[發(fā)明專利]一種B型液壓萬能試驗(yàn)機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310674567.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104713784A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡偉萍;胡鳳英
• 申請（專利權(quán)）人: 胡偉萍;上海普域測試設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 張堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料試驗(yàn)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于各種材料力學(xué)性能測試的B型液壓萬能試驗(yàn)機(jī)。

背景技術(shù)

萬能試驗(yàn)機(jī)是用于各種材料力學(xué)性能測試的設(shè)備。通過拉伸、壓縮等試驗(yàn)可得到材料的基本力學(xué)性能指標(biāo)，如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、彈性模量等。

材料的拉伸試驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)，被測試的試樣通常被試驗(yàn)力所拉斷。對于高強(qiáng)度材料，例如金屬，其試驗(yàn)力通常較大，通常的試驗(yàn)力范圍可達(dá)到3000kN。在試樣破斷瞬間，試驗(yàn)機(jī)機(jī)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(yàn)過程所積累的彈性勢能將突然釋放。如果試驗(yàn)機(jī)機(jī)架存在結(jié)構(gòu)上的間隙，則會造成強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊，產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖式噪聲和震動，機(jī)械零件容易變形甚至斷裂，設(shè)備容易出現(xiàn)故障。同時(shí)強(qiáng)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。

目前一種被稱為B型機(jī)的液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)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(fù)荷傳感器7、試臺8、絲桿螺母9、彈簧消隙機(jī)構(gòu)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(guān)限位機(jī)構(gòu)17、減速機(jī)18、鏈條拖動機(jī)構(gòu)19。

B型機(jī)是一種油缸下置式雙空間試驗(yàn)機(jī)。上空間為拉伸空間，下空間為壓縮、彎曲空間。試驗(yàn)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(yùn)動轉(zhuǎn)變成上下方向的直線運(yùn)動。一旦試驗(yàn)空間調(diào)整好后，下橫梁11即停在絲桿3的某個(gè)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(fù)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(shí)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13一起向上移動，使試樣16承受拉伸力，直到試樣16被拉斷。

現(xiàn)有B型雙空間試驗(yàn)機(jī)主要存在如下的不足和潛在隱患：

因?yàn)榻z杠3與絲桿螺母9是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動副的關(guān)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(jī)構(gòu)10，該機(jī)構(gòu)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(yàn)過程中的力位移曲線不存在臺階現(xiàn)象。但是彈簧消隙機(jī)構(gòu)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?yàn)榉捶较蛴虚g隙，因此必然造成絲桿螺母9與絲桿3之間的機(jī)械沖擊。這種沖擊不但會導(dǎo)致絲桿螺母9、絲桿3螺紋的損壞，還會造成機(jī)械沖擊噪音。另外一方面，因?yàn)榻z桿螺母9是固定在下橫梁11上的，不能轉(zhuǎn)動，因此必須通過轉(zhuǎn)動絲杠3來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)副的運(yùn)動。同時(shí)，絲桿螺母9與絲桿3在轉(zhuǎn)動過程中，存在機(jī)械磨損，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)阻力增大。另外，因?yàn)槁菁y旋轉(zhuǎn)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(yàn)機(jī)的同軸度，從而降低測試結(jié)果準(zhǔn)確性。為防止外部灰塵、金屬氧化皮等進(jìn)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(jìn)入絲桿螺母9內(nèi)部，但同時(shí)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(dǎo)致絲桿螺旋副運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生干摩擦，進(jìn)一步導(dǎo)致絲杠3和絲桿螺母9的損壞，增加旋轉(zhuǎn)阻力。絲桿3下端與底座1通過推力軸承4和鎖緊螺母2連接在一起。因?yàn)榻z杠3在底座1的安裝通孔中轉(zhuǎn)動，因此絲桿3與底座1之間存在軸向間隙和徑向間隙，在轉(zhuǎn)動過程中不可避免會產(chǎn)生磨損，增大摩擦阻力。

因?yàn)榇嬖谏鲜鲋T多弊端，因此在鏈條拖動機(jī)構(gòu)19拖動絲桿3轉(zhuǎn)動過程中，經(jīng)常出現(xiàn)絲桿3卡死不能轉(zhuǎn)動，鏈條被拉長，減速機(jī)18損壞等故障。嚴(yán)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(shí)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(shè)備故障一旦發(fā)生，則必然造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。

對于目前廣為使用的B型液壓萬能試驗(yàn)機(jī)，還存在另外一個(gè)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(fù)位的。主油缸柱塞6的伸出行程依靠復(fù)雜的行程開關(guān)限位機(jī)構(gòu)17限定。但是，在大載荷試驗(yàn)時(shí)，因試驗(yàn)機(jī)機(jī)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(dǎo)致限位機(jī)構(gòu)17被撞壞，從而喪失限位的功能，如果故障未能得到及時(shí)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。