高壓疲勞試驗機的製作方法

2023-07-24 03:35:01 2

專利名稱：高壓疲勞試驗機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種疲勞試驗機，尤其涉及一種對複合材料氣瓶進行高壓疲勞試驗的高壓疲勞試驗機。
背景技術：
複合材料藉助其優異的性能，具有非常廣泛的適用範圍以及十分廣闊的市場開發前景，其主要可以應用在以下領域建築行業、化學化工行業、汽車及鐵路交通運輸待業、船艇及水上運輸行業、電氣工業及通訊工程、以及軍工行業等。無論應用於哪些行業，複合材料的可靠性和安全性均是必須得到保障，而由於複合材料的使用的可靠性和安全性決定於其疲勞特性，因此對複合材料進行疲勞試驗以獲得其疲勞特性則非常重要。
目前常用的複合材料的疲勞試驗機一般是採用閉環式控制的壓力容器疲勞試驗機。壓力容器疲勞試驗機一般高壓泵、變頻電機、壓力傳感器、截止閥、洩壓閥、溢流閥、機械式壓力表、安全閥、高壓管路、計算機控制系統及軟體組成。在進行疲勞試驗時，變頻電機帶動高壓泵產生0_87MPa的壓力，打開截止閥，通過高壓管路將高壓送達壓力容器並使容器內的壓強達到指定值，到達指定值後需要降低容器內的壓強時，控制系統發出信號，洩壓閥打開，液體通過高壓管路流回油箱，從而在規定時間內將容器內的壓強降到指定值。在設備運行過程中，壓力傳感器時刻監測容器內的壓強，及時把信號反饋給控制系統，控制系統及時調節系統的運行。現有的疲勞試驗機在進行疲勞實驗時，均是採用高壓泵產生高壓，然後通過高壓管路傳遞高壓並直接將高壓打到產品上，由於工作頻率比較頻繁，在實際工作過程中，高壓管路上的元件損毀率比較高；另外由於高壓管路需要的元件性能要求非常高，因此大部分都是價格非常昂貴、購買周期常常需要3個月甚至更長，因此損毀率高則導致成本長期居 高不下，而且一旦損毀，即必須等待三個月左右時間等待更新新元件，從而嚴重影響生產進程。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種將低壓增強到高壓以對產品進行疲勞試驗的高壓疲勞試驗機。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是該高壓疲勞試驗機包括液壓系統、與液壓系統相連的增壓缸，所述增壓缸具有低壓腔、位於低壓腔內的第一活塞、高壓腔、位於高壓腔內的第二活塞、以及連接第一、第二活塞的活塞杆，所述第一活塞的面積大於第二活塞的面積，所述液壓系統包括與低壓腔連接且用於將液壓油注入低壓腔的低壓側系統。優選地，所述第一活塞與第二活塞的面積比範圍是5 I到2 : I。優選地，所述第一活塞與第二活塞的面積比是2. 5 I。優選地，所述高壓腔為需要進行疲勞試驗的氣瓶，或者所述高壓腔與需要進行疲勞試驗的氣瓶相連且二者之中的介質相互連通。優選地，所述低壓側系統包括第一泵組、與第一泵組連接的第一閥組，所述第一閥組連接到增壓缸的低壓腔。 優選地，所述低壓側系統包括調節低壓腔內壓力的比例壓力閥。優選地，所述冷卻循環系統包括回油管路過濾器、冷卻器和溫度調節器。優選地，所述冷卻循環系統還包括堵塞報警裝置和油溫報警裝置。優選地，所述低壓側系統還包括用於備用的第二泵組和用於回調節器油壓的第二
閥組和第三泵組。所述液壓系統還包括高壓側系統，所述高壓側系統包括向高壓腔補充介質的第四泵組以及監測高壓腔內壓力大小的壓力傳感器。 相對於現有技術，本發明的高壓疲勞試驗機具有如下優點本發明利用增壓缸缸徑的變化比，以低壓進給的方式來實現高壓工作，在低壓側液壓系統裡幾乎不存在元件毀損問題，從而克服了現有技術中元件毀損率高的問題，提高了疲勞試驗機的可靠性。而且，由於在低壓側液壓系統對元件的要求低，從而可以採用低成本的元件即可滿足要求，因此成本低，極大地節約了生產成本。


圖I是本發明高壓疲勞試驗機一個實施例的液壓線路圖。
具體實施例方式請參照圖I所示，本發明疲勞試驗機I主要由增壓缸100、液壓系統、冷卻循環系統、電氣控制系統(可以採用本領域通用的PLC可編程控制器結合觸控螢幕、上位機控制，PLC由CPU模塊、位置模塊、A/D和D/A轉換模塊、輸入和輸出模塊等組成，未圖示)及顯示系統(可記錄每個瓶的測試次數及顯示測試曲線，未圖示)構成。增壓缸100由低壓腔101和高壓腔102構成，在本發明這一實施例中，低壓腔101內的介質為液壓油，而高壓腔102內的介質是乳化液。低壓腔101內的第一活塞103與高壓腔102內的第二活塞104通過活塞杆105連接，第一活塞103與第二活塞104的面積比範圍是5 I至2 1，以第一活塞103與第二活塞104的比是2. 5 I為例，當低壓腔101的壓強是16MPA時，高壓腔102的壓強即可以達到40MPa，當第一活塞103與第二活塞104的比是4 I時，低壓腔101的壓強是16MPA時，高壓腔102的壓強即可以達到64MPA。本發明中，該增壓缸的高壓腔102可以是需要進行疲勞試驗的複合材料製成的氣瓶，或者高壓腔102連接著需要進行疲勞試驗的氣瓶且高壓腔102內介質與氣瓶內的介質相通。液壓系統包括低壓側系統，低壓側系統主要元件包括第一泵組Al、第二泵組A2、第三泵組B，第一閥組C、第二閥組D、安全閥111、單向閥123、124、125、126、壓力表151、153、154、回油管路過濾器114、冷卻器16、溫度調節器17、液位報警器18以及油溫檢測器19。其中，第一閥組C與第一泵組Al通過高壓軟管LI和單向閥126連接，第一閥組C同時與第二泵組A2通過高壓軟管L2和單向閥126連接。第二閥組D與第三泵組B通過單向閥124連接，第二閥組D還連接有壓力表153。第一閥組C、D連接到增壓缸100的低壓腔101。第一、第二泵組Al、A2結構與功能完全相同，一般情況下僅有一個泵組在工作，另一個泵組是備用，因此在本發明的疲勞試驗機中，也可以僅有一個第一泵組Al與第一閥組C相連接。第一泵組Al包括泵AU、過濾器A12、以及電機A13，過濾器A12用於過濾從油箱(未標號)吸入的油液。第一閥組C包括壓力插件Cl，在油量和壓力需要發生變化時，壓力插件Cl關閉，當第一泵組Al空轉時，壓力插件Cl開啟。第三泵組B由複合泵B1、B2、電機B3、以及過濾器B4構成。第一泵組Al經由單向閥、第一閥組C向增壓缸100的低壓腔101輸入低壓油。第二閥組D的作用在於回調油壓，第三泵組B和第二閥組D用於在疲勞機需要的壓力發生變化時輔助第一泵組Al調節增加壓低壓腔103內的壓力。安全閥111作用在於線路發生故障、出現意外或者低壓腔101內的壓力大於所需壓力時，用於將低壓腔101內的液壓油導出，以防止事故發生。例如當低壓腔壓強為16MPA，而高壓腔102僅需要40MPa時，安全閥111打開，低壓腔101內多餘的液壓油通過安全閥111導出以使低壓腔101內的壓強保持在10MPA。比例壓力閥112用於調 節系統壓力，調節比例範圍為20%到100%，以下面兩個例子說明比例壓力閥112的功能。當低壓腔101為IOMPA,而高壓腔102所需要為64MPA時，則比例壓力閥112開啟，液壓油經由第三泵組B從油箱進入低壓腔101進行補壓。冷卻循環系統由回油管路過濾器114、冷卻器16、溫度調節器17、油溫檢測裝置19組成。回油管路過濾器114負責將機器的工作介質-液壓油進行循環過濾，保證液壓油的清潔度符合泵、閥、缸等液壓件的使用要求和標準。冷卻器16可以採用獨立的板式換熱器進行水冷卻，控制系統允許正常工作油溫應大於15°C且小於40°C。油溫檢測裝置19用於檢測正常的工作油溫，冷卻器16可以在油溫高時接通冷卻水(也可常開)，冷卻水進入板式換熱器，與熱油進行熱交換。當然本發明冷卻循環系統還可以包括堵塞報警裝置和油溫報警裝置，堵塞報警裝置在濾油器被汙物堵塞即可報警，提示維修人員清洗或更換濾芯。油溫報警裝置在油溫上升達到40°C時，提示報警油溫高，當油溫達到50°C時，強制停機。所述液壓系統還可以包括高壓側系統，該高壓側系統包括用於向增壓缸100的高壓腔102中補充乳化液的第四泵組E，所述第四泵組E通過截止閥141、142、單向閥122連接到高壓腔102。在高壓側系統上還連接有對壓力進行監測的壓力傳感器13以及顯示壓力的壓力表152。安全閥113的功能即是本領域一般技術人員所知的通常的功能，在此不贅述。本發明圖I所示的增壓缸是水平放置的，但是本領域技術人員應當理解該增壓缸也可以根據不同的需要而豎直放置。在增壓缸豎直放置的實施例中，疲勞試驗機的結構與工作原理與上述的優選實施例完全相同，在此亦不贅述。當然，本發明的冷卻循環系統也可以是冷卻塔的形式，冷卻塔包括冷水箱、熱交換器、水池與水泵，傳輸油液的管道位於熱交換器內，冷水箱位於熱交換器上方，冷卻時，冷水從冷水箱流入熱交換器內，在熱交換器內冷水吸收傳管道內油液的熱量變熱且溫度升高，溫度升高後的水流入水池內並降溫冷卻(可以採用與空氣的熱交換降溫冷卻，也可以採用冷凝器降溫)，冷卻後的水再由水泵傳送至水箱內完成一次冷卻循環，並且周而復始地對油液進行冷卻。另外，本發明的冷卻循環系統也可以利用液體汽化吸熱來製冷。例如該冷卻循環系統包括壓縮機、冷凝器、乾燥過濾器、毛細管、蒸發器，冷卻循環系統的動力來自壓縮機，乾燥過濾器用來過濾贓物和乾燥水分，毛細管用來節流降壓，熱交換器為冷凝器和蒸發器，製冷壓縮機吸入來自蒸發器的低溫低壓的氣體製冷劑(如氟利昂)，經壓縮後成為高溫高壓的過熱蒸氣，排入冷凝器中，向周圍的空氣散熱成為高壓過冷液體，高壓過冷液體經乾燥過濾器流入毛細管節流降壓，成為低溫低壓液體狀態，進入蒸發器中汽化，吸收需要被冷卻的管路中的油液的熱量，使溫度降低到所需值，汽化後的氣體製冷劑又被壓縮機吸入，至此，完成一個循環。壓縮機冷循環周而復始的運行，保證了製冷過程的連續性。以下對本發明的疲勞試驗機的工作過程進行簡單描述，以高壓腔102是需要進行疲勞試驗的氣瓶、第一活塞103與第二活塞104的面積比為2. 5 1，高壓腔102要求的測試壓力為40MPa為例進行說明。啟動第一泵組Al，使電機A13處於空循環狀態，按壓工作按鈕，電磁鐵得電，泵All停止空循環，向增壓缸100的低壓腔101輸入高壓油，系統開始充壓，此時增壓缸的第一活塞103推動第二活塞104向高壓腔102方向運動，高壓腔102的壓力升高，當低壓腔101的壓力達到16MPA時，高壓腔102達到要求測試壓力40MPa，此時壓力傳感器13發出訊息，電磁鐵切換，第一泵組Al進行空循環，低壓腔101停止充壓，第一活塞103停止運動，疲勞試驗機在一段時間內保持壓力(該時間長度是可調的)，然後時間繼電器(未圖示)發出訊息，低壓腔101開始洩壓，高壓腔102的工作介質(本實施例是是乳化液)驅動增壓缸100的第一活塞103回程，完成洩壓動作。當高壓腔102中的乳化液完全 釋壓結束，第一活塞103回程停止，壓力傳感器13發訊，電磁鐵切換，第一泵組Al停止空循環，再次向增壓缸100的低壓腔101輸入液壓油，開始第二次測試，如此循環測試到設定次數。以上描述的是本發明的優選實施例，顯然，在不偏離本發明權利要求的限定範圍的情況下可以對本發明進行各種修飾與改變。
權利要求
1.一種高壓疲勞試驗機，該疲勞試驗機包括液壓系統，其特徵在於還包括與液壓系統相連的增壓缸，所述增壓缸具有低壓腔、位於低壓腔內的第一活塞、高壓腔、位於高壓腔內的第二活塞、以及連接第一、第二活塞的活塞杆，所述第一活塞的面積大於第二活塞的面積，所述液壓系統包括與低壓腔連接且用於將液壓油注入低壓腔的低壓側系統。
2.如權利要求I所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述第一活塞與第二活塞的面積比範圍是5 : I到2 : I。
3.如權利要求2所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述第一活塞與第二活塞的面積比是2. 5 : I。
4.如權利要求I所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述高壓腔為需要進行疲勞試驗的氣瓶，或者所述高壓腔與需要進行疲勞試驗的氣瓶相連且二者之中的介質相互連通。
5.如權利要求I所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述低壓側系統包括第一泵組、與第一泵組連接的第一閥組，所述第一閥組連接到增壓缸的低壓腔。
6.如權利要求I所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述低壓側系統包括調節低壓腔內壓力的比例壓力閥。
7.如權利要求6所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述冷卻循環系統包括回油管路過濾器、冷卻器和溫度調節器。
8.如權利要求1-7中任一項所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述冷卻循環系統還包括堵塞報警裝置和油溫報警裝置。
9.如權利要求1-7中任一項所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述低壓側系統還包括用於備用的第二泵組和用於回調節器油壓的第二閥組和第三泵組。
10.如權利要求1-7中任一項所述的高壓疲勞試驗機，其特徵在於所述液壓系統還包括高壓側系統，所述高壓側系統包括向高壓腔補充介質的第四泵組以及監測高壓腔內壓力大小的壓力傳感器。
全文摘要
本發明公開一種用於高壓氣瓶疲勞試驗的高壓疲勞試驗機，包括液壓系統、冷卻循環系統、電氣控制系統、顯示系統、以及增壓缸，增壓缸具有低壓腔和高壓腔，該液壓系統包括與低壓腔連接的低壓側系統與高壓腔連接的高壓側系統，該疲勞試驗機由於採用了增壓缸將低壓轉變為高壓，從而降低了管路中元件的毀損率、提高了設備的安全性並降低生產成本。
文檔編號G01N3/12GK102798570SQ20111013455
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者肖永棟, 張淳, 劉海鑫, 王世明, 王浩, 邢會霞, 鄒財勇 申請人:北京玻鋼院複合材料有限公司, 天津市天鍛壓力機有限公司