具有多种加载力输出模式的液压加载装置的制作方法

本发明涉及材料科学研究应用真件试验技术领域，具体涉及一种具有多种加载力输出模式的液压加载装置。

技术背景

在现有技术条件下的材料科学研究应用领域，一般真件(产品)材料动态振动疲劳试验和静态强度试验，通常采用两种专用试验设备完成。其原因是：静态强度试验，载荷大，幅值大，对加载速度要求不高；动态振动疲劳加载试验，载荷小，幅值小，激振加载速度高(频率高)。若将两种试验放在一台专用设备并采用一种大规格加载油缸完成，其液压供油系统流量就要按大载荷、大规格的油缸进行配置，静态强度试验的载荷是大的，即活塞面积×压力×η是油缸的有效出力，而静态加载速度不高，但加载行程很大，也就是容腔很大。而动态试验载荷小，加载行程(幅值)小，速度快，需小规格的油缸即可。如将大规格的油缸兼用做动态振动疲劳试验，显然是为其提供动力的油源系统流量配置很大，能耗损失是巨大的，这样就会造成很大的功率消耗，即不节能，也会造成试验运行成本的增加。而振动疲劳试验时间很长，都是m×10ⁿ计算，动辄上千万次或几千万次，在巨大的能源消耗的情况下运行，其试验运营成本极高。而且用大规格大行程(大幅值)油缸加载油缸兼做振动疲劳激振油缸做小载荷、小幅值，高频振动疲劳试验，由于其容腔过大，受其介质的弹性模量变化的影响，其固有频率特性很低，直接影响并使动态性能大幅降低。由此与小载荷、小幅值专用动态油缸相比测控精度也将大幅降低。再加上大载荷油缸兼作动/静两种功能，其拉压传感器只能按最大选用，由于其量程过大，在小载荷振动疲劳试验时，其反馈精度，也相应降低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种具有多种加载力输出模式的液压加载装置，该装置经过简单的切换，即可满足大载荷静态强度测试要求，又可满足高精度动态振动疲劳试验要求。

所述的具有多种加载力输出模式的液压加载装置，包括两个以上行程不同以及活塞有效面积不同的加载油缸；两个以上所述加载油缸依次同轴相连，共用一个反力支架；其中位于一端的加载油缸为单出杆液压缸，该单出杆液压缸的缸体与反力支架相连；另一端的加载油缸为双出杆液压缸，其活塞杆出油缸与待加载的试件相连；位于中部的加载油缸均为双出杆液压缸；

每个所述加载油缸均设置有用于锁定其活塞杆，使其活塞杆不能相对于缸体进行轴向移动的锁定装置；当需要使用其中一个加载油缸时，将该加载油缸解锁，其余加载油缸锁定。

作为本发明的一种优选方式：所述锁定装置为设置在加载油缸外圆周沿活塞杆轴线对称的相对两侧，两端分别与所述加载油缸的缸体和活塞杆可拆卸连接的刚性连接板；当所述刚性连接板的两端分别与所述加载油缸的缸体和活塞杆杆端固定连接块相连时，所述加载油缸处于锁定状态；当所述刚性连接板的两端分别与所述加载油缸的缸体和活塞杆断开连接时，所述加载油缸处于解锁状态。

作为本发明的一种优选方式：：每个所述加载油缸均设置有用于测量加载力的拉压力传感器。

作为本发明的一种优选方式：每个所述加载油缸均设置有用于测量活塞杆位移的位移传感器。

当用于具有动态振动疲劳和静态强度双重试验功能的试验设备时，所述液压加载装置包括两个加载油缸，分别为动态加载油缸和静态加载油缸；所述动态加载油缸为小规格小行程的双出杆液压缸，动态加载油缸活塞杆一端伸出动态加载油缸体后通过杆端耳环固定连接块连接待加载的试件，缸体端通过动态缸尾部耳环连接静态加载油缸活塞杆的共用固定连接块；

静态加载油缸为大规格大行程的单出杆液压缸，静态加载油缸的活塞杆伸出端与所述动态加载油缸体相对，另一端通过尾部耳环连接反力支架；静态加载油缸活塞杆伸出静态加载油缸体后通过共用固定连接块与所述动态缸尾部耳环固接；在所述静态加载油缸的活塞杆伸出端的端部设置有缸头固定连接块；

所述动态加载油缸体外圆周设置有一个以上刚性连接板a，所述刚性连接板a的一端与杆端耳环固定连接块a可拆卸连接，另一端与共用固定连接块可拆卸连接；在所述静态加载油缸活塞杆外圆周设置有一个以上刚性连接板b，所述连接板b的一端与共用固定连接块可拆卸连接，另一端与缸头固定连接块可拆卸连接。

有益效果：

(1)该装置在同一轴线上静态伺服加载油缸和动态伺服加载油缸首尾相联，共用一个固定反力支架，经过简单的切换，静态加载试验用高规格大行程加载油缸，动态加载试验用小规格小行程(幅值)油缸，行程不干扰，不受限制；即可满足大载荷静态强度测试要求，又可满足高频、高精度动态振动疲劳试验要求，而流量只需按照载荷小、容腔小的加载油缸的动态指标配置，这样既满足了动态试验测试精度又降低系统供油的流量配置，特别是在动态疲劳长时间试验时，降低了功率消耗，同时也降低了试验成本。实现即保证试验的测控精度，又能大幅度的节省能源。

(2)动态/静态试验测试精度高：静态试验用大规格静态加载伺服油缸，同时对动态加载伺服油缸施加对称刚性固定连板固定；动态试验用小规格动态加载伺服油缸同时对静态加载伺服油缸施加对称刚性固定连板固定。施加固定连板固定的目的是有效避免介质弹性模量变化的影响，提高控制测试精度。

(3)实现在一台试验设备上完成动态/静态试验，减少试件重复装夹，提高了试验效率。

附图说明

图1为该液压加载装置的整体结构示意图；

图2为用于动态振动试验时的使用状态示意图；

图3为用于静态强度试验时的使用状态示意图。

其中：1-杆端耳环固定连接、2-刚性连接板a、3-拉压力传感器a、4-动态加载油缸活塞杆、5-动态加载油缸体、6-动态加载油缸过渡套筒、7-动态加载油缸位移传感器、8-动态缸尾部耳环、9-共用固定连接块、10-刚性连接板b、11-拉压力传感器b、12-静态加载油缸活塞杆、13-缸头固定连接块、14-静态加载油缸体、15-静态加载油缸位移传感器、16-尾部耳环、17-反力支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种用于具有动态振动疲劳试验和静态强度试验两种功能的液压伺服油缸加载装置，即可满足大载荷静态强度测试要求，又可满足高频、高精度动态振动疲劳试验要求。

如图1所示，该液压加载装置包括：动态加载组件和静态加载组件，其中动态加载组件包括；由动态加载油缸体5和动态加载油缸活塞杆4组成的动态加载油缸、拉压力传感器a3、动态加载油缸过渡套筒6和动态加载油缸位移传感器7；静态加载组件包括由静态加载油缸活塞杆12和静态加载油缸体体14组成的静态加载油缸、拉压力传感器b11和静态加载油缸位移传感器15。

其中动态加载油缸为小规格(缸径小、行程短)小行程(幅值)油缸，动态加载油缸活塞杆4为双出杆，其一端伸出动态加载油缸体5后连接杆端耳环固定连接块1，同时在该端的动态加载油缸活塞杆4上设置有用于测量动态加载力的拉压力传感器a3；动态加载油缸活塞杆4的另一端通过动态加载油缸过渡套筒6与动态缸尾部耳环8固接，用于测量动态加载油缸活塞杆4位移的动态加载油缸位移传感器7穿过所述动态加载油缸过渡套筒6后与动态加载油缸活塞杆4相连。

静态加载油缸为高规格(缸径大、行程长)大行程油缸，静态加载油缸活塞杆12为单出杆，静态加载油缸的活塞杆伸出端与动态加载组件相对，另一端通过尾部耳环16连接反力支架17。静态加载油缸活塞杆12伸出静态加载油缸体14后与共用固定连接块9相连，同时在该端的静态加载油缸活塞杆12上设置有用于测量加载力的拉压力传感器b11；共用固定连接块9与动态缸尾部耳环8固接。在静态加载油缸活塞杆伸出端的端部固定有缸头固定连接块13。在静态加载油缸14上设置有用于测量静态加载油缸活塞杆12位移的静态加载油缸位移传感器15。

在动态加载油缸5外圆周的两相对侧分别设置有刚性连接板a2，刚性连接板a2的一端与杆端耳环固定连接块a1可拆卸连接，另一端与共用固定连接块9可拆卸连接。在静态加载油缸活塞杆12外圆周的两相对侧分别设置有刚性连接板b10，刚性连接板b10的一端与共用固定连接块9可拆卸连接，另一端与缸头固定连接块13可拆卸连接。

动态加载油缸在前与试件连接，静态加载油缸在后与反力支架17连接。当作高频动态振动试验时，动态加载组件工作，此时去除刚性连接板a2，将静态加载油缸置于中位(伺服缸加载大都是±加载，阀的零位、缸的零位控制的零位，传感器的零位统一的，因此在中位施加刚性连接板比较简便)，并用刚性连接板b10锁定，此时静态加载油缸的活塞杆不能移动，静态加载油缸作为刚性组件，其作用只起刚性反力墙的作用，如图2所示。当作静态强度加载试验时，静态加载组件，此时去除刚性连接板b10，动态加载油缸置于中位并由刚性连接板a2固定，此时动态加载油缸的活塞杆不能移动，动态加载油缸作为一个刚性组件，其作用只是起到力传递的作用，如图3所示。

其原理为：静态加载油缸活塞的有效工作面积由对试件加载静态力大小和供油压力共同决定。由于在静态加载试验时，动态加载油缸已经由刚性连接板a2锁定成为刚性体。因此，静态加载幅值和加载力控制或位置控制的精度不会受到影响，可以满足试件真实变形要求；动态加载油缸的有效工作面积由对试件加载交变力大小和供油压力共同决定，由于在动态试验时对静态加载油缸进行锁定，使其形成刚性反力体，其腔内的油液介质，在高频动态试验时，不会产生弹性变形，动态加载试验精度不会受到影响。

优选地，动态加载油缸为双出杆等速结构形式，静态加载油缸为单出杆差动结构形式，动态加载油缸活塞杆与试件连接，静态加载油缸活塞杆与动态加载油缸缸尾耳环连接，静态加载油缸缸尾与反力固定支架连接。在做动静态试验时，配以对称刚性固定连板，整体组件构成动/静态加载装置。

优选地，动态加载油缸杆端缸头与缸尾缸盖耳环设有连接固定键槽及固定螺栓孔，可在静态加载油缸工作时施加刚性连接板，从而使动态缸形成刚性连接体，其作用变为刚性力的传递体；静态加载油缸杆端耳环连接块和油缸前缸头设有固定键槽及固定螺栓孔，可在动态加载油缸工作时施加刚性连接板，从而使静态加载油缸形成刚性连接反力件。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。