[实用新型]一种B 型液压万能试验机

说明书

技术领域

本实用新型属于材料试验机技术领域，涉及一种用于各种材料力学性能测试的B型液压万能试验机。 

背景技术

万能试验机是用于各种材料力学性能测试的设备。通过拉伸、压缩等试验可得到材料的基本力学性能指标，如屈服强度、抗拉强度、伸长率、弹性模量等。 

材料的拉伸试验是一种破坏性试验，被测试的试样通常被试验力所拉断。对于高强度材料，例如金属，其试验力通常较大，通常的试验力范围可达到3000kN。在试样破断瞬间，试验机机架、压力回路中压力油及主油缸压力油存储的压力势能、试样在试验过程所积累的弹性势能将突然释放。如果试验机机架存在结构上的间隙，则会造成强烈的机械冲击，产生强烈的脉冲式噪声和震动，机械零件容易变形甚至断裂，设备容易出现故障。同时强烈的冲击噪声在没有隔音装置的情况下，会给操作人员和附近的其他工作人员造成干扰和危害。 

目前一种被称为B型机的液压式万能试验机使用非常普遍。如图1至图3所示，包括以下主要零部件：底座1、丝杆锁紧螺母2、丝杆3、推力轴承4、主油缸5、主油缸柱塞6、负荷传感器7、试台8、丝杆螺母9、弹簧消隙机构10、下横梁11、防尘帘12、上横梁13、液压楔形夹具14、光杆15、行程开关限位机构17、减速机18、链条拖动机构19。 

B型机是一种油缸下置式双空间试验机。上空间为拉伸空间，下空间为压缩、弯曲空间。试验空间大小通过调整下横梁11的高度位置来改变。下横梁11通过丝杠3和丝杠螺母9的螺旋运动转变成上下方向的直线运动。一旦 试验空间调整好后，下横梁11即停在丝杆3的某个高度不动。上横梁13通过4根光杆15与试台8连接在一起，试台8又通过负荷传感器7与主油缸柱塞6连接在一起。上横梁13和下横梁11都带有相向布置的液压楔形夹具14。上下夹具液压楔形夹具14同时夹持试样16。主油缸5通入压力油后，主油缸柱塞6推动试台8、光杆15、上横梁13一起向上移动，使试样16承受拉伸力，直到试样16被拉断。 

现有B型双空间试验机主要存在如下的不足和潜在隐患： 

因为丝杠3与丝杆螺母9是旋转运动副的关系，因此丝杠3与丝杠螺母9之间必须存在间隙。在下横梁11上部，左右各有一套与丝杆螺母9同轴的弹簧消隙机构10，该机构可克服下横梁11的自重，消除丝杠螺母9与丝杠3在拉伸力方向的间隙，使试验过程中的力位移曲线不存在台阶现象。但是弹簧消隙机构10只能朝拉力方向作用，而与拉力相反的方向却不能消除间隙。在试样16破断瞬间，下横梁11将朝着拉力的反方向冲击。因为反方向有间隙，因此必然造成丝杆螺母9与丝杆3之间的机械冲击。这种冲击不但会导致丝杆螺母9、丝杆3螺纹的损坏，还会造成机械冲击噪音。另外一方面，因为丝杆螺母9是固定在下横梁11上的，不能转动，因此必须通过转动丝杠3来实现旋转副的运动。同时，丝杆螺母9与丝杆3在转动过程中，存在机械磨损，导致旋转阻力增大。另外，因为螺纹旋转副的磨损，下横梁11的径向定位精度会显著降低，这直接降低试验机的同轴度，从而降低测试结果准确性。为防止外部灰尘、金属氧化皮等进入丝杆螺母9内部，在丝杆3外部安装有可伸缩的封闭式防尘帘12。防尘帘虽然可以阻止外部灰尘、金属氧化皮等进入丝杆螺母9内部，但同时也妨碍了给丝杆螺母9添加润滑油。因此必要的保养经常得不到执行，这导致丝杆螺旋副运动时产生干摩擦，进一步导致丝杠3和丝杆螺母9的损坏，增加旋转阻力。丝杆3下端与底座1通过推力轴承4和锁紧螺母2连接在一起。因为丝杠3在底座1的安装通孔中转动，因此丝杆3与底座1之间存在轴向间隙和径向间隙，在转动过程中不可避免会产生磨损，增大摩擦阻力。 

因为存在上述诸多弊端，因此在链条拖动机构19拖动丝杆3转动过程中，经常出现丝杆3卡死不能转动，链条被拉长，减速机18损坏等故障。严重的情况下，丝杆发生永久性弯曲变形，丝杆螺牙损坏，丝杆螺母9无法从丝杆3上退出，维修时必须切断丝杆3，重新更换新的丝杆3和配套的丝杆螺母9。这种设备故障一旦发生，则必然造成重大的经济损失。