CN209513448U - 一种大吨位电子压缩实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大吨位电子压缩实验装置；主要由电子拉伸机、小千斤顶、油管、框架和大千斤顶组成；框架为带有空腔，顶部平整的支撑结构；电子拉伸机底座上方设有框架，框架顶部设有小千斤顶，小千斤顶通过活塞与横梁相连，横梁两端设置在电子拉伸机两侧的立柱上，横梁两端与立柱活动连接；框架的空腔底部设有大千斤顶，框架的空腔顶部固定有上垫块，大千斤顶的油缸与小千斤顶的油缸通过油管相连。本实用新型利用框架为自平衡受力体系和密封空腔中液压传递原理，提供可实现电子拉伸机吨位有效放大的大吨位电子压缩实验装置，实现利用电子拉伸机对30t～50t压缩力的压缩测量。

Description

一种大吨位电子压缩实验装置

技术领域

本实用新型涉及材料压缩实验，特别是涉及一种大吨位电子压缩实验装置，适用于在小吨位电子拉伸机上实现大吨位的材料压缩实验。

背景技术

目前，电子拉伸机最大吨位一般不能超过10吨，而做金属压缩实验时，为保证实验效果，往往需要具有更大吨位(30吨或以上)的压缩机。常用的电子拉伸机一般吨位量程为10吨，价格较为便宜。为实现金属的压缩实验，这个吨位量程就显得捉襟见肘，试样必须做得很小，使压缩效果不明显，变形和压缩曲线均受限。

中国发明专利申请2017114909333公开了一种大吨位立式拉伸与压缩万能试验系统及其工作方法，属于力学计量检测技术领域。该申请采用四立柱、上下横梁作为主结构，在上横梁的上、下面均有螺纹孔，用来安装大吨位高压穿心千斤顶。当穿心千斤顶安放在上横梁下方时，配上高精度力传感器和压头，便可在压头和下横梁之间实现压缩和弯曲试验；当穿心千斤顶安放在上横梁上方时，配上高精度力传感器，根据不同的试样配上不同的夹具便可实现拉伸试验。四立柱做成螺纹形式，配上螺帽既可以承受荷载，又可以调节和固定上、下横梁的位置，来改变系统的试验空间，适合不同尺寸的试样及不同形式的试验。通过高压油泵可实现手动加载，配上控制器和计算机可以实现程序控制加载。但是该申请用单个大吨位高压穿心千斤顶无法实现吨位的提升，也无法兼顾吨位和量程的矛盾。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有电子拉伸机最大吨位一般不能超过 10吨的缺点，提供可实现电子拉伸机吨位有效放大的大吨位电子压缩实验装置，实现利用电子拉伸机对30t～50t压缩力的压缩测量。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种大吨位电子压缩实验装置，主要由电子拉伸机、小千斤顶、油管、框架和大千斤顶组成；所述框架为带有空腔，顶部平整的支撑结构；电子拉伸机底座上方设有框架，框架顶部设有小千斤顶，小千斤顶通过活塞与横梁相连，横梁两端设置在电子拉伸机两侧的立柱上，横梁两端与立柱活动连接；框架的空腔底部设有大千斤顶，大千斤顶的活塞上方放置试样，框架的空腔顶部固定有上垫块，上垫块下端与试样活动连接；大千斤顶的油缸与小千斤顶的油缸通过油管相连；大千斤顶的活塞横截面面积比小千斤顶的活塞横截面面积大2 倍以上；框架的空腔高度等于大千斤顶活塞伸出高度、试样和垫块的高度和，框架的空腔宽度大于大千斤顶的直径；所述小千斤顶的最大行程大于1m。

为进一步实现本实用新型目的，优选地，所述的小千斤顶和大千斤顶均为的单缸千斤顶；所述的小千斤顶为10吨位的千斤顶；所述的大千斤顶为30-50 吨位的千斤顶。

优选地，所述的大千斤顶的活塞横截面面积应比小千斤顶的活塞横截面面积大3～5倍。

优选地，所述的框架由工字钢或方钢构造而成；框架的空腔为矩形空腔，前后通透。

优选地，所述的小千斤顶活塞上端与电子拉伸机横梁螺栓连接。

优选地，所述的千斤顶的底部与框架通过螺栓固定连接。

优选地，所述的电子拉伸机的上下空间大于1m。

优选地，所述的上垫块为硬质合金钢或模具钢。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1)本实用新型利用框架的结构特点，分别将千斤顶和大千斤顶固定在框架的上下端，框架为自平衡受力体系，对外部不产生力的作用。可形成压缩空间。

2)本实用新型当大千斤顶的活塞面积与小千斤顶的活塞面积成一定比例 k时，大千斤顶作用力大小等于横梁作用在小千斤顶的活塞上力的大小乘以所述面积比例k，由于k的取值可以为2以上，因此通过液压原理(密封液体压强处处相等)可以实现电子拉伸机吨位的放大。

3)由于小千斤顶的最大行程可以达到1m以上，电子拉伸机的上下空间也大于1m，本实用新型利用小千斤顶与电子拉伸机空间相配，可以实现打千斤顶活塞移动达到30cm以上，满足压缩测试要求。

4)本实用新型利用电子拉伸机横梁位移的大行程特点操控小千斤顶，进而操控大千斤顶活塞的顶出和受力，结构简单但实用，操作便利。

附图说明

图1是本实用新型一种大吨位电子压缩实验装置的结构示意图。

图2为小千斤顶2和大千斤顶6的剖面图

图中示出：横梁1、小千斤顶2、上垫块3、试样4、油管5、大千斤顶6、框架7、电子拉伸机底座8、大千斤顶活塞9、小千斤顶油缸10、小千斤顶活塞11、大千斤顶油缸12。

具体实施方式

为更好地理解本实用新型，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，一种大吨位电子压缩实验装置，主要由电子拉伸机、小千斤顶2、油管5、框架7和大千斤顶6组成；框架7为带有空腔，顶部平整的支撑结构；电子拉伸机底座8上方设有框架7，框架7顶部设有小千斤顶2，小千斤顶2通过活塞与横梁1相连，横梁1两端设置在电子拉伸机两侧的立柱上，横梁1两端与立柱活动连接；框架7的空腔底部设有大千斤顶6，大千斤顶6 的活塞上方放置试样4，框架7的空腔顶部固定有上垫块3，上垫块3下端与试样4活动连接；大千斤顶6的油缸与小千斤顶2的油缸通过油管5相连；大千斤顶6的活塞横截面面积应比小千斤顶2的活塞横截面面积大2倍以上；优选大千斤顶6的活塞横截面面积应比小千斤顶2的活塞横截面面积大3～5倍；框架7的空腔高度等于大千斤顶6活塞伸出高度、试样4和垫块3的高度和；小千斤顶的最大行程大于1m。

优选小千斤顶为10吨位的千斤顶；优选大千斤顶为30-50吨位的千斤顶。

框架7由工字钢或方钢构造而成。框架7的空腔优选为矩形空腔，前后通透，框架7的空腔宽度大于大千斤顶6的直径。

小千斤顶2和大千斤顶6均为的单缸千斤顶，含油缸和活塞和外套。油缸进油时，活塞上升，出油时，活塞下降。两顶油缸通过油管5连通。小千斤顶 2的行程应比较长，以保证对大千斤顶6可以连续供油加载。大千斤顶6活塞面积应比小千斤顶2活塞面积大3～5倍，以实现提高加载吨位的目的。

小千斤顶2活塞上端与电子拉伸机横梁螺栓连接，小千斤顶2的底部与框架通过螺栓固定连接，通过横梁1控制小千斤顶进油与出油，实现大千斤顶6 的卸载或加载。

电子拉伸机的上下空间大于1m，选用美国的INSTRON或MTS，或者是中国的三思生产的电子拉伸机。框架加上小千斤顶2的高度应小于电子拉伸机的上下空间的高度。

上垫块3为硬质合金钢或模具钢，以保证受压时不易变形为妥。

本实用新型利用框架7的结构特点，分别将千斤顶2和大千斤顶6固定在框架7的上下端，框架7为自平衡受力体系，对外部不产生力的作用，也就是框架7对电子拉伸机不产生大吨位的荷载。但根据帕斯卡原理，当大千斤顶6 的活塞面积与小千斤顶2的活塞面积成一定比例k时，大千斤顶6作用力大小等于横梁1作用在小千斤顶2的活塞上力的大小乘以所述面积比例k，由于k 的取值可以为2以上，因此通过液压原理(密封液体压强处处相等)可以实现电子拉伸机吨位的放大；同时由于小千斤顶2千斤顶的最大行程可以达到1m 以上，电子拉伸机的上下空间也大于1m，本实用新型利用小千斤顶与电子拉伸机空间相配，可以实现打千斤顶活塞移动达到30cm以上，满足压缩测试要求。

实施例

一种大吨位电子压缩实验装置如图1所示。铸铁试样尺寸为Φ15时，其压缩破坏载荷一般为120kN。开启电子拉伸机电源，人工调节横梁高度以控制千斤顶2，进而控制大千斤顶6的顶出高度，以安装铸铁试样4。启动电子拉伸机，设置为铸铁压缩实验方案，控制横梁移动方向和速度，并自动记录曲线和数据。根据行程比，加载速度为3mm/MIN时，大千斤顶6的顶出速度为 1mm/MIN。同时其力—位移曲线图应进行该比例的相应调整，即实际力＝显示力*3，实际位移＝显示位移/3。

本实施例利用电子拉伸机横梁的大行程实现对千斤顶油压的增压。密封容器中油压处处相等(设为p)，小千斤顶2的活塞上压力载荷为F₁＝S₁*p，大千斤顶6活塞上压力载荷为F₂＝S₂*p。n为大千斤顶6的活塞截面积S₂与小千斤顶2的活塞截面积S₁之比，n＝S₂/S₁。当n＝3时，电子拉伸机吨位量程为10t，则本装置可产生F₂＝n*F₁＝3*10＝30t的压缩载荷。根据体积相等原则，当大千斤顶6往上行走L₂行程时，小千斤顶2需行走L₁行程，也即L₁＝*S₂/S₁＝n*L₂，可见要使大千斤顶6上行1mm，小千斤顶2需下行3mm。

用户操作时，将框架7放置到电子拉伸机底座8上，框架7内放置实验所需型号的大千斤顶6，检查油管5接口是否密封。准备工作完成后，将小千斤顶2活塞上端与横梁1连接，控制横梁1向上移动，带动小千斤顶2的活塞上升，使大千斤顶6的油缸中的油进入小千斤顶2油缸中，大千斤顶6的活塞降低，直到框架内空间可以放置试样4为止。将试样4放置在大千斤顶6的活塞上。开启电子拉伸机控制软件，进行压缩实验，此时横梁1向下移动，小千斤顶2油缸中的油被压入大千斤顶6油缸中，大千斤顶6的活塞上升，从而对试样4实施压缩加载。卸载时，停止实验，控制横梁1上升，千斤顶6的油缸中的油被吸入小千斤顶2的油缸中，大千斤顶6的活塞下降。电子拉伸机上的力传感器显示力为40kN时，铸铁将被压缩破坏。本实施例有效实现小吨位电子拉伸机实现大吨位的压缩载荷。

需要说明的是，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，主要由电子拉伸机、小千斤顶、油管、框架和大千斤顶组成；所述框架为带有空腔，顶部平整的支撑结构；电子拉伸机底座上方设有框架，框架顶部设有小千斤顶，小千斤顶通过活塞与横梁相连，横梁两端设置在电子拉伸机两侧的立柱上，横梁两端与立柱活动连接；框架的空腔底部设有大千斤顶，大千斤顶的活塞上方放置试样，框架的空腔顶部固定有上垫块，上垫块下端与试样活动连接；大千斤顶的油缸与小千斤顶的油缸通过油管相连；大千斤顶的活塞横截面面积比小千斤顶的活塞横截面面积大2倍以上；框架的空腔高度等于大千斤顶活塞伸出高度、试样和垫块的高度和，框架的空腔宽度大于大千斤顶的直径；所述小千斤顶的最大行程大于1m。

2.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的小千斤顶和大千斤顶均为的单缸千斤顶；所述的小千斤顶为10吨位的千斤顶；所述的大千斤顶为30-50吨位的千斤顶。

3.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的大千斤顶的活塞横截面面积应比小千斤顶的活塞横截面面积大3～5倍。

4.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的框架由工字钢或方钢构造而成；框架的空腔为矩形空腔，前后通透。

5.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的小千斤顶活塞上端与电子拉伸机横梁螺栓连接。

6.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的千斤顶的底部与框架通过螺栓固定连接。

7.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的电子拉伸机的上下空间大于1m。

8.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的上垫块为硬质合金钢或模具钢。

9.根据权利要求1所述的大吨位电子压缩实验装置，其特征在于，所述的小千斤顶选用手动油泵。