管材液壓試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

摘要：通過(guò)對(duì)管材液壓的變形分析，研發(fā)一種實(shí)用型、簡(jiǎn)易型的管材液壓試驗(yàn)裝置，可應(yīng)用于金屬類、材料類的自由壓縮膨脹、受冷受熱情況下的管材變形試驗(yàn)裝置。根據(jù)液壓系統(tǒng)的原理，基于活塞及油壓對(duì)于缸體的實(shí)驗(yàn)性能，軸向力側(cè)向力對(duì)于缸體的作用，分析工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)易的管材液壓試驗(yàn)裝置，對(duì)于機(jī)械制造產(chǎn)生了重要影響。

關(guān)鍵詞：管材；液壓裝置；設(shè)計(jì)

引言

管材材料種類較多，在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)變形膨脹的現(xiàn)象。管材膨脹變形是由于壓力的作用而使管材沿著軸向方向進(jìn)行受力擴(kuò)張進(jìn)而變形。基于管材加工的要求，根據(jù)少加工、少操作的要求，準(zhǔn)確完成加工工藝的要求。管材膨脹變形有利有弊，按照加工工藝的要求，管材在應(yīng)用過(guò)程中，出現(xiàn)變形等特性，極易發(fā)生管材破裂，進(jìn)行影響正常的工序過(guò)程。加入液壓試驗(yàn)系統(tǒng)，可有效進(jìn)行管材變形的控制，通過(guò)油壓對(duì)于管材表面的均勻分布的力的作用，減少膨脹變形造成的壓力。管材液壓試驗(yàn)裝置應(yīng)用較為廣泛，不僅可以使用于普通機(jī)械設(shè)備，也可適用于礦井管道。

管材變形種類較多，可按不同的種類進(jìn)行劃分。根據(jù)使用目的的不同，可分為剛性液壓管材和軟性液壓管材。采用不同的方法進(jìn)行加工，可應(yīng)用不同的方面。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室要求來(lái)說(shuō)，可考慮管材受壓受拉以及自身受溫度而變形的特性，設(shè)計(jì)多功能、全方面的管材液壓試驗(yàn)裝置系統(tǒng)。

1 外控液壓式試驗(yàn)裝置

外控液壓式試驗(yàn)裝置是指管材液壓變形膨脹需要的壓力由外部進(jìn)行提供的實(shí)驗(yàn)裝置。此類液壓裝置組成部分與大多數(shù)液壓裝置相同，由電子伺服泵、傳感器及液壓閥等各種精密器件組成。

外控液壓式試驗(yàn)裝置研發(fā)較多，其中最為著名的是一種兩端固定的管材液壓試驗(yàn)裝置。它的工作原理是首先將所要加工的原件放入工具槽中，將槽覆蓋好，開(kāi)始啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，由液體流入工具槽中，覆蓋整個(gè)原件，采用加壓的方式進(jìn)行加工，主顯示裝置顯示所加參數(shù)的大小。該實(shí)驗(yàn)裝置由膨脹螺絲通過(guò)木板夾持進(jìn)行固定位置，然后通過(guò)液壓缸中間的通液孔流進(jìn)和流出管材內(nèi)部的液體，使固定在管材兩端的密封圈膨脹，從而使管材的兩端均被密封圈固定，不能向管材脹形區(qū)域補(bǔ)充材料。具體的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

2 內(nèi)增式液壓試驗(yàn)裝置

內(nèi)增式液壓試驗(yàn)裝置是管材受力變形所需的壓力由管材內(nèi)部增加所得，此類裝置較為簡(jiǎn)易，成本較低，操作較為簡(jiǎn)單。其中最為方便的是一種簡(jiǎn)單的內(nèi)部增壓裝置，該裝置的工作原理是第一步將管材放入槽中并使槽內(nèi)充滿壓力，采用一部分密閉的方式固定在槽的前端，然后通過(guò)推動(dòng)凸模為管材提供軸向進(jìn)給，同時(shí)壓縮液體提供液壓力。具體的試驗(yàn)裝置如圖2所示。

3 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)研究及管材液壓系統(tǒng)受力分析，設(shè)計(jì)如下的方案：

試驗(yàn)機(jī)主要由機(jī)械主機(jī)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、超高壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、測(cè)量反饋系統(tǒng)、防護(hù)及輔助裝置等組成，采用液壓傳動(dòng)的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，考慮到成本的問(wèn)題，故采用油壓進(jìn)行加壓的方式，逐步提升壓力，研究管材在該試驗(yàn)裝置下的受力。該系統(tǒng)可以有效對(duì)管材進(jìn)行試驗(yàn)，研究其在受力狀態(tài)下的變形特征，在考慮管材液壓系統(tǒng)受力的基礎(chǔ)上，采用三向液壓系統(tǒng)加壓裝置，與其他液壓試驗(yàn)裝置相比，具有成本低、效率高的特點(diǎn)。

主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）液壓系統(tǒng)裝置中立柱屬于超高壓四缸合模結(jié)構(gòu)，與其他液壓裝置相比，合模力遠(yuǎn)超其他，且能夠自由控制，在加工過(guò)程中，可進(jìn)行有效的控制變形。

（2）液壓系統(tǒng)裝置缸體受到壓力的作用，推動(dòng)立柱上升或者下降，一方面可以實(shí)現(xiàn)加工的目的，控制管材的變形程度，另一方面還能使整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)得到提升，增大了試驗(yàn)的范圍和效率。

（3）該試驗(yàn)裝置采用三缸進(jìn)給的方式，這種結(jié)構(gòu)方式不僅可以使試驗(yàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)較高管材的膨脹變形，也可實(shí)現(xiàn)較小管材的膨脹變形，還降低了試驗(yàn)系統(tǒng)制備的復(fù)雜程度，節(jié)約了成本。

（4）該管材液壓試驗(yàn)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)，控制準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高，成形效率高，操作簡(jiǎn)單，效率較高。

4 結(jié)語(yǔ)

本文首先通過(guò)對(duì)管材液壓系統(tǒng)進(jìn)行概述，對(duì)該試驗(yàn)系統(tǒng)具有一定的了解，再分析了外控液壓式試驗(yàn)裝置的工作原理，根據(jù)由液體流入工具槽中，覆蓋整個(gè)原件，采用加壓的方式進(jìn)行加工的原理，得出該試驗(yàn)裝置操作的基本方法及試驗(yàn)效果，然后分析內(nèi)增式液壓試驗(yàn)裝置，根據(jù)推動(dòng)凸模為管材提供軸向進(jìn)給壓力，同時(shí)壓縮液體提供液壓力的工作原理，制備操作簡(jiǎn)單、成本較低的新型試驗(yàn)裝置，采用三向液壓系統(tǒng)加壓裝置，不僅有效的控制管材的變形程度，還能使整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)得到提升，增大了試驗(yàn)的范圍和效率。

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作者簡(jiǎn)介：

王范樹(shù)（1983-），男，碩士，山東臨沂人，主要從事礦用設(shè)備檢測(cè)檢驗(yàn)工作。