機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置的製作方法

2023-10-18 08:51:19

專利名稱：機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液壓加載裝置，具體為機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置。
背景技術：
目前，隨著科技和工業的不斷發展，機械製造業中對零部件的質量和壽命要求也逐漸提高，機械零件測試試驗臺是對機械零件現場實際工況中加載力的模擬裝置，由於機械零件實際工況複雜，加載力具有隨時間變化波動量大、不確定性因素多的特性，使得機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置的力加載精度和穩定性以及響應速度和靈敏度等直接影響著機械零件測試試驗臺的測試準確性，對於測試條件能否直接反映機械零件實際工況中的受力狀態和測試結果能否準確體現工作在現場工況下的零部件的質量和壽命指標尤為重要，現有技術中機械零件測試試驗臺用的液壓加載裝置主要有採用常規液壓控制或比例調壓閥控制的液壓加載裝置，其控制精度低、穩定性差；採用伺服電機驅動蝸輪蝸杆的液壓加載裝置，其蝸輪蝸杆的公差配合影響力加載精度和穩定性同時裝置造價高體積大。
發明內容本實用新型針對以上問題的提出，而研製一種結構緊湊、精度高、響應快、靈活性強、穩定準確的機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置。本實用新型的技術手段如下一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，結構部分包括多個加載缸、底座和被測工件；所述加載缸通過銷軸與底座和被測工件鉸接連接；所述加載缸包括伺服油缸和把合在伺服油缸缸體上的控制閥組；所述控制閥組的液壓控制部分包括進油口 ；回油口 ；連接進油口，用於控制進油口通斷的二通插接閥；連接二通插接閥，用於控制系統壓力、液壓油的流量和方向的高頻響比例閥；所述高頻響比例閥的第一通油口通過第二高壓球閥連接到伺服油缸的無杆腔上；所述高頻響比例閥的第二通油口通過第一高壓球閥連接到伺服油缸的有杆腔上；連接高頻響比例閥的第一通油口，用於檢測伺服油缸的無杆腔的壓力並進行壓電信號轉換的第一壓力傳感器，連接高頻響比例閥的第二通油口，用於檢測伺服油缸的有杆腔的壓力並進行壓電信號轉換的第二壓力傳感器；連接第一壓力傳感器、第二壓力傳感器，用於將檢測到的伺服油缸有杆腔和無杆腔的壓力信息轉換為伺服油缸實際輸出力信息的控制單元；用於輸入不同加載力波形指令值的輸入單元；用於連接控制單元和輸入單元，用於將控制單元傳輸過來的伺服油缸實際輸出力信息和輸入單元傳輸過來的指令值進行差分放大處理的差分放大單元；所述高頻響比例閥的控制口與所述差分放大單元相連接；連接回油口，用於通電工作時將伺服油缸的有杆腔和無杆腔接通回油的第二電磁換向閥；另外，所述控制閥組的液壓控制部分還包括分別連接高頻響比例閥的入油口和第一通油口、第二通油口，用於檢測系統壓力的第三測壓接頭、檢測伺服油缸的無杆腔壓力的第一測壓接頭和檢測伺服油缸的有杆腔壓力的第二測壓接頭；另外，所述控制閥組的液壓控制部分還包括連接第一高壓球閥和第二高壓球閥，用於當伺服油缸有杆腔和無杆腔的壓力超過安全設定值時溢流到回油口的第一安全閥和
第二安全閥；另外，所述控制閥組的液壓控制部分還包括連接回油口，用於當伺服油缸負壓時將系統內的液壓油補充到伺服油缸的無杆腔和有杆腔的第一單向閥和第二單向閥；進一步地，所述二通插接閥連接有安裝第一電磁換向閥的控制蓋板，當第一電磁換向閥通電工作時，進油口連接到二通插接閥；進一步地，所述進油口、回油口分別與外部進油管路和外部回油管路連接。由於採用了上述技術方案，本實用新型提供的機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，採用輸入單元輸入不同加載力波形的指令值實現了多種力的加載方式，同時多組加載缸可以每套加載缸單獨動作或多套加載缸組合動作從而實現多自由度的力加載模擬，準確模擬現場載荷曲線和體現現場工況，保證了高控制精度、穩定性和準確性，同時可以根據實際需要選擇參與動作的加載缸數量，靈活性強；通過將控制單元轉換傳輸的伺服油缸實際輸出力信息和輸入單元傳輸的不同加載力波形指令值進行差分放大處理後控制高頻響比例閥調整動作，從而對伺服油缸的輸出力再次修正，實現了力的閉環控制；保證了力的控制精度高、穩定性和準確性好；採用高頻響比例閥驅動加載缸裝置，實現了高精度、高響應的比例控制；通過外部管路連接控制閥組設有的進油口、回油口再經由控制閥組連接伺服油缸的無杆腔和有杆腔，中間沒有管路連接，有效減少了加載缸裝置的體積和尺寸，且多個加載缸通過銷軸與底座和被測工件鉸接連接，結構緊湊、節省空間；採用單向閥當伺服油缸負壓時將系統內的液壓油補充到伺服油缸的有杆腔和無杆腔，採用安全閥當伺服油缸有杆腔和無杆腔的壓力超過安全設定值時溢流到回油口，使得系統穩定性好、可靠性高；採用測壓接頭手動檢測系統壓力、伺服油缸的無杆腔壓力和有杆腔壓力，方便系統維護和維修。

圖1是本實用新型所述加載裝置的結構示意圖；圖2是本實用新型所述加載缸的原理圖；圖3是本實用新型所述加載缸的結構示意圖；圖4是本實用新型所述加載缸的剖視圖；圖5是本實用新型所述不同加載力的波形圖。圖中1、伺服油缸，2.1、第一高壓球閥，2. 2、第二高壓球閥，3.1、第一安全閥，3. 2、第二安全閥，4.1、第一單向閥，4. 2、第二單向閥，5.1、第一測壓接頭，5. 2、第二測壓接頭，5. 3、第三測壓接頭，6、高頻響比例閥，7、第二電磁換向閥，8、第一電磁換向閥，9、控制蓋板，10、二通插接閥，IL1、第一壓力傳感器，IL 2、第二壓力傳感器，12、控制單元，13、輸入單元，14、差分放大單元，15、控制閥組，16、被測工件，17、加載缸，18、底座。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3和圖4所述的一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，結構部分包括多個加載缸17、底座18和被測工件16 ;所述加載缸17通過銷軸與底座18和被測工件16鉸接連接；所述加載缸17包括伺服油缸I和把合在伺服油缸I缸體上的控制閥組15 ;所述控制閥組15的液壓控制部分包括進油口 P ;回油口 T ;連接進油口 P，用於控制進油口 P通斷的二通插接閥10 ;連接二通插接閥10，用於控制系統壓力、液壓油的流量和方向的高頻響比例閥6 ;所述高頻響比例閥6的第一通油口 A通過第二高壓球閥2. 2連接到伺服油缸I的無杆腔上；所述高頻響比例閥6的第二通油口 B通過第一高壓球閥2.1連接到伺服油缸I的有杆腔上；連接高頻響比例閥6的第一通油口 A，用於檢測伺服油缸的無杆腔的壓力並進行壓電信號轉換的第一壓力傳感器11. 1，連接高頻響比例閥6的第二通油口 B，用於檢測伺服油缸的有杆腔的壓力並進行壓電信號轉換的第二壓力傳感器11. 2 ;連接第一壓力傳感器11.1、第二壓力傳感器11. 2，用於將檢測到的伺服油缸I有杆腔和無杆腔的壓力信息轉換為伺服油缸實際輸出力信息的控制單元12 ;用於輸入不同加載力波形指令值的輸入單元13 ;用於連接控制單元12和輸入單元13，用於將控制單元12傳輸過來的伺服油缸實際輸出力信息和輸入單元13傳輸過來的指令值進行差分放大處理的差分放大單元14 ;所述高頻響比例閥6的控制口與所述差分放大單元14相連接；連接回油口 T，用於通電工作時將伺服油缸I的有杆腔和無杆腔接通回油的第二電磁換向閥7 ;另外，所述控制閥組15的液壓控制部分還包括分別連接高頻響比例閥6的入油口和第一通油口 A、第二通油口B，用於檢測系統壓力的第三測壓接頭5. 3、檢測伺服油缸I的無杆腔壓力的第一測壓接頭5.1和檢測伺服油缸I的有杆腔壓力的第二測壓接頭5. 2 ;連接第一高壓球閥2.1和第二高壓球閥2. 2，用於當伺服油缸I有杆腔和無杆腔的壓力超過安全設定值時溢流到回油口的第一安全閥3.1和第二安全閥3. 2 ;連接回油口 T，用於當伺服油缸I負壓時將系統內的液壓油補充到伺服油缸I的無杆腔和有杆腔的第一單向閥4.1和第二單向閥4. 2 ;進一步地，所述二通插接閥10連接有安裝第一電磁換向閥8的控制蓋板9，當第一電磁換向閥8通電工作時，進油口 P連接到二通插接閥10 ;所述進油口 P、回油口 T分別與外部進油管路和外部回油管路連接。使用這種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置時，根據工藝實際需要選擇投入工作的加載缸數量，可以一組加載缸單獨工作或多組加載缸組合動作，當多組加載缸一起工作時，可以根據需要變換加載缸數量，當第二電磁換向閥7通電時，非工作狀態的加載缸處於浮動狀態，與工作的加載缸互不影響和幹涉，多組加載缸組合動作能夠實現多自由度的力加載模擬實驗；在加載過程中各加載缸均按照預定波形進行加載，如圖5所示為液壓加載裝置的加載波形圖，由輸入單元根據所需模擬的實際工況輸入恆定波、矩形波、交變波等不同力的加載指令值，將一定時間如O. 5秒作為一個周期給定一次加載指令值；二通插接閥連接有安裝第一電磁換向閥的控制蓋板，控制進油口液壓油的通和斷，若當前加載缸處於工作狀態時，第一電磁換向閥得電工作，進油口的液壓油通過二通插裝閥到達高頻響比例閥；輸入指令值經由差分放大單元驅動高頻響比例閥按比例調整動作，控制系統壓力、液壓油的流量和方向，高頻響比例閥的第一通油口、第二通油口分別經由第二高壓球閥和第一高壓球閥連接伺服油缸的無杆腔和有杆腔，當高頻響比例閥工作位處於左位時伺服油缸的無杆腔進油，有杆腔回油，當高頻響比例閥的工作位處於右位時伺服油缸有杆腔進油，無杆腔回油；在非工作或緊急事故狀態下關閉第一高壓球閥和第二高壓球閥可以進行設備檢修同時避免發生故障；伺服油缸在高頻響比例閥的驅動下對被測工件施加拉力或壓力，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器檢測到無杆腔和有杆腔的壓力後將信號反饋到控制單元；控制單元經過計算後得出伺服油缸的實際輸出力信息傳輸給差分放大單元；差分放大單元將輸入單元傳輸過來的指令值與實際輸出力信息進行差分放大處理後送給高頻響比例閥作相應動作調整，從而對伺服油缸的輸出力進行修正，這樣形成了一個閉環控制迴路，在一個加載周期內經過若干次反覆調整，直至伺服油缸的實際輸出力與指令值之間的誤差達到允許的範圍內。本實用新型提供的機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，採用輸入單元輸入不同加載力波形的指令值實現了多種力的加載方式，同時多組加載缸可以每套加載缸單獨動作或多套加載缸組合動作從而實現多自由度的力加載模擬，準確模擬現場載荷曲線和體現現場工況，保證了高控制精度、穩定性和準確性，同時可以根據實際需要選擇參與動作的加載缸數量，靈活性強；通過將控制單元轉換傳輸的伺服油缸實際輸出力信息和輸入單元傳輸的不同加載力波形指令值進行差分放大處理後控制高頻響比例閥調整動作，從而對伺服油缸的輸出力再次修正，實現了力的閉環控制；保證了力的控制精度高、穩定性和準確性好；採用高頻響比例閥驅動加載缸裝置，實現了高精度、高響應的比例控制；通過外部管路連接控制閥組設有的進油口、回油口再經由控制閥組連接伺服油缸的無杆腔和有杆腔，中間沒有管路連接，有效減少了加載缸裝置的體積和尺寸，且多個加載缸通過銷軸與底座和被測工件鉸接連接，結構緊湊、節省空間；採用單向閥當伺服油缸出現負壓時將系統內的液壓油補充到伺服油缸的有杆腔和無杆腔，採用安全閥當伺服油缸有杆腔和無杆腔的壓力超過安全設定值時溢流到回油口，使得系統穩定性好、可靠性高；採用測壓接頭檢測系統壓力、伺服油缸的無杆腔壓力和有杆腔壓力，方便系統維護和維修。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，其特徵在於結構部分包括多個加載缸(17)、底座(18)和被測工件(16);所述加載缸(17)通過銷軸與底座(18)和被測工件(16)鉸接連接；所述加載缸(17)包括伺服油缸(I)和把合在伺服油缸(I)缸體上的控制閥組(15)；所述控制閥組(15)的液壓控制部分包括進油口(P);回油口(T);連接進油口(P)，用於控制進油口(P)通斷的二通插接閥(10);連接二通插接閥(10)，用於控制系統壓力、液壓油的流量和方向的高頻響比例閥(6);所述高頻響比例閥(6)的第一通油口(A)通過第二高壓球閥(2. 2)連接到伺服油缸(I)的無杆腔上；所述高頻響比例閥(6)的第二通油口 (B)通過第一高壓球閥(2.1)連接到伺服油缸(I)的有杆腔上；連接高頻響比例閥(6)的第一通油口(A)，用於檢測伺服油缸的無杆腔的壓力並進行壓電信號轉換的第一壓力傳感器 (11. 1)，連接高頻響比例閥(6)的第二通油口(B)，用於檢測伺服油缸的有杆腔的壓力並進行壓電信號轉換的第二壓力傳感器(11. 2);連接第一壓力傳感器(11.1)、第二壓力傳感器 (11. 2)，用於將檢測到的伺服油缸(I)有杆腔和無杆腔的壓力信息轉換為伺服油缸實際輸出力信息的控制單元(12);用於輸入不同加載力波形指令值的輸入單元(13);用於連接控制單元(12)和輸入單元(13)，用於將控制單元(12)傳輸過來的伺服油缸實際輸出力信息和輸入單元(13)傳輸過來的指令值進行差分放大處理的差分放大單元(14);所述高頻響比例閥(6)的控制口與所述差分放大單元(14)相連接；連接回油口(T)，用於通電工作時將伺服油缸(I)的有杆腔和無杆腔接通回油的第二電磁換向閥(7 )。
2.根據權利要求1所述的一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，其特徵在於所述控制閥組(15)的液壓控制部分還包括分別連接高頻響比例閥(6)的入油口和第一通油口 (A)、第二通油口(B)，用於檢測系統壓力的第三測壓接頭(5. 3)、檢測伺服油缸(I)的無杆腔壓力的第一測壓接頭(5.1)和檢測伺服油缸(I)的有杆腔壓力的第二測壓接頭(5.2)。
3.根據權利要求1所述的一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，其特徵在於所述控制閥組(15)的液壓控制部分還包括連接第一高壓球閥(2.1)和第二高壓球閥(2. 2)，用於當伺服油缸(I)有杆腔和無杆腔的壓力超過安全設定值時溢流到回油口的第一安全閥 (3.1)和第二安全閥(3. 2)。
4.根據權利要求1所述的一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，其特徵在於所述控制閥組(15)的液壓控制部分還包括連接回油口(T)，用於當伺服油缸(I)負壓時將系統內的液壓油補充到伺服油缸(I)的無杆腔和有杆腔的第一單向閥(4.1)和第二單向閥 (4. 2)。
5.根據權利要求1所述的一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，其特徵在於所述二通插接閥(10)連接有安裝第一電磁換向閥(8)的控制蓋板(9)，當第一電磁換向閥(8)通電工作時，進油口(P)連接到二通插接閥(10)。
6.根據權利要求1所述的一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，其特徵在於所述進油口(P)、回油口(T)分別與外部進油管路和外部回油管路連接。
專利摘要本實用新型公開了一種機械零件測試試驗臺用液壓加載裝置，結構部分包括多個加載缸、底座和被測工件；所述加載缸通過銷軸與底座和被測工件鉸接連接；所述加載缸包括伺服油缸和把合在伺服油缸缸體上的控制閥組；所述控制閥組的液壓控制部分包括進油口、回油口、二通插接閥、控制蓋板高頻響比例閥、第一高壓球閥、第二高壓球閥、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、控制單元、輸入單元、差分放大單元、第一電磁換向閥、第二電磁換向閥、第一測壓接頭、第二測壓接頭、第三測壓接頭、第一安全閥、第二安全閥、第一單向閥、第二單向閥；本實用新型結構緊湊、精度高、響應快、靈活性強、穩定性高。
文檔編號F15B11/02GK202853888SQ20122048039
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者陳強, 宋玉濤, 王景財, 吳冠宇, 賈仁敏 申請人:大連華銳重工集團股份有限公司