机械同步在试验机附具中的应用

　　1　引　言

　　当前,楔形附具作为电子式万能试验机的常用配置,由于本身的结构缺陷,已逐渐不能满足现代材料试验大批量、高效率、高精度、低劳动强度的要求。而国外试验机设备应用的液压对夹附具,因其中重要的液压同步技术应用难度高、加工工艺复杂、制造成本高等问题,迟迟不能国产化,这严重制约了国内材料试验机的发展。本文探讨了一种成功的将同步技术与试验机附具相结合的方式,相信在不久的将来,它一定会成为国内试验机行业向自动化领域发展的奠基石。

　　2　几种液压同步实现方式的比较

　　实现液压同步,一般采用以下三种方式:容积控制同步;流量控制同步;机械同步[1]。具体包括:机械连接同步、调速阀同步、同步阀同步、同步缸同步、串联缸同步、伺服阀同步、电液比例阀同步等多种同步方式[2]。

　　2·1　容积控制同步回路

　　如图1所示,通过同步缸、串联缸等实现的液压同步,都称为容积控制同步回路。这种同步方式主要是通过控制进入液压缸的油液体积来实现同步[3]。同步精度主要依靠液压缸的加工精度和密封条件来保证,一般可到5%~10%左右。若想提高同步精度,就要相应提高液压缸的加工精度和密封条件,同时还要保证液压缸和管路尺寸有较高的一致性,因此它对液压缸的加工、系统的装配和密封条件要求比较高。

　　2·2　流量控制同步回路

　　如图2,不论是由调速阀、同步阀,还是由比例阀或者伺服阀来实现同步,最终控制的都是进入液压缸的油液流量,因此它们都属于流量控制同步回路[3]。前两种方式结构简单,成本较低,对液压缸尺寸的一致性要求也较低,但调试较复杂,同步精度受油源系统的影响较大,一般在2%~10%左右,而且在设备正常使用过程中,需要用频繁的调整来保证执行元件所要求的同步精度。后两种同步方式,是通过位移传感器或流量调整板来检测执行器的位置或运行速度,用伺服阀、比例阀来控制执行器所需要的流量,即组成闭环同步控制回路。该同步回路可达到非常高的同步精度,一般可到0.5mm左右,但缺点是它的成本非常高。

　　2·3　机械同步回路

　　该方式是将执行器的运动部件通过机械零件刚性地连接起来,实现执行器位移的同步。这种同步方式对油源的要求较简单,对液压缸尺寸的一致性要求比较低,调试也比较方便。在同步精度要求较高的情况下,如果能够解决好同步系统的安装方式和安装位置的问题,那么该回路不失为一种经济、实用的同步方式。

　　3　附具的同步工作原理及结构方式

　　通过对以上同步回路优缺点的比较,并结合电子式万能试验机的实际情况,课题组最终确定采用机械联接的方式来实现附具夹紧油缸的同步。相关原理如下: