一种试验机保护装置的设计

胡旭 中国飞机强度研究所

1 概述

目前市场上的电液伺服类试验机的液压升降框架和作动缸均是由液压源来驱动。这两个装置的加压模式又分为两种：一种是机架和作动缸同时加压；一种是通过液压子站实现机架和作动缸分别加压。两种模式各有特点，不同的厂家有不同的加压模式。本文将针对机架和作动缸分别加压的模式设计位移保护装置，以便位移超限时第一时间切断作动缸的油压，保护试验件安全。

2 限位开关装置工作原理

如图1所示，液压子站是连接液压源与作动筒的通道，关闭液压子站可切断作动筒的压力，从而卸去施加在试验件的载荷。

图1 试验机控制机理图

基于试验机的控制机理，我们将限位开关装置串联入试验机控制器和液压子站之间的开关电路，并将限位开关装置安装在试验机机架使其可对作动筒的位移起到限制作用，一旦作动筒的运动触发限位开关装置，限位开关装置将关闭液压子站。即使是在系统失控的状态下该保护措施依然有效，可保证试验件安全。限位开关装置的工作原理如图2所示。

图2 限位开关装置工作原理图

3 限位开关装置设计

3.1 电路设计

如图3所示，限位开关装置电路由电源、继电器、触点开关和复位开关组成。当触点开关被触发后三极管基极置零，继电器开关恢复常开状态，液压子站的电磁阀断电，液压子站关闭。当位移超限问题解决后，通过手动复位开关，系统可以重新打开液压子站压力。

图3 限位开关装置电路图

3.2 器件性能

在电路的电源、继电器、触点开关选择上采用性能稳定、抗干扰能力强、精度高的原则。

电源采用军品级电源，性能稳定，抗干扰能力强。开关的使用24V直流电源，保证试验进行期间不断电，在电磁环境复杂的试验现场保证电压稳定；

继电器使用欧姆龙高品质产品，可稳定吸合30万次；

触点开关选用高敏感开关，其触发位移为0.3mm-0.7mm，灵敏度满足试验要求。触点开关的触发位移要小，尽量保证在该行程内作动筒的位移不会对试验件造成破坏。

4 安装测试

4.1 安装

限位开关装置安装于机架立柱上，触点开关根据具体试验加载方式与试验机上夹头接触，从而限制作动筒的位移活动范围。

4.2 测试

将限位开关装置安装完毕后，开启试验机。

手动触发。依次液压泵加高压、液压子站加高压，压力稳定后手动触发触点开关，液压子站关闭，作动筒卸压，开关保护及时有效；

作动筒触发。依次液压泵加高压、液压子站加高压，压力稳定后控制作动筒收缩，当作动筒触发触点开关后，液压子站关闭，作动筒卸压，开关保护及时有效。

以上测试均反复3次，限位开关装置功能稳定、有效，可以应用于试验。

5 结论

综上所述，限位开关装置设计合理，保护功能有效，可以作为试验机的保护措施使用，且该保护措施的控制独立于试验机系统，在系统出现死机或者失控状态下依然可以发挥保护作用。