CN109540681A - 一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，基于帕斯卡原理，连通两个不同缸径的液压缸，以砝码为恒定输入载荷，组合成一种砝码结合液压缸的恒荷载加卸载装置。该装置由底盘、上盖、立柱、大液压缸、小液压缸、连通管、滑动板、砝码托盘、砝码、直线轴承、伸缩加载头组成。采用大小液压缸连通传力，通过砝码施加力在小液压缸活塞杆上，通过大液压缸放大后输出大荷载。在液体的压缩性可以忽略的条件下，大小液压缸的活塞位移之比为定值，可以通过小液压缸的活塞位移计算大液压缸活塞的位移，进而可以得到试样的变形。这种测量变形的精度提高的倍数与缸径比平方相关。本发明行程大，体积小，结构简单，成本低，适用于多种力学和工程试验。

Description

一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置
技术领域
本发明属于力学和工程试验技术领域，涉及一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置。
背景技术
在力学和工程试验中，属于恒荷载加载的试验有很多，如固结试验、蠕变试验和特殊的恒载三轴压缩试验等。传统的固结仪以杠杆结构为传力机构，在加载过程中杠杆易倾斜，垂直力的方向会因杠杆的倾斜而改变，试验中所施加荷载越大，杠杆与水平方向的夹角越大，导致输入荷载和输出荷载比值(放大比)不是一个定值，也导致加载误差越来越大，试验结果产生较大的偏差。而且，由于杠杆的长度不能太长，并且加载值受限，因此经过杠杆放大后的荷载值也会受限。总之，杠杆结构的力放大装置体积庞大，加载误差较大，价格比较高，功能单一，而且还存在行程短的问题，不适用于高度大的试样。另一方面，在一些特殊的恒载压缩试验中，需要轴向力为定值并持续作用一定时间，如果使用常规的电机提供动力的试验机，则需要施加轴向力的伺服电机通过负反馈不断地正反转来维持恒定的轴向力，带来电机使用寿命降低问题。
本发明基于帕斯卡原理，采用了两个不同直径的液压缸以砝码为恒定输入载荷，组合成一种砝码结合液压缸的恒荷载加卸载装置。这种加力装置的载荷放大比固定，可随意更换不同放大比，而且有效行程大，体积小，成本低，适用于多种试验环境。
发明内容
1、本发明的目的
针对杠杆加力装置存在的问题，本发明采用直径不同的液压缸连通，根据小、大液压缸活塞杆输入输出荷载比值，以及活塞杆间的位移关系，旨在提供一种既能实现大恒荷载输出又能同时测量变形的装置。
2、本发明所采用的技术方案
本发明提出了一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，包括底盘、上盖、立柱、大液压缸、小液压缸、连通管、滑动板、砝码托盘、砝码、直线轴承；所述底盘和上盖由四根立柱连接组成固定机架；所述大液压缸固定在上盖上；所述小液压缸固定在底盘上；所述滑动板上配装两个直线轴承，通过直线轴承在立柱上滑动约束砝码托盘上下直线运动；所述砝码托盘固定在滑动板上；所述砝码放置于砝码托盘上，位于小液压缸的活塞杆上，提供输入荷载；所述连通管连通大液压缸和小液压缸；通大小液压缸连通传力，力放大比由大小液压缸的直径决定。
更优选的是，所述底盘和上盖由四根立柱通过螺纹连接组成固定机架。
更优选的是，所述伸缩加载头是通过螺纹连接在大液压缸的活塞杆上，并且通过螺纹可以自由伸缩以调整活塞杆的高度。
更优选的是，力放大比由大小液压缸的直径决定：
即这种加力结构的力放大比是两个连通液压缸活塞直径的平方比。
更优选的是，如果假设缸内液体不可压缩，力放大比为两活塞移动位移之比。
3、本发明的有益效果为：
(1)本发明采用直径不同的液压缸连通传力，通过砝码施加力在小液压缸活塞杆上，通过力放大后输出恒定大荷载；而且根据大、小液压缸活塞杆的位移关系，能实现高分辨率位移测量，旨在提供一种既能实现恒荷载输出又能同时测量变形的装置。
(2)本发明提供的这种加力装置载荷放大比固定，可随意更换小液压缸直径实现不同放大比，而且有效行程大，体积小，结构简单，成本低，适用于多种力学和工程试验。
(3)本发明提供的大小液压缸的活塞杆运动位移之比也是定值(假设液体不可压缩)，则可以通过小液压缸的活塞杆位移计算大液压缸活塞杆的位移，通过测量小液压缸活塞杆的小位移，就能得出大液压缸活塞杆的微小位移，很大程度提高活塞杆的位移检测的分辨率，进而提高整个装置用于测量的精度这种测量变形的精度提高的倍数与缸径比平方相关。
附图说明
图1帕斯卡原理载荷放原理图；
图2砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置结构图；
图中：1底盘；立柱2；上盖3；大液压缸4；连通管5；砝码托盘6；砝码7；滑动板8；小液压缸9；伸缩加载头10；直线轴承11。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做进一步阐述。
一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，通大小液压缸连通传力，力放大比由大小液压缸的直径决定。砝码作为小液压缸的输入荷载，通过液压缸内的液体传力，即砝码7施加在砝码托盘6上，砝码托盘6通过直线轴承11在立柱上滑动压缩缸内液体，小液压缸9内液体产生压强，通过连通管5传递到大液压缸4内，再传到伸缩加载头10完成力的放大与传递。假设缸内的液体不可压缩，则通过测量小液压缸9活塞杆的位移，根据位移放大比即可计算出大活塞4活塞杆的位移，得到压缩试样的变形。特别适用于试样发生较小变形的测量，能提高测量精度。
1、实现原理
由帕斯卡原理知(图1)，左右连通的液压缸内液体压强相等，即
其中
则力放大比ξ为：
即这种加力结构的力放大比是两个连通液压缸活塞直径的平方比，如果假设缸内液体不可压缩，两活塞移动位移之比也是液压缸活塞直径的平方比。根据不同需求选取不同配对缸径。
2、结构组成
一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，是由两个不同直径的液压缸连通在一起，以砝码为输入载荷，通过给定的力放大比输出工作载荷。该装置由底盘1、上盖3、立柱2、大液压缸4、小液压缸9、连通管5、滑动板8、砝码托盘6、砝码7、直线轴承11、伸缩加载头10组成。
所述底盘1和上盖3由四根立柱2通过螺纹连接组成固定机架；所述大液压缸4固定在上盖3上；所述小液压缸9固定在底盘1上；所述连通管5是用来连通大液压缸4和小液压缸9；所述滑动板8上配装两个直线轴承11，通过直线轴承在立柱上滑动约束砝码托盘6直线运动；所述砝码托盘6固定在滑动板8上；所述砝码7放置于砝码托盘6上，提供输入荷载；所述伸缩加载头10是通过螺纹连接在大液压缸的活塞杆上，并且通过螺纹可以自由伸缩以调整活塞杆的高度。

Claims (5)

1.一种砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，其特征在于：包括底盘(1)、上盖(3)、立柱(2)、大液压缸(4)、小液压缸(9)、连通管(5)、滑动板(8)、砝码托盘(6)、砝码(7)、直线轴承(11)；所述底盘(1)和上盖(3)由四根立柱(2)连接组成固定机架；所述大液压缸(4)固定在上盖(3)上；所述小液压缸(9)固定在底盘(1)上；所述滑动板(8)上配装两个直线轴承(11)，通过直线轴承(11)在立柱上滑动约束砝码托盘(6)上下直线运动；所述砝码托盘(6)固定在滑动板(8)上；所述砝码(7)放置于砝码托盘(6)上，位于小液压缸(9)的活塞杆上，提供输入荷载；所述连通管(5)连通大液压缸(4)和小液压缸(9)；通大小液压缸连通传力，力放大比由大小液压缸的直径决定。
2.根据权利要求1所述的砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，其特征在于：所述底盘(1)和上盖(3)由四根立柱(2)通过螺纹连接组成固定机架。
3.根据权利要求2所述的砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，其特征在于：所述伸缩加载头(10)是通过螺纹连接在大液压缸的活塞杆上，并且通过螺纹可以自由伸缩以调整活塞杆的高度。
4.根据权利要求1所述的砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，其特征在于力放大比由大小液压缸的直径决定：
即这种加力结构的力放大比是两个连通液压缸活塞直径的平方比。
5.根据权利要求1所述的砝码结合液压缸的恒荷加卸载装置，其特征在于如果假设缸内液体不可压缩，力放大比为两活塞移动位移之比。
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