一、動力源:液壓能的產(chǎn)生
液壓系統(tǒng)的動力來自電機驅(qū)動液壓泵(通常為高壓柱塞泵),將電機的機械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能。
液壓泵從油箱吸入低壓液壓油,通過泵的容積變化(如柱塞往復運動)將油液加壓,輸出高壓油液(壓力一般為 10~31.5MPa),為整個系統(tǒng)提供動力。
油箱同時承擔儲油、散熱、沉淀雜質(zhì)的作用,配合過濾器(吸油濾、回油濾)確保油液清潔,保護泵、閥等精密元件。
二、執(zhí)行階段:液壓能驅(qū)動機械動作
高壓油液通過管路輸送至各執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達),將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能,完成試件裝夾和水壓加壓的核心動作:
1. 試件夾緊:密封試管兩端
控制系統(tǒng)(如 PLC)發(fā)出信號,電磁換向閥切換油路,高壓油液進入夾緊缸(雙作用液壓缸)的無桿腔,推動活塞伸出,帶動密封頭向試管兩端移動并夾緊。
夾緊力通過減壓閥調(diào)節(jié),確保既能密封試管(防止試壓時漏水),又不損壞試件(如薄壁管材)。夾緊后,單向閥鎖死油路,保持夾緊狀態(tài)。
2. 水壓加壓:驅(qū)動試壓泵升壓
夾緊完成后,系統(tǒng)切換至試壓階段,高壓油液驅(qū)動試壓泵的液壓馬達或驅(qū)動缸(如柱塞式試壓泵的驅(qū)動機構)。
液壓馬達 / 驅(qū)動缸通過機械傳動(如曲柄連桿)帶動試壓泵的柱塞往復運動,將低壓水(來自水箱)吸入并加壓,形成高壓試驗水(壓力可達幾十到幾百 MPa,遠高于液壓系統(tǒng)壓力,通過試壓泵的機械放大實現(xiàn)),注入試管內(nèi)部。
升壓過程中,流量控制閥(如節(jié)流閥)或比例閥調(diào)節(jié)液壓油流量,控制試壓泵的柱塞運動速度,從而控制試管內(nèi)水壓的上升速率(避免升壓過快導致試件沖擊損壞)。
三、壓力控制:精準調(diào)節(jié)與保壓
為確保試驗壓力符合標準(如額定壓力的 1.5 倍),系統(tǒng)通過壓力傳感器、控制閥與控制系統(tǒng)形成閉環(huán)控制:
壓力監(jiān)測:試管內(nèi)的水壓通過壓力傳感器實時反饋給 PLC,液壓系統(tǒng)的壓力則通過壓力表或傳感器監(jiān)測。
壓力調(diào)節(jié):若實際壓力低于設定值,比例壓力閥或伺服閥增大液壓油輸出,驅(qū)動試壓泵繼續(xù)加壓;若接近設定值,閥門減小流量,緩慢逼近目標壓力。
保壓階段:達到設定壓力后,比例閥關閉或單向閥鎖死試壓泵油路,試管內(nèi)水壓保持穩(wěn)定(保壓時間可設定,如 30 秒~5 分鐘)。保壓期間,若試件泄漏導致壓力下降,系統(tǒng)會報警并記錄。
四、卸壓與復位:試驗結(jié)束后的動作
卸壓:保壓完成后,控制系統(tǒng)打開卸壓閥(水路),試管內(nèi)的高壓水通過卸壓管路排出(可回收或直接排放),水壓降至常壓。
液壓系統(tǒng)復位:電磁換向閥切換方向,高壓油液進入夾緊缸的有桿腔,活塞縮回,密封頭松開,試件可取出;同時,試壓泵的驅(qū)動油路回油,柱塞停止運動,液壓油流回油箱,系統(tǒng)等待下一次循環(huán)。
五、安全保護:防止超壓與故障
超壓保護:液壓系統(tǒng)中設置溢流閥,限定系統(tǒng)最高壓力,防止液壓元件過載;水路中設置機械安全閥,若試管內(nèi)水壓超過設定值,自動卸壓,避免試件爆裂。
應急停止:急停按鈕可立即切斷電機電源,停止液壓泵工作,同時打開卸壓閥,確保緊急情況下設備安全。