本发明涉及一种材料试验设备的加载装置，特别是一种柔性材料疲劳试验液压加载装置。
背景技术：
在工程材料试验技术领域中，需要对钢丝绳等柔性金属材料及其制品进行拉伸疲劳试验，需要给被试验材料施加脉动循环拉力，而且施加这种脉动循环拉力要持续一段时间和达到很高的循环次数，用液压系统来实现这种加载功能是一种比较理想的技术方案。然而，采用现有的液压系统和电磁阀控制的液压回路来实现，不仅系统复杂，电磁阀在长时间反复循环工作中易出故障而影响系统的可靠性，同时，功率较大的液压泵站长时间在小功率脉动循环负载下工作效率也很低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种可对柔性材料提供持续循环拉力的柔性材料疲劳试验液压加载装置。
解决上述技术问题的技术方案是：一种柔性材料疲劳试验液压加载装置，包括装夹泵站、加载泵站、手动换向阀、油缸、试件夹具和储油箱，所述的试件夹具包括夹具Ⅰ和夹具Ⅱ，所述的夹具Ⅰ固定设置于机座上，所述的夹具Ⅱ与油缸上的活塞连接，所述的装夹泵站、加载泵站分别通过手动换向阀与油缸油路连接，所述的加载泵站包括柱塞泵、曲柄连杆机构、凸轮控换向阀和凸轮机构，所述的曲柄连杆机构的曲轴和凸轮机构的凸轮固定安装在同一转动轴上，所述的柱塞泵与曲柄连杆机构连接，所述的凸轮控换向阀通过单向阀与柱塞泵油路连接，所述的凸轮控换向阀与凸轮机构连接，所述的凸轮控换向阀与手动换向阀油路连接，所述的手动换向阀与油缸的两端油路连接，所述的柱塞泵通过单向阀、过滤器与储油箱油路连接，所述的油缸通过手动换向阀与加载泵站连接。
本发明的进一步技术方案是：所述的装夹泵站排油口通过单向阀与加载泵站油路连接。
所述的手动换向阀的两个油口与凸轮控换向阀油路连接，其中回油口通过单向节流阀、背压阀与储油箱油路连接。
还包括蓄能器，所述的手动换向阀、凸轮控换向阀分别通过单向节流阀与蓄能器连接。
所述的装夹泵站、加载泵站均通过溢流阀与储油箱油路连接。
由于采用上述技术方案，本发明之一种柔性材料疲劳试验液压加载装置，具有以下有益效果：
1.加载数值准确恒定，本发明通过装夹泵站控制油缸进而控制夹具Ⅰ和夹具Ⅱ之间的距离以将需拉伸实验的材料固定装夹在夹具上，然后通过加载泵站对油缸有杆腔进行压力油的输入和卸载来控制油缸活塞的收缩和伸出，进而可以持续、循环的对被试材料施加脉动的拉力，进行柔性材料疲劳试验。本发明适用于多种柔性材料疲劳拉伸试验，进而可对该材料进行抗拉疲劳性能试验，本发明可为铁路牵引架空线路的张拉钢丝绳、提升钢丝绳等的寿命提供数据，为这些钢丝绳的及时、合理更新提供条件，可促进铁路、电梯等运行的安全可靠性的提高并降低运行成本。且由于采用高可靠性液压加载的疲劳试验装置，加载数值准确恒定。从抓钢丝制造的质量开始提高钢丝绳的产品寿命，并通过比较准确掌握钢丝绳的使用寿命数据，合理制定钢丝绳的更换周期，能进一步提高铁路、电梯等设备可靠性，降低运行费用。
2.采用凸轮控制的换向阀代替电磁换向阀，可大大提高工作的可靠性：
本发明采用与加载的柱塞泵同轴的凸轮控制换向阀进行液压系统油路切换，工作可靠性非常高。在对钢丝绳等柔性金属材料进行拉伸疲劳试验时，需要给被试验材料施加脉动循环拉力，而且施加这种脉动循环拉力要持续一段时间和达到很高的循环次数，用液压系统作为加载装置时，需要换向阀频繁切换，如果使用传统的电磁换向阀，则其中的电磁操作机构很容易出现因发热和磨损而损坏。
3.施加载荷数值恒定且调整方便，附加冲击载荷低：
本发明用液压系统代替现有的机械机构作为材料拉伸疲劳试验的加载设备，通过调整液压系统溢流阀的整定值即可方便地获得相应加载负荷数值，而且能够保持加载负荷数值的稳定，能消除或减轻附加冲击载荷的产生。
4.造价低，效率高、运行成本低：
由于本发明同时设置了装夹泵站、加载泵站，输出流量较大的装夹泵站只在试件装夹和调整阶段使用，可使用齿轮泵等工作压力较低、价格便宜的液压泵，而加载泵站可使用排量较小、结构简单的柱塞泵，因此造价较低，同时由于载泵的排量较小，配备的电动机功率也小，因此机械效率高，运行成本也低。本发明实用性强，如果将油缸改成摆动油缸，还可以进行试件的扭转疲劳试验。
下面，结合说明书附图和具体实施例对本发明之一种柔性材料疲劳试验液压加载装置的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之一种柔性材料疲劳试验液压加载装置的结构示意图。
在上述附图中，各标号说明如下：
1-溢流阀，2-装夹泵站，3-加载泵站，301-过滤器，302-柱塞泵，303-曲柄连杆机构，304-凸轮控换向阀，305-凸轮机构，306-单向阀Ⅰ，307-单向阀Ⅱ，4-储油箱，5-背压阀，6-单向节流阀，7-手动换向阀，8-蓄能器，9-油缸，10-夹具Ⅱ，11-夹具Ⅰ，12-试件。
具体实施方式
一种柔性材料疲劳试验液压加载装置，包括装夹泵站2、加载泵站3、手动换向阀7、油缸9、试件夹具、储油箱4（图1中储油箱均为同一个储油箱，只是为了方便观看才将其画于不同部位）和蓄能器8，所述的试件夹具包括夹具Ⅰ11和夹具Ⅱ10，所述的夹具Ⅰ11固定设置于机座上，所述的夹具Ⅱ10与油缸9上的活塞杆连接，所述油缸9的缸体固定在机座上，所述的装夹泵站2、加载泵站3分别通过手动换向阀7与油缸9油路连接，所述的加载泵站3包括柱塞泵302、曲柄连杆机构303、凸轮控换向阀304和凸轮机构305，所述的曲柄连杆机构303的曲轴和凸轮机构305的凸轮固定安装在同一转动轴上，所述的柱塞泵302与曲柄连杆机构303连接，所述的凸轮控换向阀304通过单向阀与柱塞泵302油路连接，所述的凸轮控换向阀304与凸轮机构305连接，所述的凸轮控换向阀304与手动换向阀7的两个油口油路连接，其中回油口通过单向节流阀6、背压阀5与储油箱4油路连接，所述的手动换向阀7与油缸9的两端油路连接，所述的柱塞泵302通过单向阀、过滤器与储油箱4油路连接，所述的油缸9通过手动换向阀7、单向节流阀6、背压阀5与储油箱4油路连接，所述的凸轮控换向阀304通过单向节流阀6、背压阀5与储油箱4油路连接。所述的手动换向阀7、凸轮控换向阀304分别通过单向节流阀与蓄能器8连接。所述的装夹泵站2为齿轮泵，所述的装夹泵站2排油口通过单向阀与加载泵站3油路连接。所述的齿轮泵通过过滤器与储油箱4油路连接，所述的装夹泵站2通过单向阀与凸轮控换向阀304油路连接。所述的凸轮控换向阀304、装夹泵站2、加载泵站3分别通过溢流阀与储油箱4油路连接。本实施中设置蓄能器8的作用是在试件收缩时油缸9右腔的液量差补充，设置单向节流阀的作用是限制油缸9活塞的左行速度，防止试件过快收缩而出现松弛现象，同时保证蓄能器8快速获得油液的补充和下个循环的正常工作。背压阀的作用是避免液压油缸9的换向冲击，同时保证蓄能器8有一定的压力油储存。溢流阀的作用是保持液压系统工作压力的稳定，通过调整该溢流阀的设定值获得试件加载拉力的最大值，并保证最大拉力的一致性。
作为本实施例的一种变换：所述的装夹泵站2为叶片泵或其它液压泵。
作为本实施例的一种变换：加载泵站3中驱动柱塞泵302工作的是曲柄连杆机构303，也可以是偏心轮机构，图1中为单柱塞泵302，凸轮也为单循环行程，根据实际需要，柱塞泵302数、凸轮循环行程数都可以设为N个（N小于或等于10）。
作为本实施例的一种变换：如果将油缸9改成摆动油缸，还可以进行试件的扭转疲劳试验。
工作原理：
将待试工件装两端分别夹在夹具Ⅰ11和夹具Ⅱ10上，在装夹调整过程中，启动装夹泵站2，操纵手动换向阀7使得油缸9与装夹泵站2接通，调整油缸9的活塞杆位置至适合试件装夹的位置，待试件装夹完成并进行预紧后停止装夹泵站2的工作；将手动换向阀7右移（本发明中所述的左、右为参照图1所示位置而定的）使其接通，启动加载泵站3。
此时加载泵站3开始工作，当柱塞泵302排油时，凸轮机构305控制凸轮控换向阀304在上位工作（如图1所示状态），使得柱塞泵302与油缸9的左腔接通，液压油通过单向阀Ⅰ306、凸轮控换向阀304和手动换向阀7进入油缸9的左腔，驱动油缸9的活塞杆（连同夹具Ⅱ10）向右移动而对试件施加拉力。当柱塞泵302吸油时，凸轮机构305控制凸轮控换向阀304在下位工作，使油缸9的左右腔连通，在试件弹性恢复力的作用下带动油缸9的活塞向左少量移动，油缸9的左腔的油液向右腔流动，同时蓄能器8中的油液也流入油缸9的右腔，补偿油缸9的左右两腔面积差异引起无杆腔油液的不足，保证油缸9活塞的自由活动和试件的自由收缩。在（电动机的带动下）曲轴连续转动的作用下，“柱塞泵302排油（油缸9拉伸试件）——柱塞泵302吸油（试件恢复收缩）”不断循环进行，从而连续给试件施加脉动循环拉力，实现柔性材料拉伸疲劳试验的加载功能。