[发明专利]超高压自增强结构瞬态加载模拟试验装置及控制方法

摘要

本发明涉及超高压自增强结构的强度与疲劳实验系统，具体是一种超高压自增强结构瞬态加载模拟试验装置及控制方法。本发明解决了目前尚无一种能够模拟瞬态冲击载荷下超高压自增强结构的残余应力稳定性和疲劳损伤的实验系统的问题。超高压自增强结构瞬态加载模拟试验装置包括复合增速/调压缸、液压泵站、气液增压系统、试件定位夹持机构、聚亚胺脂加载机构、测试传感器、以及控制系统；所述液压泵站包括后腔液压管路、前腔液压管路、电磁换向阀、增压器、主电机、压力表、单向阀、油箱、液压集成块、空气过滤器、齿轮泵、增速蓄能器。本发明适用于火炮身管、化工高压聚乙烯反应管、高压粉末冶金釜、高压管道等超高压设备的设计制造。

主权项

一种超高压自增强结构瞬态加载模拟试验装置，其特征在于：包括复合增速/调压缸（3）、液压泵站、气液增压系统、试件定位夹持机构、聚亚胺脂加载机构、测试传感器、以及控制系统；所述液压泵站包括后腔液压管路（1）、前腔液压管路（2）、电磁换向阀（19）、增压器（22）、主电机（23）、压力表（24）、单向阀（25）、油箱（31）、液压集成块（32）、空气过滤器（33）、齿轮泵（34）、增速蓄能器（35）、以及进油/回油口；主电机（23）的转轴通过增压器（22）与齿轮泵（34）的泵轴连接；齿轮泵（34）的进口与油箱（31）连通；齿轮泵（34）的出口和增速蓄能器（35）的油路均依次通过单向阀（25）、液压集成块（32）、后腔液压管路（1）与复合增速/调压缸（3）的后腔连通；齿轮泵（34）的出口和增速蓄能器（35）的油路均依次通过单向阀（25）、液压集成块（32）、前腔液压管路（2）与复合增速/调压缸（3）的前腔连通；后腔液压管路（1）和前腔液压管路（2）交叉连通，且电磁换向阀（19）安装于后腔液压管路（1）和前腔液压管路（2）的连通口上；压力表（24）安装于齿轮泵（34）的出口上；空气过滤器（33）安装于进油/回油口上；进油/回油口开设于油箱（31）的箱壁上；所述气液增压系统包括后腔气液管路（15）、前腔气液管路（16）、增压电磁阀（27）、气液转换器（28）、以及高压气瓶（29）；高压气瓶（29）通过增压电磁阀（27）与气液转换器（28）连通；气液转换器（28）通过后腔气液管路（15）与复合增速/调压缸（3）的后腔连通；气液转换器（28）通过前腔气液管路（16）与复合增速/调压缸（3）的前腔连通； 所述试件定位夹持机构包括固定限位座（4）、中心架（5）、调节螺杆（6）、卡爪（10）、三爪卡盘（11）、卡盘固定座（12）、传动轴（13）、伺服电机（14）、直线导轨（20）、试件夹持定位底板（21）、试验台机座（30）、轴套（43）、轴承（44）、以及滑块（45）；固定限位座（4）和直线导轨（20）均安装于试验台机座（30）上，且固定限位座（4）位于直线导轨（20）的后侧；滑块（45）滑动安装于直线导轨（20）上，且滑块（45）螺纹套接于传动轴（13）上；传动轴（13）的两端分别支撑于直线导轨（20）的前端面和后端面上；传动轴（13）的前端与伺服电机（14）的转轴连接；试件夹持定位底板（21）安装于滑块（45）的上表面；中心架（5）安装于试件夹持定位底板（21）的上表面后部；调节螺杆（6）沿径向插设于中心架（5）上；卡爪（10）安装于三爪卡盘（11）的后端面上；三爪卡盘（11）的前端依次通过轴套（43）、轴承（44）安装于卡盘固定座（12）上；卡盘固定座（12）安装于试件夹持定位底板（21）的上表面前部；所述聚亚胺脂加载机构包括连杆（37）、刚性环（38）、聚亚安酯加压棒（39）、压紧轴套（40）、锁紧螺母（41）、以及复合增速/调压缸（3）的活塞杆（47）；连杆（37）的后端与复合增速/调压缸（3）的活塞杆（47）的前端连接；连杆（37）的后端支撑于固定限位座（4）上；刚性环（38）的后端面与固定限位座（4）的前端面紧贴；刚性环（38）、聚亚安酯加压棒（39）、压紧轴套（40）自后向前依次套装于连杆（37）上；锁紧螺母（41）拧固于连杆（37）的前端；所述测试传感器包括传感器安装座（7）、激光位移传感器（8）、以及应变片（46）；传感器安装座（7）安装于试件夹持定位底板（21）上；激光位移传感器（8）安装于传感器安装座（7）上；所述控制系统包括工控机（18）、以及PLC控制器（26）；工控机（18）的信号输入端分别连接激光位移传感器（8）的信号输出端、应变片（46）的信号输出端；工控机（18）的信号输出端通过PLC控制器（26）分别连接伺服电机（14）的信号输入端、电磁换向阀（19）的信号输入端、主电机（23）的信号输入端、单向阀（25）的信号输入端、增压电磁阀（27）的信号输入端、气液转换器（29）的信号输入端、增速蓄能器（35）的信号输入端。