管材液压试验装置设计

摘要：通过对管材液压的变形分析，研发一种实用型、简易型的管材液压试验装置，可应用于金属类、材料类的自由压缩膨胀、受冷受热情况下的管材变形试验装置。根据液压系统的原理，基于活塞及油压对于缸体的实验性能，轴向力侧向力对于缸体的作用，分析工作原理和技术特点，设计出结构简单、操作简易的管材液压试验装置，对于机械制造产生了重要影响。

关键词：管材；液压装置；设计

引言

管材材料种类较多，在加工过程中容易出现变形膨胀的现象。管材膨胀变形是由于压力的作用而使管材沿着轴向方向进行受力扩张进而变形。基于管材加工的要求，根据少加工、少操作的要求，准确完成加工工艺的要求。管材膨胀变形有利有弊，按照加工工艺的要求，管材在应用过程中，出现变形等特性，极易发生管材破裂，进行影响正常的工序过程。加入液压试验系统，可有效进行管材变形的控制，通过油压对于管材表面的均匀分布的力的作用，减少膨胀变形造成的压力。管材液压试验装置应用较为广泛，不仅可以使用于普通机械设备，也可适用于矿井管道。

管材变形种类较多，可按不同的种类进行划分。根据使用目的的不同，可分为刚性液压管材和软性液压管材。采用不同的方法进行加工，可应用不同的方面。对于实验室要求来说，可考虑管材受压受拉以及自身受温度而变形的特性，设计多功能、全方面的管材液压试验装置系统。

1 外控液压式试验装置

外控液压式试验装置是指管材液压变形膨胀需要的壓力由外部进行提供的实验装置。此类液压装置组成部分与大多数液压装置相同，由电子伺服泵、传感器及液压阀等各种精密器件组成。

外控液压式试验装置研发较多，其中最为著名的是一种两端固定的管材液压试验装置。它的工作原理是首先将所要加工的原件放入工具槽中，将槽覆盖好，开始启动液压系统，由液体流入工具槽中，覆盖整个原件，采用加压的方式进行加工，主显示装置显示所加参数的大小。该实验装置由膨胀螺丝通过木板夹持进行固定位置，然后通过液压缸中间的通液孔流进和流出管材内部的液体，使固定在管材两端的密封圈膨胀，从而使管材的两端均被密封圈固定，不能向管材胀形区域补充材料。具体的实验装置如图1所示。

2 内增式液压试验装置

内增式液压试验装置是管材受力变形所需的压力由管材内部增加所得，此类装置较为简易，成本较低，操作较为简单。其中最为方便的是一种简单的内部增压装置，该装置的工作原理是第一步将管材放入槽中并使槽内充满压力，采用一部分密闭的方式固定在槽的前端，然后通过推动凸模为管材提供轴向进给，同时压缩液体提供液压力。具体的试验装置如图2所示。

3 设计方案

根据研究及管材液压系统受力分析，设计如下的方案：

试验机主要由机械主机、进给机构、液压系统、超高压系统、润滑系统、电气控制系统、测量反馈系统、防护及辅助装置等组成，采用液压传动的方式进行实现液压系统的转动，考虑到成本的问题，故采用油压进行加压的方式，逐步提升压力，研究管材在该试验装置下的受力。该系统可以有效对管材进行试验，研究其在受力状态下的变形特征，在考虑管材液压系统受力的基础上，采用三向液压系统加压装置，与其他液压试验装置相比，具有成本低、效率高的特点。

主要优点有：

（1）液压系统装置中立柱属于超高压四缸合模结构，与其他液压装置相比，合模力远超其他，且能够自由控制，在加工过程中，可进行有效的控制变形。

（2）液压系统装置缸体受到压力的作用，推动立柱上升或者下降，一方面可以实现加工的目的，控制管材的变形程度，另一方面还能使整个试验系统得到提升，增大了试验的范围和效率。

（3）该试验装置采用三缸进给的方式，这种结构方式不仅可以使试验机实现较高管材的膨胀变形，也可实现较小管材的膨胀变形，还降低了试验系统制备的复杂程度，节约了成本。

（4）该管材液压试验系统采用计算机数字控制系统，控制准确，自动化程度高，成形效率高，操作简单，效率较高。

4 结语

本文首先通过对管材液压系统进行概述，对该试验系统具有一定的了解，再分析了外控液压式试验装置的工作原理，根据由液体流入工具槽中，覆盖整个原件，采用加压的方式进行加工的原理，得出该试验装置操作的基本方法及试验效果，然后分析内增式液压试验装置，根据推动凸模为管材提供轴向进给压力，同时压缩液体提供液压力的工作原理，制备操作简单、成本较低的新型试验装置，采用三向液压系统加压装置，不仅有效的控制管材的变形程度，还能使整个试验系统得到提升，增大了试验的范围和效率。

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作者简介：

王范树（1983-），男，硕士，山东临沂人，主要从事矿用设备检测检验工作。