管材液壓試驗裝置設計

摘要：通過對管材液壓的變形分析，研發一種實用型、簡易型的管材液壓試驗裝置，可應用于金屬類、材料類的自由壓縮膨脹、受冷受熱情況下的管材變形試驗裝置。根據液壓系統的原理，基于活塞及油壓對于缸體的實驗性能，軸向力側向力對于缸體的作用，分析工作原理和技術特點，設計出結構簡單、操作簡易的管材液壓試驗裝置，對于機械制造產生了重要影響。

關鍵詞：管材；液壓裝置；設計

引言

管材材料種類較多，在加工過程中容易出現變形膨脹的現象。管材膨脹變形是由于壓力的作用而使管材沿著軸向方向進行受力擴張進而變形。基于管材加工的要求，根據少加工、少操作的要求，準確完成加工工藝的要求。管材膨脹變形有利有弊，按照加工工藝的要求，管材在應用過程中，出現變形等特性，極易發生管材破裂，進行影響正常的工序過程。加入液壓試驗系統，可有效進行管材變形的控制，通過油壓對于管材表面的均勻分布的力的作用，減少膨脹變形造成的壓力。管材液壓試驗裝置應用較為廣泛，不僅可以使用于普通機械設備，也可適用于礦井管道。

管材變形種類較多，可按不同的種類進行劃分。根據使用目的的不同，可分為剛性液壓管材和軟性液壓管材。采用不同的方法進行加工，可應用不同的方面。對于實驗室要求來說，可考慮管材受壓受拉以及自身受溫度而變形的特性，設計多功能、全方面的管材液壓試驗裝置系統。

1 外控液壓式試驗裝置

外控液壓式試驗裝置是指管材液壓變形膨脹需要的壓力由外部進行提供的實驗裝置。此類液壓裝置組成部分與大多數液壓裝置相同，由電子伺服泵、傳感器及液壓閥等各種精密器件組成。

外控液壓式試驗裝置研發較多，其中最為著名的是一種兩端固定的管材液壓試驗裝置。它的工作原理是首先將所要加工的原件放入工具槽中，將槽覆蓋好，開始啟動液壓系統，由液體流入工具槽中，覆蓋整個原件，采用加壓的方式進行加工，主顯示裝置顯示所加參數的大小。該實驗裝置由膨脹螺絲通過木板夾持進行固定位置，然后通過液壓缸中間的通液孔流進和流出管材內部的液體，使固定在管材兩端的密封圈膨脹，從而使管材的兩端均被密封圈固定，不能向管材脹形區域補充材料。具體的實驗裝置如圖1所示。

2 內增式液壓試驗裝置

內增式液壓試驗裝置是管材受力變形所需的壓力由管材內部增加所得，此類裝置較為簡易，成本較低，操作較為簡單。其中最為方便的是一種簡單的內部增壓裝置，該裝置的工作原理是第一步將管材放入槽中并使槽內充滿壓力，采用一部分密閉的方式固定在槽的前端，然后通過推動凸模為管材提供軸向進給，同時壓縮液體提供液壓力。具體的試驗裝置如圖2所示。

3 設計方案

根據研究及管材液壓系統受力分析，設計如下的方案：

試驗機主要由機械主機、進給機構、液壓系統、超高壓系統、潤滑系統、電氣控制系統、測量反饋系統、防護及輔助裝置等組成，采用液壓傳動的方式進行實現液壓系統的轉動，考慮到成本的問題，故采用油壓進行加壓的方式，逐步提升壓力，研究管材在該試驗裝置下的受力。該系統可以有效對管材進行試驗，研究其在受力狀態下的變形特征，在考慮管材液壓系統受力的基礎上，采用三向液壓系統加壓裝置，與其他液壓試驗裝置相比，具有成本低、效率高的特點。

主要優點有：

（1）液壓系統裝置中立柱屬于超高壓四缸合模結構，與其他液壓裝置相比，合模力遠超其他，且能夠自由控制，在加工過程中，可進行有效的控制變形。

（2）液壓系統裝置缸體受到壓力的作用，推動立柱上升或者下降，一方面可以實現加工的目的，控制管材的變形程度，另一方面還能使整個試驗系統得到提升，增大了試驗的范圍和效率。

（3）該試驗裝置采用三缸進給的方式，這種結構方式不僅可以使試驗機實現較高管材的膨脹變形，也可實現較小管材的膨脹變形，還降低了試驗系統制備的復雜程度，節約了成本。

（4）該管材液壓試驗系統采用計算機數字控制系統，控制準確，自動化程度高，成形效率高，操作簡單，效率較高。

4 結語

本文首先通過對管材液壓系統進行概述，對該試驗系統具有一定的了解，再分析了外控液壓式試驗裝置的工作原理，根據由液體流入工具槽中，覆蓋整個原件，采用加壓的方式進行加工的原理，得出該試驗裝置操作的基本方法及試驗效果，然后分析內增式液壓試驗裝置，根據推動凸模為管材提供軸向進給壓力，同時壓縮液體提供液壓力的工作原理，制備操作簡單、成本較低的新型試驗裝置，采用三向液壓系統加壓裝置，不僅有效的控制管材的變形程度，還能使整個試驗系統得到提升，增大了試驗的范圍和效率。

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作者簡介：

王范樹（1983-），男，碩士，山東臨沂人，主要從事礦用設備檢測檢驗工作。