1 引言
目前，電液伺服閥拉力試驗(yàn)機(jī)存在的比較普遍的缺點(diǎn)是：在連續(xù)試驗(yàn)過程中，不但夾緊液壓缸同步性不好，會產(chǎn)生同步累積誤差，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至?xí)?dǎo)致試驗(yàn)失敗，而且消除誤差的措施復(fù)雜；其次，不管試樣規(guī)格大小，試驗(yàn)時都采用相同的超高壓夾持，容易使小試樣在試驗(yàn)開始前受力過大發(fā)生變形，影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時也造成了能源的浪費(fèi)。
為克服上述缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了平推對夾式液壓系統(tǒng)，它為試驗(yàn)機(jī)的夾持和拉伸執(zhí)行部分提供變壓和變流量控制，使試驗(yàn)機(jī)在力閉環(huán)或位移閉環(huán)控制下對試樣進(jìn)行加載，達(dá)到試樣夾持對中性好、實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性高的目的。此液壓系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)：試驗(yàn)過程中，夾具液壓缸同步精度高，多次試驗(yàn)累積誤差小且消除累積誤差的措施非常簡單易行；其次，可根據(jù)試樣規(guī)格不同，通過軟件控制自動實(shí)現(xiàn)不同夾持力的選擇，有利于節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)低碳的目的。此油源在成本增加很少的情況下，某一部分采用了冗余設(shè)計(jì)。冗余設(shè)計(jì)的應(yīng)用在滿足高精度試驗(yàn)和常精度率試驗(yàn)要求的同時，也提高了油源的使用性能和通用性，延長了油源的*使用壽命。
2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)的控制流程簡圖如圖1所示。根據(jù)圖1 的動作順序設(shè)計(jì)的液壓回路原理圖如圖2所示。
圖1 液壓系統(tǒng)的控制流程圖
從圖2中可以看出，液壓系統(tǒng)的夾緊部分采用高壓小流量和低壓大流量的雙聯(lián)泵，拉伸部分采用大流量齒輪泵。系統(tǒng)啟動時，拉伸部分采用軟啟動的方式，以便保護(hù)電機(jī)。夾緊部分低壓卸荷，同時油路中也形成了背壓（背壓大小可調(diào)），一方面為了讓夾緊活塞充分退到缸底，另一方面為了夾緊活塞的平穩(wěn)運(yùn)動和防止快速夾持時夾頭對試樣的沖擊。試驗(yàn)開始時，先讓上鉗口松開，液壓油通過分流器16、液控單向閥14、電磁換向閥11（4DT）流回，再讓下鉗口松開，液壓油通過分流器16、液控單向閥13、電磁換向閥12（6DT）流回；當(dāng)試樣放到正確位置時，先讓上鉗口預(yù)夾緊試樣上部分，此時雙聯(lián)泵同時向夾緊缸內(nèi)供油，液壓油經(jīng)泵1的低壓泵部分、單向閥2、電磁換向閥6和高壓泵部分、單向閥3一起經(jīng)過濾器7、電磁換向閥11（3DT）、液控單向閥14、分流器16進(jìn)入液壓缸的無桿腔部分，部分再讓下鉗口預(yù)夾緊試樣下部分，液壓油經(jīng)泵1的低壓泵部分、單向閥2、電磁換向閥6和高壓泵部分、單向閥3一起經(jīng)過濾器7、電磁換向閥12（5DT）、液控單向閥13、分流器16進(jìn)入液壓缸的無桿腔部分；當(dāng)上、下鉗口預(yù)夾緊完成時，壓力繼電器15、18發(fā)出信號，使電磁溢流閥4（1DT）卸荷，此時完成了試樣的安全夾緊；拉伸試樣時，液壓油經(jīng)泵33、單向閥32、濾油器31、伺服閥26（9DT）、液控單向閥25進(jìn)入主油缸的有桿腔部分；試樣拉斷后，先上鉗口松開，取下試樣的上部分，然后再使下鉗口松開，取下試樣的下部分；可以通過調(diào)整試驗(yàn)空間進(jìn)行下一次試驗(yàn)，調(diào)整試驗(yàn)空間時，液壓油經(jīng)泵33、單向閥32、濾油器31、伺服閥26（8DT）進(jìn)入主油缸的無桿腔部分，同時主油缸的有桿腔部分的液壓油經(jīng)電磁換向閥24（7DT）進(jìn)入主油缸的無桿腔部分，形成差動回路。
圖2 液壓系統(tǒng)原理圖
1.雙聯(lián)泵；2、3、34 單向閥；4、28 電磁溢流閥；5、8、29 壓力表；6、24 二位二通電磁換向閥；7、31、35 過濾器；9 比例溢流閥；10、23、30 溢流閥；11、12 三位四通電磁換向閥；13、14、25 液控單向閥；15、18 壓力繼電器；16、17 分流器；19、20、21、22 調(diào)速閥；26 電液伺服閥；27 壓差閥；33 齒輪泵；34 電接點(diǎn)溫度計(jì)；36 冷卻器；37 電接點(diǎn)液位計(jì)
3 液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)
本文設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
（1）能提供變壓和變流量控制；
（2）使平推對夾式試驗(yàn)機(jī)在力閉環(huán)控制或位移閉環(huán)控制下對試樣進(jìn)行加載，衡翼平推夾具夾持試樣對中性好，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性高；
（3）在連續(xù)試驗(yàn)過程中，夾具液壓缸行程的累積誤差小，且誤差消除的辦法簡單易行；
（4）可根據(jù)試樣規(guī)格不同，通過軟件自動實(shí)現(xiàn)不同夾持力的選擇；
（5）當(dāng)系統(tǒng)突然斷電時，此液壓系統(tǒng)會自動鎖死夾緊油路和拉伸主油路，防止發(fā)生危險；（6）此液壓系統(tǒng)還能自動探測液壓油的溫度，自動啟、停冷卻裝置，以保證油溫在合理的范圍內(nèi)，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行；
（7）根據(jù)工作狀態(tài)不同，液壓系統(tǒng)自動選擇高壓工作狀態(tài)還是低壓卸荷狀態(tài)，有利于節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的目的；
（8）夾緊油路和拉伸主油路都采用了差動回路，有利于試驗(yàn)效率的提高；
（9）拉伸油路采用了軟啟動的方式，有利于保護(hù)油泵電機(jī)；
（10）當(dāng)中液位過低或低壓油潔凈度不夠時，液壓系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警裝置；
（11）液壓系統(tǒng)還會有效吸收液壓油餓沖擊，大大減小了試驗(yàn)機(jī)的震動，有利于試驗(yàn)的順序進(jìn)行；
（12）系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)在滿足高精度試驗(yàn)和常精度率試驗(yàn)要求的同時，也提高了油源的使用性能和通用性。
