通過調(diào)整下橫梁11的高度位置來改變。下橫梁11通過絲杠3和絲杠螺母9的螺旋運動轉變成上下方向的直線運動。一旦試驗空間調(diào)整好后，下橫梁11即停在絲桿3的某個高度不動。上橫梁13通過4根光桿15與試臺8連接在一起，試臺8又通過負荷傳感器7與主油缸柱塞6連接在一起。上橫梁13和下橫梁11都帶有相向布置的液壓楔形夾具14。上下夾具液壓楔形夾具14同時夾持試樣16。主油缸5通入壓力油后，主油缸柱塞6推動試臺8、光桿15、上橫梁13 —起向上移動，使試樣16承受拉伸力，直到試樣16被拉斷。
[0006]現(xiàn)有B型雙空間試驗機主要存在如下的不足和潛在隱患:
[0007]因為絲杠3與絲桿螺母9是旋轉運動副的關系，因此絲杠3與絲杠螺母9之間必須存在間隙。在下橫梁11上部，左右各有一套與絲桿螺母9同軸的彈簧消隙機構10，該機構可克服下橫梁11的自重，消除絲杠螺母9與絲杠3在拉伸力方向的間隙，使試驗過程中的力位移曲線不存在臺階現(xiàn)象。但是彈簧消隙機構10只能朝拉力方向作用，而與拉力相反的方向卻不能消除間隙。在試樣16破斷瞬間，下橫梁11將朝著拉力的反方向沖擊。因為反方向有間隙，因此必然造成絲桿螺母9與絲桿3之間的機械沖擊。這種沖擊不但會導致絲桿螺母9、絲桿3螺紋的損壞，還會造成機械沖擊噪音。另外一方面，因為絲桿螺母9是固定在下橫梁11上的，不能轉動，因此必須通過轉動絲杠3來實現(xiàn)旋轉副的運動。同時，絲桿螺母9與絲桿3在轉動過程中，存在機械磨損，導致旋轉阻力增大。另外，因為螺紋旋轉副的磨損，下橫梁11的徑向定位精度會顯著降低，這直接降低試驗機的同軸度，從而降低測試結果準確性。為防止外部灰塵、金屬氧化皮等進入絲桿螺母9內(nèi)部，在絲桿3外部安裝有可伸縮的封閉式防塵簾12。防塵簾雖然可以阻止外部灰塵、金屬氧化皮等進入絲桿螺母9內(nèi)部，但同時也妨礙了給絲桿螺母9添加潤滑油。因此必要的保養(yǎng)經(jīng)常得不到執(zhí)行，這導致絲桿螺旋副運動時產(chǎn)生干摩擦，進一步導致絲杠3和絲桿螺母9的損壞，增加旋轉阻力。絲桿3下端與底座I通過推力軸承4和鎖緊螺母2連接在一起。因為絲杠3在底座I的安裝通孔中轉動，因此絲桿3與底座I之間存在軸向間隙和徑向間隙，在轉動過程中不可避免會產(chǎn)生磨損，增大摩擦阻力。
[0008]因為存在上述諸多弊端，因此在鏈條拖動機構19拖動絲桿3轉動過程中，經(jīng)常出現(xiàn)絲桿3卡死不能轉動，鏈條被拉長，減速機18損壞等故障。嚴重的情況下，絲桿發(fā)生永久性彎曲變形，絲桿螺牙損壞，絲桿螺母9無法從絲桿3上退出，維修時必須切斷絲桿3，重新更換新的絲桿3和配套的絲桿螺母9。這種設備故障一旦發(fā)生，則必然造成重大的經(jīng)濟損失。
[0009]對于目前廣為使用的B型液壓萬能試驗機，還存在另外一個重大的缺陷。它的主油缸5是柱塞式單作用油缸，主油缸柱塞6是在其自重以及試臺8、光桿15、上橫梁13的重力作用下復位的。主油缸柱塞6的伸出行程依靠復雜的行程開關限位機構17限定。但是，在大載荷試驗時，因試驗機機架及液壓系統(tǒng)積蓄了很大的勢能，一旦試樣16被拉斷，由上橫梁13、光桿15、試臺8、主油缸柱塞6所組成的部件會出現(xiàn)“上跳”的現(xiàn)象，這種“上跳”經(jīng)常導致限位機構17被撞壞，從而喪失限位的功能，如果故障未能得到及時排出，可能發(fā)生主油缸柱塞6被壓力油推出油缸5的情況。
實用新型內(nèi)容
[0010]為此，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種消除機械沖擊、提高試驗機可靠性、穩(wěn)定性、測量結果準確性、一致性的B型液壓萬能試驗機，克服現(xiàn)有技術存在的不足。
[0011]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案:
[0012]一種B型液壓萬能試驗機，其包括底座，設有底座內(nèi)的主油缸、設于主油缸內(nèi)的主油缸活塞、連接在主油缸活塞上端的試臺，位于試臺上方的下橫梁以及位于下橫梁上方的上橫梁，所述底座兩端分別設有立柱，所述立柱穿過所述下橫梁，其上端位于上橫梁兩端的導向孔內(nèi)，所述試臺通過光桿與所述上橫梁連接，所述上橫梁上部中間位置和所述下橫梁下部中間位置分別具有夾具；其特征在于:所述底座上兩端還設有升降油缸，所述升降油缸內(nèi)設有升降油缸活塞桿，所述升降油缸活塞桿與下橫梁連接；所述下橫梁兩端設有鎖緊油缸，所述立柱穿過所述鎖緊油缸。
[0013]所述鎖緊油缸包括缸體和設于缸體內(nèi)的內(nèi)錐空心活塞以及受所述內(nèi)錐空心活塞作用而鎖緊所述立柱的可變形外錐套。
[0014]在【具體實施方式】中，所述缸體具有上軸孔大、下軸孔小的階梯軸孔，所述內(nèi)錐空心活塞從上到下依次為導引部、活塞部以及執(zhí)行部；導引部和活塞部的內(nèi)孔在同一圓柱面上，其與立柱的圓周面接觸；所述執(zhí)行部的內(nèi)孔為錐形面，外周面為圓柱面，并且執(zhí)行部的外周面的直徑大于導引部的外周面直徑，活塞部的外周面大于執(zhí)行部的外周面的直徑；所述缸體上端開口蓋有鎖緊油缸端蓋；所述內(nèi)錐空心活塞的導引部位于立柱與鎖緊油缸端蓋之間形成的導引間隙中；所述活塞部位于缸體的上軸孔中，執(zhí)行部位于缸體的下軸孔中；所述可變形外錐套的半截面為“L”型結構，其由軸套部和端板部構成，所述軸套部的內(nèi)孔為圓柱面，外周面與內(nèi)錐空心活塞的執(zhí)行部的內(nèi)孔錐度一致的錐面；所述軸套部插入內(nèi)錐空心活塞的執(zhí)行部與立柱的間隙中，軸套部的內(nèi)孔與立柱接觸，內(nèi)錐空心活塞的執(zhí)行部的錐面與可變形外錐套的軸套部的錐面相互錐面配合；所述端板部封堵住缸體下端開口。
[0015]所述主油缸的上端具有主油缸端蓋，所述主油缸端蓋和主油缸活塞的活塞部之間構成有桿腔(“有桿腔”是指活塞桿所在的那個容腔，沒有活塞桿的那個容腔叫“無桿腔”)，所述有桿腔的進油管上設置有溢流閥。
[0016]所述鎖緊油缸共有4個，分布在下橫梁兩端上下位置。
[0017]兩個所述升降油缸成對角位置安裝在所述底座上，與主油缸中心對稱。
[0018]還包括有安全防護與噪音隔離裝置，所述安全防護與噪音隔離裝置與所述試臺和所述上橫梁共同構成封閉的試驗空間。
[0019]采用上述技術方案，本實用新型的這種B型液壓萬能試驗機具有消除機械沖擊、提高試驗機可靠性、穩(wěn)定性、測量結果準確性、一致性等一系列優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明:
[0021]圖1為現(xiàn)有技術的B型液壓萬能試驗機的結構示意圖；
[0022]圖2為圖1的側視圖；
[0023]圖3為圖1中A-A向剖視圖；
[0024]圖4為本實用新型的B型液壓萬能試驗機的結構示意圖；
[0025]圖5為圖4的側視圖；
[0026]圖6為圖4的正面外觀示意圖；
[0027]圖7為圖4中A-A向剖視圖；
[0028]圖8為圖4中B-B向剖視圖；
[0029]圖9為圖4中D處放大示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖4-圖8所示，圖4為圖6中C-C向的內(nèi)部剖視圖。本實用新型的B型液壓萬能試驗機的主要零部件有:底座25、主油缸26、主油缸活塞27、立柱28、立柱鎖緊螺母29、主油缸端蓋30、負荷傳感器31、試臺32、鎖緊缸油管33、安全防護與噪音隔離裝置34、鎖緊油缸35、下橫梁36、上橫梁37、液壓模形夾具38、光桿39、升降油缸活塞桿40、升降油缸41、內(nèi)圍板42、后圍板43、前圍板44、油管及電纜轉接模塊45、夾具油管46。
[0031]其中，底座25中心具有 Iv通孔，王油缸26芽插在該中心孔中，形成徑向定位，王油缸26外圈臺肩與底座25上平面軸向定位，并用螺釘將主油缸26固定在底座25上。兩根立柱28分別插進底座25兩端通孔中，立柱28下端的臺肩與底座25上平面軸向定位，并用立柱鎖緊螺母29及若干螺釘將立柱28固定在底座25上。主油缸活塞27插入主油缸26內(nèi)腔中，主油缸端蓋30安裝在主油缸26上端部，限制主油缸活塞27的最大行程，并且與主油缸26和王油缸活塞27的活塞部構成有桿腔。王油缸活塞27從王油缸纟而蓋伸出，負荷傳感器31將試臺32與主油缸活塞27連接在一起。光桿39兩端用螺釘將上橫梁37和試臺32連接在一起。因此，當主油缸無桿腔注入壓力油時，主油缸活塞27升高，推動試臺32、光桿39、上橫梁37向上運動。上橫梁37兩端加工有2個導向孔，該導向孔為盲孔，立柱28上端位于盲孔中，盲孔與立柱28上端形成導向關系。上橫梁37中間下部開有半開式楔形夾具型腔，液壓楔形夾具38安裝在該半開式楔形夾具型腔內(nèi)。下橫梁36位于上橫梁37的下方，下橫梁36中間上部開有半開式楔形夾具型腔，另一液壓楔形夾具38安裝在半開式楔形夾具型腔中。下橫梁36兩端上下同時加工有4個用于裝配鎖緊油缸35的型腔，一端上下各有一個型腔。兩端型腔中心距離與兩立柱28中心距離相等，上下型腔同軸。這樣，從底座25上方依次為試臺32、下橫梁36、上橫梁37。下橫梁36與試臺32之間構成壓縮試驗空間，下橫梁36與上橫梁37之間構成拉伸試驗空間。安全防護與噪音隔離裝置34與試臺32和上橫梁37共同構成封閉的試驗空間。兩只升降油缸41成對角位置安裝在底座25上，與主油缸26中心對稱。升降油缸活塞桿40穿過試臺32上的配套通孔，與下橫梁36連接在一起。當升降油缸41通入壓力油時，升降油缸活塞桿40伸出或者縮回，從而推動下橫梁36升高或者降低。當調(diào)整好下橫梁36位置后，鎖緊缸油管33將壓力油通入鎖緊油缸35內(nèi)，使鎖緊油缸鎖緊或者松開。鎖緊油缸35通過螺釘57與下橫梁連接在一起，固定軸向位置不動。
[0032]如圖9所示，于裝配鎖緊油缸35的型腔為階梯型腔，鎖緊油缸35就安裝在階梯型腔中。
[0033]鎖緊油缸35由以下零件構成:鎖緊油缸端蓋47、密封圈48、缸體49、密封圈50、內(nèi)錐空心活塞51、密封圈52、可變形外錐套53、密封圈54。
[0034]其中，缸體49具有上軸孔大、下軸孔小的階梯軸孔，內(nèi)錐空心活塞51從上到下依次為導引部511、活塞部512以及執(zhí)行部513，導引部511和活塞部512的內(nèi)孔在同一圓柱面上，其與立柱28的圓周面接觸，執(zhí)行部513的內(nèi)孔為錐形面，外周面為圓柱面，并且執(zhí)行部513的外周面的直徑大于導引部511的外周面直徑，活塞部512的外周面大于執(zhí)行部513的外周面的直徑。內(nèi)錐空心活塞51的導引部位于立柱28與鎖緊油缸端蓋47之間形成的導引間隙中，活塞部512位于缸體49的上軸孔中，執(zhí)行部513位于缸體49的下軸孔中。可變形外錐套53的半截面為“L”型結構，其由軸套部531和端板部532構成，軸套部531的內(nèi)孔為圓柱面，外周面與內(nèi)錐空心活塞51的執(zhí)行部513的內(nèi)孔錐度一致的錐面。軸套部531插入內(nèi)錐空心活塞51的執(zhí)行部513與立柱28的間隙中，軸套部531的內(nèi)孔與立柱接觸，內(nèi)錐空心活塞51的執(zhí)行部513的錐面與可變形外錐套53的軸套部531的錐面相互接觸，相互錐面配合。端板部532封堵住缸體49下端開口。在內(nèi)錐空心活塞51的導引部的外圓周面與鎖緊油缸端蓋47的內(nèi)孔之間設有密封圈54，在鎖緊油缸端蓋47與缸體49之間設有密封圈48，內(nèi)錐空心活塞51的活塞部的外圓周面與缸體49之間設有密封圈50，內(nèi)錐空心活塞51的執(zhí)行部的外圓周面與缸體49之間設有密封圈52。
[0035]這樣，由鎖緊油缸端蓋47、密封圈48、缸體49、密封圈50、內(nèi)錐空心活塞51、密封圈54共同構成鎖緊油腔55。由缸體49、密封圈50、內(nèi)錐空心活塞51、密封圈52共同構成松開油腔56。內(nèi)錐空心活塞51與可變形外錐套53構成錐面配合。當鎖緊油腔55通入高壓壓力油時，內(nèi)錐空心活塞51的軸向推力作用到可變形外錐套53錐面上，軸向力近似按照錐度反比例轉換成錐面的正壓力。錐面正壓力通過可變形外錐套53傳遞到立柱28的圓柱面上，形成作用在圓柱面上的正壓力，此正壓力與摩擦系數(shù)的乘積為軸向可承受的載荷。錐面的錐度為1:6?l:10，鎖緊油腔的壓力范圍為45MPa?60MPa。按照理論計算，承載安全系數(shù)達到2以上。可變形外錐套53沿著周向均勻開有若干條軸向槽口，使其在承受錐面壓力時，中心通孔直徑可變小，當錐面正壓力消除后，可恢復原始直徑。當松開油腔56通入壓力油后，內(nèi)錐空心活塞51的內(nèi)錐面與可變形外錐套53的外錐面脫開，可變形外錐套53內(nèi)孔恢復原始直徑，對立柱28的鎖緊力消失。此時下橫梁36可被升降油缸活塞桿40升高或者降低。
[0036]以上就是本實用新型的B型液壓萬能試驗機，該摒棄了傳統(tǒng)試驗機所采用的鏈條拖動機構與絲桿傳動機構的思想，采用了更先進可靠的液壓鎖緊和液壓升降技術。鎖緊狀態(tài)下，試驗機承載機架沒有任何間隙，可以承受正向試驗力，也能承受試樣破斷時的反向沖擊力，試驗機沒有機械零件之間的沖擊。采用了液壓升降，下橫梁升降平穩(wěn)，速度無級可調(diào)，中心定位精度更高。同時，因為采用了雙作用結構的主油缸，并且有桿腔的進油管與高速響應溢流閥聯(lián)通，在試樣破斷后有桿腔被控制閥封堵，形成一個封閉的容腔，容腔中的液壓油阻止活塞繼續(xù)向上運動，與此同時，該容腔內(nèi)可能產(chǎn)生一個瞬間的壓力脈沖，壓力脈沖可通過高速溢流閥泄壓，從而起到緩沖作用；試樣破斷瞬間不會出現(xiàn)“上跳”現(xiàn)象。由于不需要額外的限位機構和其他機械傳動機構，設備的故障率可大幅降低。設備維護也變得更簡單。而安全防護與隔音裝置可將試樣本身斷裂時產(chǎn)生的脈沖噪聲屏蔽在封閉的區(qū)間內(nèi)，噪音不會對操作者和周邊人員造成干擾和危害。
[0037]總之，本實用新型試驗機無論是從試驗機本身的可靠性，穩(wěn)定性、測量結果的準確性、一致性來看，還是從人機工程學角度看，都是具有顯著的技術進步性。
【權利要求】
1.一種B型液壓萬能試驗機，其包括底座，設有底座內(nèi)的主油缸、設于主油缸內(nèi)的主油缸活塞、連接在主油缸活塞上端的試臺，位于試臺上方的下橫梁以及位于下橫梁上方的上橫梁，所述底座兩端分別設有立柱，所述立柱穿過所述下橫梁，其上端位于上橫梁兩端的導向孔內(nèi)，所述試臺通過光桿與所述上橫梁連接，所述上橫梁上部中間位置和所述下橫梁下部中間位置分別具有夾具；其特征在于:所述底座上兩端還設有升降油缸，所述升降油缸內(nèi)設有升降油缸活塞桿，所述升降油缸活塞桿與下橫梁連接；所述下橫梁兩端設有鎖緊油缸，所述立柱穿過所述鎖緊油缸。
2.根據(jù)權利要求1所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:所述鎖緊油缸包括缸體和設于缸體內(nèi)的內(nèi)錐空心活塞以及受所述內(nèi)錐空心活塞作用而鎖緊所述立柱的可變形外錐套。
3.根據(jù)權利要求2所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:所述缸體具有上軸孔大、下軸孔小的階梯軸孔，所述內(nèi)錐空心活塞從上到下依次為導引部、活塞部以及執(zhí)行部；導引部和活塞部的內(nèi)孔在同一圓柱面上，其與立柱的圓周面接觸；所述執(zhí)行部的內(nèi)孔為錐形面，外周面為圓柱面，并且執(zhí)行部的外周面的直徑大于導引部的外周面直徑，活塞部的外周面大于執(zhí)行部的外周面的直徑；所述缸體上端開口蓋有鎖緊油缸端蓋；所述內(nèi)錐空心活塞的導引部位于立柱與鎖緊油缸端蓋之間形成的導引間隙中；所述活塞部位于缸體的上軸孔中，執(zhí)行部位于缸體的下軸孔中；所述可變形外錐套的半截面為“L”型結構，其由軸套部和端板部構成，所述軸套部的內(nèi)孔為圓柱面，外周面與內(nèi)錐空心活塞的執(zhí)行部的內(nèi)孔錐度一致的錐面；所述軸套部插入內(nèi)錐空心活塞的執(zhí)行部與立柱的間隙中，軸套部的內(nèi)孔與立柱接觸，內(nèi)錐空心活塞的執(zhí)行部的錐面與可變形外錐套的軸套部的錐面相互錐面配合；所述端板部封堵住缸體下端開口。
4.根據(jù)權利要求3所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:所述可變形外錐套沿著周向均勻間隔分布的軸向槽口。
5.根據(jù)權利要求1至4任一權利要求所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:所述主油缸的上端具有主油缸端蓋，所述主油缸端蓋和主油缸活塞的活塞部之間構成有桿腔，所述有桿腔的進油管上設置有溢流閥。
6.根據(jù)權利要求1至4任一權利要求所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:所述鎖緊油缸共有4個，分布在下橫梁兩端上下位置。
7.根據(jù)權利要求1所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:兩個所述升降油缸成對角位置安裝在所述底座上，與主油缸中心對稱。
8.根據(jù)權利要求1所述的B型液壓萬能試驗機，其特征在于:還包括有安全防護與噪音隔離裝置，所述安全防護與噪音隔離裝置與所述試臺和所述上橫梁共同構成封閉的試驗空間。
【文檔編號】G01N3/10GK203606229SQ201320817428
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】胡偉萍, 胡鳳英 申請人:胡偉萍, 上海普域測試設備有限公司