多液压缸系统在拉伸破坏性试验中的应用

尚志强 苑鹏 李威 刘丹丹

摘要：本文通过对某铝合金件成品进行的破坏性拉伸试验分析，从实践角度介绍了多液压缸系统的设计机构和功能特点，希望能对多液压缸在不同领域的应用提供参考。

关键词：液压缸，开环液压同步回路 拉力传感器，比例调节阀， 应变片

1.液压缸的设计及特点

液压缸是将液压能转变为机械能的作直线往复运动的液压执行部件，它结构简洁，工作可靠，拆卸方便，用它实现往复运动时，可以免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳准确，因此在拉伸试验中可以有效的控制试验的稳定性和准确性，试验中选用的是伸缩式液压缸，伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序是从大至小，而空载缩回的顺序则是从小到大，伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构比较紧凑。

利用公式 ：

根据试验要求试验件在20倍极限拉力时各点所需的液压缸内外直径。

2液压缸的密封

液压缸中的压力油液可能通过固定部件的连接处和相对运动部件的配合处而泄露。泄露会使液压缸的容积率降低和油液发热，外泄露还会污染工作场地。泄露严重时会影响液压缸的工作性能，因此采用适当的 密封来防止和减少泄露，试验采用自封式压紧型密封即O型密封圈，O型密封圈一般用丁睛橡胶制成，因为它与石油基液压油有良好的相容性，能更好的起到密封效果，

3液压缸支架

液压缸支架是对各个液压缸起支撑固定作用，它有易拆卸，结构紧凑等特点

在试验中它要保证液压缸各位置点的拉力准确，要求变形量小于等于1mm

所以在试验前液压缸支架要做应力分析。

4.多液压缸同步系统的控制

当多液压缸 同步平台存在较大的偏载时，此时会造成较大的同步误差，虽然系统的刚性联接能够在一定程度上保证系统的同步精度，但其数值是有限的。因此 仅仅依靠机械刚性联接来保证系统的同步精度的方案适应性较差，还需要对液压 同步系统进行设计来提高系统的同步精度，以满足多液压缸同步运动的要求这就要求系统在保证高精度同步的前提下提高系统的可靠性能。

试验采用液压同步回路，成倍输出力来制回路，重油箱到液压缸方向上的进油管路上依次设置有柱塞泵，单向阀门，高压过滤器和电动比例阀，电动比例阀之后的进油管路形成几个分支，每个进油管的分支分别经过一个电动减压阀后，与一个液压缸的进油端连接，从每个液压缸的回油端出来的回油管路分支先经过电动减压阀，再汇成一条回油路，回油管路在经过回油铝波器，回到油箱。

5.柱塞泵

柱塞泵，是依靠柱塞在其缸内往复运动，改变密封腔的容积来完成吸，压油，因为单柱塞的流量不是很均匀，也就是说有半周压油半周吸油，所以试验中使用的是多柱塞泵，这样可以使吸压油均匀，减少噪声，可以提高多液压缸输出力的稳定性提高试验精度。

一个液压系统，不论其复杂程度如何，总是由一些完成一定功能的基本液压回路组成，而液压回路主要是由各个液压控制阀按一定需要组是而成，对于实现不同目的的液压回路，各种液压控制阀的安装和组合尤为重要，在单向阀是只允许油液向一个方向流动而不能反向流动，它的性能要求油液向一个方向通过时压力损失要小，反向不能流动。

6.电动比例阀

电动比例阀，是将手动调节压力。流量等参数的压力阀，流量阀改为电动调节，并使被调节参数和给定的电量（通常为电流）成比例，比例调节阀可以实现液压系统中压力，流量等参数的自动控制，一个比例阀就可以等到多种压力和流量。所以可以对多个液压缸的控制有明显的帮助。多液压缸系统平台

就是比例阀控液压缸同步系统中的液压系统部分，它为液压系统提供了一个完整的液压回路，在整个系统中起着油源供应，功率的传递和放大的作用，在比例阀控制的多液压系统中，液压系统负责提供提升负载所需的压力和流量，在组成上说，液压系统平台包括各类的传感器好，各类液压元件，电控柜，油箱和油泵等。

7.应变片，

将应变片贴在被测定的试验物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这樣里面的金属箔材就随着应变伸长或应变片原量缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。可以更好的反映出多液压缸系统拉伸是被测量件不断受力直至被拉断时一系列的受力变化。

8.拉力传感器

拉力传感器又叫电阻应变式传感器，，是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置，它使用两个拉力传递部分传力，在其结构中含有力敏器件和两个拉力传递部分，在力敏器件中含有压电片、压电片垫片，后者含有基板部分和边缘传力部分在试验中通过它可以精确的显示各个液压缸在试验中逐渐加力的力值。

9.总结

本文通过对多液压缸系统在拉伸试验中的应用，主要论述了液压缸，开环液压同步回路 应变片，柱塞泵，比例调节阀， 应变片等部件的结构特点和应用

以多液压缸开环同步回路控制拉力由于具有功率密度大、管路布置合理、结构简灵活而更容易实现自动化控制等特点，但对于多液压缸同步系统，由于液压缸与其支撑结构间有刚性联接，虽然刚性联接能在一定程度上保证系统的同步精度，但也增加了各输出通道间的耦合，尤其是在大负载以及大偏载情况下，由于元件泄漏、负载变化以及元件死区等因素的影响，实现多液压缸高精度同步控制会具有细微的误差这也是我们需要更加深入研究的课题.

9.展望

本文主要对多液压缸系统在拉伸试验的实际应用做了研究，对进一步提 高多液压缸同步控制系统的性能具有非常重要的实践意义和 应用价值。但由于实际应用中多液压缸同步运动过程较为复杂，再加上作者理论 水平以及实践上的局限性，还有待进一步的深入研究，如，现场的工作环境对系统试验精度的的影响，还有多液压缸系统中各输出通道间的耦合偏差问题都是有待提高和研究的课题。但整个试验各种数据都表明多液压缸系统在破坏性拉伸试验上的成功。拓展了多液压缸系统平台的应用领域，为多液压缸系统平台的在不同领域的发展起来推导和实践的作用。

参考文献

盛敬超 液压流体力学 机械工业出版社 2002

章宏甲.黄谊 液压传动与控制 上海科学技术出版社 2006

李洪人 液压控制系统 国防工业出版社 1981

雷天觉 液压工程手册 机械工业出版社 1990