[发明专利]重力恒压电液伺服加载系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验加载技术，尤其涉及一种重力恒压电液伺服加载系统。

背景技术

现有的试验加载技术中，为试件提供恒定荷载的加载方式包括电液伺服控制加载、重力加载和稳压罐加载。电液伺服控制加载方式能够提供较大的荷载并具有较高的控制精度，但也存在以下问题：(1)系统复杂且需要持续的电力供应，购买和运行费用高；(2)液压件频繁动作，容易导致液压油升温和构件磨损而使控制精度下降；(3)在试件变形过程中，作用在试件上的荷载始终处于动态调整的波动状态，无法提供真正意义上的恒定荷载。

现有的重力加载方式主要是通过杠杆、滑轮等构件对重力进行放大后施加到试件。一旦试件发生变形，杠杆就不再处于水平状态，其荷载放大倍数也就发生改变，因而无法保持恒定的荷载。中国专利：200810247353.6——重力液压恒载蓄能装置及真三轴蠕变实验系统中提供的重力液压恒载蓄能装置克服了杠杆加载的缺点，但还存在以下缺点：受到载物平台尺寸的限制其提供的压力很有限。如果重物放置不对称会导致活塞与缸体之间产生较大的摩擦阻力；当缸体下落到底部时通过手摇泵补液的方式使其回升到最高处必然要引起压力波动，而活塞腔体积小，缸体一次行程所能补偿的试件变形很小，真正提供恒定荷载所适应的试件变形也就很小；手摇泵控制加载的方式要求必须有专人负责看管，既占用人员又不适于长时间试验。

稳压罐加载是通过高压气罐配合油泵来给试件提供近似恒定的荷载，其稳压原理是当稳压罐中的油压低于设定值时启动油泵往稳压罐中补充油源直至压力回升到初始值。由此可知，该加载方式提供的荷载必然随着试件变形而在一定范围内不断波动。

综上所述，现有加载技术都不能真正实现长时间的恒压加载，不能适应试件大变形过程中的恒载需求。

发明内容

发明目的：针对上述加载系统存在的问题，设计一种重力恒压电液伺服加载系统，满足试件较大变形过程中的恒定加载要求，实现无人值守的恒压自动控制。

技术方案：重力恒压电液伺服加载系统，包括重力放大及恒压装置、电液伺服加载模块；其中：

所述重力放大及恒压装置包括齿轮-链轮组合装置、砝码1、首尾闭合成环状的链条2、齿条9、导轨10；其中，所述齿轮-链轮组合装置包括链轮3、齿轮，所述链条2套在链轮3上，齿条9位于水平导轨10内并与齿轮啮合；所述齿条9可沿水平导轨10滑动；所述砝码1吊挂于环状链条2的一点；

所述电液伺服加载模块包括油路和电路；其中：

所述油路包括与带推杆活塞的恒压源油缸11连接的主油路、与第一加载油缸12连接的第一加载油路、与第二加载油缸13连接的第二加载油路、与第三加载油缸14连接的第三加载油路；所述油路还包括连接在主油路的远离加载油缸一端的液压泵20、连接所述恒压源油缸11输出端的第一先导式溢流阀22以及连接在所述液压泵20的输出端和第一先导式溢流阀22之间的单向阀21；所述第一加载油路还包括连接加载油路的第一先导式定值减压阀26以及位于所述第一先导式定值减压阀26和第一加载油缸12之间的第二先导式溢流阀23；所述第二加载油路还包括连接加载油路的第二先导式定值减压阀27以及位于所述第二先导式定值减压阀27和第二加载油缸13之间的第三先导式溢流阀24；所述第三加载油路还包括连接加载油路的第三先导式定值减压阀28以及位于所述第三先导式定值减压阀28和第三加载油缸14之间的第四先导式溢流阀23；所述恒压源油缸11的活塞推杆10与所述齿条9靠近恒压源油缸11的一端连接；

所述电路包括分别位于所述齿条9两端的第一触角15、第二触角16以及串联连接构成回路的开关17、电源18及电动机19；所述电动机19连接所述液压泵20；所述第一触角15和第二触角16控制所述开关17的断开和闭合。

其中，所述齿轮-链轮组合装置包括链轮3、第一至第五齿轮4～8；链轮3的直径大于第一齿轮4的直径且与第一齿轮4同轴安装；第二齿轮5的直径大于第一齿轮4的直径且与第一齿轮4啮合；第三齿轮6的直径小于第二齿轮5的直径且与第二齿轮5同轴安装；第四齿轮7的直径大于第三齿轮6的直径且与第三齿轮6啮合；第五齿轮8的直径小于第四齿轮7的直径且与第四齿轮7同轴安装；所述第五齿轮8与所述齿条9啮合。

有益效果：

(1)提供的荷载范围大：通过改变齿轮之间的放大倍数和砝码1的重量可以向恒压源油缸11的活塞输出小到几公斤大到几吨的荷载，经油路传递后作用于试件上的荷载范围大，能满足绝大部分试验加载的需求。