中機(jī)試驗(yàn)丨材料疲勞試驗(yàn)機(jī)升降與鎖緊技術(shù)

2024-08-14 09:26:53 · 中機(jī)試驗(yàn)

材料疲勞試驗(yàn)機(jī)要滿足不同長(zhǎng)度試樣加載要求，需要具備試驗(yàn)空間可調(diào)功能。橫梁的移動(dòng)和固定是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，既要保證橫梁能夠在加載時(shí)牢固鎖緊，還要在移動(dòng)時(shí)平穩(wěn)順暢。橫梁兩端升降一致性直接影響著產(chǎn)品的受力同軸度

橫梁兩端升降一致性直接影響著產(chǎn)品的受力同軸度，受力同軸度為主機(jī)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)之一。同軸度不好會(huì)導(dǎo)致以下幾點(diǎn)問題：1）試樣承受過(guò)大的側(cè)向力，針對(duì)夾持方式不同，試樣也會(huì)承受一定扭力，因此其值的大小對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性起著至關(guān)重要的作用；2）影響主機(jī)夾具工裝的使用壽命，造成試驗(yàn)事故以及財(cái)產(chǎn)的損失；3）造成力傳感器的損壞，夾具工裝與傳感器為螺紋連接，在長(zhǎng)時(shí)間疲勞載荷及較大的側(cè)向力大作用下，螺紋極易產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致工裝與傳感器無(wú)法拆卸，設(shè)備無(wú)法繼續(xù)使用。

橫梁的鎖緊是保證穩(wěn)定疲勞加載過(guò)程的重要一環(huán)，疲勞測(cè)試工況分為拉拉、拉壓、壓壓三種工況，無(wú)論哪種工況都需要橫梁在試驗(yàn)過(guò)程中保持穩(wěn)定鎖緊，以此保證加載的穩(wěn)定性、加載精度；尤其對(duì)于電磁諧振高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)來(lái)說(shuō)，橫梁的鎖緊不可靠會(huì)直接影響框架的剛度，對(duì)諧振狀態(tài)造成干擾，直接導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、試驗(yàn)保護(hù)中斷，甚至無(wú)法起振的嚴(yán)重后果；

自導(dǎo)向框架

液壓升降與鎖緊

該種形式升降和鎖緊功能采用液壓動(dòng)力實(shí)現(xiàn)，通常采用單出桿工程缸帶動(dòng)承載橫梁或加載橫梁上下移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到指定位置時(shí)，通過(guò)鎖緊缸對(duì)橫梁施加載荷，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向立柱的抱緊。

單出桿缸通常采用摩擦副密封形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、工作可靠，常用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

采用鎖緊缸對(duì)橫梁施加載荷，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向立柱的抱緊。將有限元仿真技術(shù)應(yīng)用到橫梁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，優(yōu)化橫梁結(jié)構(gòu)和鎖緊缸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鎖緊可靠。

承載橫梁組件在理論軸向靜態(tài)載荷、鎖緊載荷工況下的載荷施加位置及等效固定位置，如圖1所示其中紫色箭頭指向區(qū)域?yàn)殒i緊載荷施加位置，總計(jì)2處，紅色箭頭指向區(qū)域?yàn)檩S向載荷施加位置，綠色網(wǎng)格區(qū)域?yàn)榈刃Ч潭ㄎ恢?，黃色網(wǎng)格區(qū)域?yàn)槔碚撟畲笞冃螀^(qū)，即等效應(yīng)力最大區(qū)域。

圖2 橫梁升降與鎖緊結(jié)構(gòu)示意圖

控制閥組是液壓升降與鎖緊的邏輯控制單元，通過(guò)不同功能液壓閥的組合實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作、速度控制，鎖緊速度和自鎖功能。

電動(dòng)升降與絲杠鎖定

外伺服電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)加載橫梁的上升與下降，通過(guò)加載橫梁的實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)垂向試驗(yàn)空間的調(diào)整，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)力的預(yù)加載以及疲勞加載過(guò)程中靜態(tài)力的補(bǔ)償加載；橫梁的鎖緊是通過(guò)鎖定絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的橫梁位置不變。

橫梁升降與鎖緊的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 橫梁升降與鎖緊結(jié)構(gòu)示意圖

橫梁的升降速度即調(diào)節(jié)試驗(yàn)空間的速度取決于電機(jī)轉(zhuǎn)速、效率以及傳動(dòng)過(guò)程中的減速比及傳動(dòng)效率；?

滾珠絲杠以及中間多級(jí)傳動(dòng)環(huán)節(jié)均不具備自鎖功能，加載橫梁與支撐立柱的連接關(guān)系不適合做出切口和變形區(qū)，雖然導(dǎo)向立柱與加載橫梁適合做此結(jié)構(gòu)，但試驗(yàn)過(guò)程中需要存在伺服電機(jī)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償功能，因此此處鎖緊與補(bǔ)償加載存在時(shí)間差響應(yīng)，容易出現(xiàn)失控或頻率保護(hù)等異常問題；結(jié)合以上諸多問題，故此處使用帶剎車的伺服電機(jī)，通過(guò)電機(jī)軸的鎖止實(shí)現(xiàn)一連串的機(jī)械鎖止。