[其他]材料试验机三维电液比例同步加载系统

说明书

本发明属于材料试验机电液控制系统。它与三维加载试验机配合可对混凝土、岩石及其它材料的立方体试件进行三个方向（X、Y、Z）按不同的比例升压、同步加载和设定保压。通过模拟实际工作条件的试验给设计施工提供科学可靠的依据。

该系统采用电液比例控制技术。其工作原理如图一所示。X、Y、Z三路液压系统分别由三个液压泵供油，X、Y两个水平方向的油路完全相同，以X路为例说明其工作原理。

1，初始状态

液压泵启动后，电液比例溢流阀的压力调至0.8MPa左右，压力油经二位四通阀进入定位缸右腔，推动定位活塞左行，同时压力油经单向阀进入增压器左腔，增压器活塞右行，被定位缸活塞抵在中间位置。

2，同步前进

当电磁铁1FM吸合时，压力油经三位四通换向阀进入同步器A、C两腔，推动两活塞向右运动，B、D两腔排出相同体积的压力油分别经两个液控单向阀进入两个加载缸的无活塞杆腔。两个加载缸的回油腔的油液经三位四通阀，两个加载缸同步前进，使试件夹持在中间位置。

3，正向加载（压缩）

电磁铁3FM吸合，压力油经二位四通阀进入增压器右腔，同时压力油进入二位三通阀的控制油口K，使其换向，定位缸活塞右行，增压缸活塞向左运动，排出的高压油经过二位三通阀，将两个液控单向阀关闭，同时进入两工作缸的无活塞杆腔进行加载。

4，保压退让

当试件破坏时，若加载缸因试件膨胀而后退，则无活塞杆腔压力油回至增压器，增压活塞右行，并保证原有的加载力。

5，同步后退或反向加载（拉伸）

3FM断电、2FM吸合时，压力油通过二位三通阀的控制油口K将该阀恢复到初始位置（图示位置），与此同时，压力油经三位四通阀右端工作油口进入两个加载缸的活塞杆腔，并打开两个液控单向阀。两个加载缸的无活塞杆腔油液经这两个液控单向阀分别进入同步器的B、D两腔。A、C两腔油液经三位四通阀回油箱。

6，同步调整

同步器的结构如图二所示，活塞上装有同步补偿器，由于泄漏等原因造成两缸不同步时，往复运动2～3次便可恢复同步。

此外，为了适应超高压的工作条件，满足系统参数需要，将两个液控单向阀，一个单向阀和二位三通液动阀，设计成一个均压阀组，其结构如图三所示，在滑阀上装有密封圈，以防止泄漏。

Z路的工作原理如下：当7FM吸合时，压力油经三位四通阀，同时打开单向阀进入Z向加载柱塞缸使之上升或加载，当7FM断电，8FM吸合时，压力油又经三位四通阀打开液控单向阀，使液压缸靠自重下降。

X、Y、Z三路的加载比例和工作压力由比例控制器及三个电液比例溢流阀分别控制。液压系统采用复合集成块，如图四所示。增压器、同步器与控制阀同装在集成块上。

该系统的比例控制器电气工作原理如图五所示。系统加载比例以Z轴为基准（Z轴为1）X、Y路的加载比由琴键开关K_x、K_y选择。改变分压电路的电压值可以改变X、Y对Z轴的比例。调整W₁₂可以同时改变三路的输出电压幅值。W₁₃、14、15可以分别限定各路输入，信号的最大值。接线端子2、5、6、9、10、13分别接控制电液比例溢流阀的BC4放大器。3、7、11接数字电压表显示加载力，并可通过电位器W_29、30、31进行显示校正。4、8、12接动态应变仪正端，信号被放大后输入X-Y函数记录仪进行记录。

目前国内、外的三维加载试验机多采用常规液压系统或电液伺服系统，前者试验精度低，无法实现自动控制和计算机控制;后者价格较贵对环境条件要求较高，容易出故障，采用电液比例技术克服了上述缺点。更适于静加载系统的自动控制。经检索国内、外三维加载试验机上尚无采用电液比例控制。

三维电液比例同步加载系统的特点如下：由于采用电液比例技术能实现高精度的自动控制，进行多方案的加载试验。如：一维、二维、三维按比例同步加载，按顺序加载、保压等。而且成本较低，维护方便。由于系统中设有同步器，可自动将试件夹持中间位置，操作方便。由于采用了可退让增压器，将压力提高几倍，所以加载缸尺寸小，而且能达到高吨位，此外，在试件破坏膨胀时，能向后退让。由于采用复合式集成块，系统结构紧凑，工作可靠。由于采用起高压均压阀组，不仅在加载时每对加载缸的加载力相等，而且防止了泄漏。

实施例：

X、Y路    Z路

加载缸直径    140mm    320mm