CN103016453B - 液压软管脉冲试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压软管脉冲试验系统，包括液压脉冲加载系统等；液压脉冲加载系统包括油源等；油源包括主油箱等；主油箱分别与液压泵和溢流阀相连；液压泵与单向阀Ⅰ相连；单向阀Ⅰ分别与液控阀、电液伺服阀、增压缸以及蓄能器Ⅰ相连；电液伺服阀与液控阀相连，蓄能器Ⅱ、液控阀、被试液压软管连块Ⅰ均与增压缸相连；增压缸、电液伺服阀、液控阀及溢流阀均与主油箱相连；温度控制系统包括节流孔、单向阀Ⅱ、高温油箱和散热器；被试液压软管连接块Ⅱ和散热器均与节流孔连接，散热器与高温油箱相连通；单向阀Ⅱ与高温油箱相连，单向阀Ⅱ与被试液压软管连块Ⅰ相连通；电液伺服阀与控制器相连。

Description

液压软管脉冲试验系统

技术领域

本发明涉及一种液压软管的试验系统，特别是涉及一种可进行高温试验的节能型液压软管脉冲试验系统。

背景技术

液压软管广泛应用于液压系统中。在液压系统运行过程中，由于液压脉冲或发热等原因，经常会导致液压软管的破坏或失效，因此，对液压软管进行试验，模拟实际工况中的各种液压脉冲以及高温现象，对于保证液压系统的安全运行有重要意义。同时，由于液压软管脉冲试验涉及到高压、大流量液压加载系统，因此，目前的液压软管脉冲试验系统一般都能耗较大，且成本高，十分的不利于普及。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单的液压软管脉冲试验系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种液压软管脉冲试验系统，包括液压脉冲加载系统、温度控制系统、被试液压软管连接块Ⅰ、被试液压软管连接块Ⅱ以及控制器；所述液压脉冲加载系统包括油源、液控阀、电液伺服阀、增压缸、蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ；所述油源包括主油箱、液压泵、单向阀Ⅰ和溢流阀；所述主油箱分别与液压泵的进油口和溢流阀的出油口相连接；所述液压泵的出油口与单向阀Ⅰ的进油口相连接；所述增压缸包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述活塞与缸体从左到右依次形成储能腔、左控制腔、右控制腔、回油腔和高压腔；所述储能腔上设置增压缸的B口，所述左控制腔上设置增压缸的A口，所述右控制腔上设置增压缸的P口，所述回油腔上设置增压缸的T口，所述高压腔上设置增压缸的G口；所述单向阀Ⅰ的出油口分别与液控阀的P口、电液伺服阀的P口、增压缸的P口以及蓄能器Ⅰ的油口相连接；所述电液伺服阀的A口连接液控阀的X口，电液伺服阀的B口连接液控阀的Y口；所述增压缸的B口与蓄能器Ⅱ的油口相连接，增压缸的A口与液控阀的A口相连接，增压缸的G口与被试液压软管连接块Ⅰ的油口相连接；增压缸的T口、电液伺服阀的T口、液控阀的T口及溢流阀的出油口均与主油箱相连通；所述温度控制系统包括节流孔、单向阀Ⅱ、高温油箱和散热器；所述节流孔的进油口与被试液压软管连接块Ⅱ的油口相连通，节流孔的出油口与散热器的进油口相连通，散热器的出油口与高温油箱相连通；单向阀Ⅱ的进油口与高温油箱相连通，单向阀Ⅱ的出油口与被试液压软管连接块Ⅰ的油口相连通；所述电液伺服阀的信号输入端与控制器的信号输出端连接；所述高压腔上设置有压力传感器，所述压力传感器的信号检测端与高压腔的内腔相连通；被试液压软管连接块Ⅰ上设置有温度传感器Ⅰ；被试液压软管连接块Ⅱ上设置有温度传感器Ⅱ；压力传感器、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ的信号输出端分别与控制器的信号输入端相连接；所述散热器的信号输入端分别与控制器的信号输出端连接。

作为对本发明的液压软管脉冲试验系统的改进：所述液压泵为变量泵或者定量泵的组合；所述定量泵的组合包括一个定量泵或多个定量泵的组合。

作为对本发明的液压软管脉冲试验系统的进一步改进：所述增压缸的储能腔与左控制腔之间设有眉毛槽。

作为对本发明的液压软管脉冲试验系统的进一步改进：高温油箱位于液压软管脉冲试验系统的最上端，所述高温油箱内的油液依靠重力的作用流出。

作为对本发明的液压软管脉冲试验系统的进一步改进：所述液控阀由阀体、阀芯、弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ组成，阀体与阀芯的左、右端面分别形成控制腔Ⅰ和控制腔Ⅱ，控制腔Ⅰ内设置弹簧Ⅰ，控制腔Ⅱ内设置弹簧Ⅱ，弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ的预压缩量均大于阀芯的行程。

作为对本发明的液压软管脉冲试验系统的进一步改进：所述被试液压软管连接块Ⅰ的油口与被试液压软管连接块Ⅱ的油口之间连接一根或多根被试验的被试液压软管。

作为对本发明的液压软管脉冲试验系统的进一步改进：所述左控制腔的油压有效作用面积大于右控制腔的油压有效作用面积与高压腔的油压有效作用面积之和。

与现有技术相比，本发明的的液压软管脉冲试验系统有如下有益效果：

1)通过在增压缸内设置储能腔，并与蓄能器Ⅱ连通，可以在活塞回程阶段有效吸收储存高压腔高压油液的能量以及活塞的动能，并且在活塞向右运动时把能量释放出来，有利于活塞的快速运动及高压腔的快速升压，可以显著降低系统能耗；

2)在电液伺服阀与增压缸之间设置液控阀，通过电液伺服阀控制液控阀、液控阀控制增压缸的结构，可以避免直接由电液伺服阀控制增压缸所带来的对电液伺服阀的大流量要求，不仅降低了成本，也更适合需要较大流量的液压软管脉冲试验；

3)温度控制系统采用节流孔结合散热器的方式，充分利用油液经过节流孔所产生的热量，在进行高温试验时，避免了传统方案对油液加热所需要的能量，降低了系统能耗；

4)高温油箱设置在液压软管脉冲试验系统的最上端，利用油液的重力为高压腔补充油液，避免了补油泵的使用，进一步降低了系统能耗。

附图说明

图1是本发明的液压脉冲加载系统及油液温度控制系统的连接原理图；

图2是图1中眉毛槽11的局部放大视图。

具体实施方式

实施例1、图1和图2给出了一种液压软管脉冲试验系统；包括液压脉冲加载系统、温度控制系统、被试液压软管连接块Ⅰ16、被试液压软管连接块Ⅱ19以及控制器23。

以上所述的液压脉冲加载系统包括油源24、液控阀7、电液伺服阀6、增压缸12、蓄能器Ⅰ5和蓄能器Ⅱ10；油源24包括主油箱1、液压泵2、溢流阀3和单向阀Ⅰ4；液压泵2可以排出压力油，为系统提供液压能；单向阀Ⅰ4用于确保油液只能从液压泵2流向系统，而不能反向流动。溢流阀3用于限制油源24最高压力。

液压泵2为变量泵或者定量泵的组合；定量泵的组合包括一个定量泵或多个定量泵的组合。针对不同的被试液压软管可以选择相应的系统排量，进而实现节能的效果，本实施例中的液压泵2为变量泵，为方便描述，以下所述的液压泵2均是指变量泵；液压泵2的出油口连接单向阀Ⅰ4的进油口，单向阀Ⅰ4的出油口分别与液控阀7的P口、电液伺服阀6的P口、增压缸12的P口和蓄能器Ⅰ5的油口相连接，电液伺服阀6的A口连接液控阀7的X口，电液伺服阀6的B口连接液控阀7的Y口；所述增压缸12的B口与蓄能器Ⅱ10的油口相连接，增压缸12的A口与液控阀7的A口相连接，增压缸12的G口与被试液压软管连接块Ⅰ16的油口相连接；增压缸12的T口、电液伺服阀6的T口、液控阀7的T口及溢流阀3的出油口连通主油箱1。

增压缸12包括缸体126，所述缸体126内设置有活塞127，活塞127与缸体126从左到右依次形成储能腔121、左控制腔122、右控制腔123、回油腔124和高压腔125；储能腔121上设置增压缸12的B口，左控制腔122上设置增压缸12的A口，右控制腔123上设置增压缸12的P口，回油腔124上设置增压缸12的T口，高压腔125上设置增压缸12的G口。

储能腔121与左控制腔122之间设有眉毛槽11，通过活塞127的往复运动可以实现储能腔121与左控制腔122之间的连通或隔离。当活塞127在增压缸12内腔左侧时，眉毛槽11关闭，储能腔121与左控制腔122隔离；当活塞127在增压缸12内腔右侧时，眉毛槽11打开，储能腔121与左控制腔122连通。

温度控制系统包括节流孔17、单向阀Ⅱ13、高温油箱14和散热器15；节流孔17的进油口与被试液压软管连接块Ⅱ19的油口相连通，节流孔17的出油口与散热器15的进油口相连通，散热器15的出油口与高温油箱14相连通；油液通过节流孔17时的压降会导致油液发热，进而引起油液温度上升，通过对散热器15的PWM控制来控制高温油箱14内的油液温度，防止油温过高。单向阀Ⅱ13的进油口与高温油箱14相连通，单向阀Ⅱ13的出油口与被试液压软管连接块Ⅰ16的油口相连通；被试液压软管连接块Ⅰ16的油口与高压腔125相连通；被试液压软管连接块Ⅰ16的油口与被试液压软管连接块Ⅱ19的油口之间连接有被试验的一根或多根被试液压软管18。

高温油箱14位于液压软管脉冲试验系统的最上端，高温油箱14内的油液依靠重力的作用流出，并经过单向阀Ⅱ13为增压缸的高压腔125补充油液。单向阀Ⅱ13的设置使得油液只能从高温油箱14流入高压腔125，而不能反向流动。

液控阀7由阀体71、阀芯72、弹簧Ⅰ73和弹簧Ⅱ74组成，阀体71与阀芯72的左、右端面分别形成控制腔Ⅰ75和控制腔Ⅱ76，控制腔Ⅰ75内设置弹簧Ⅰ73，控制腔Ⅱ76内设置弹簧Ⅱ74，弹簧Ⅰ73和弹簧Ⅱ74的预压缩量均大于阀芯72的行程，这样可以确保在阀芯72的运动过程中弹簧Ⅰ73和弹簧Ⅱ74始终处于压缩状态，有利于阀芯72的定位；当液控阀的控制腔Ⅰ75和控制腔Ⅱ76分别通过电液伺服阀6的A口和B口连通压力油(即单向阀Ⅰ4的出口)或主油箱1时，通过弹簧Ⅰ73和弹簧Ⅱ74压缩产生的弹性力分别与控制腔Ⅰ75和控制腔Ⅱ76内油液产生的液压力的匹配，实现电液伺服阀6对液控阀7的控制。

增压缸12的高压腔125上设置有压力传感器22，压力传感器22的信号检测端与高压腔125连通，由于高压腔125通过被试液压软管连接块Ⅰ16与被试液压软管18连通，因此压力传感器22所检测到的即为被试液压软管18内的油液压力；被试液压软管连接块Ⅰ16上设置有温度传感器Ⅰ21；被试液压软管连接块Ⅱ19上设置有温度传感器Ⅱ20；温度传感器Ⅰ21和温度传感器Ⅱ20分别检测被试液压软管连接块Ⅰ16和被试液压软管连接块Ⅱ19内油液的温度，由于被试液压软管18设置在试液压软管连接块Ⅰ16和被试液压软管连接块Ⅱ19之间，因此，温度传感器Ⅰ21和温度传感器Ⅱ20所检测到的分别为被试液压软管18的进口和出口的油液温度。

压力传感器22、温度传感器Ⅰ21和温度传感器Ⅱ20的信号输出端分别与控制器23的信号输入端连接；散热器15和电液伺服阀6的信号输入端分别与控制器23的信号输出端连接。

控制器23可以为PLC设备或工控机等。

本发明的液压软管脉冲试验系统可进行如下两种试验：

一、液压软管的液压脉冲试验，步骤如下：

1、启动液压脉冲加载系统，液压泵2工作，通过溢流阀3限制油源24的最高压力；

2、向控制器23输入试验指令(包括液压脉冲的形式、频率和幅值)，由控制器23控制电液伺服阀6工作。

当电液伺服阀6工作在左位(即电液伺服阀6的阀芯向右运动)时，电液伺服阀6的P口与B口连通，A口与T口连通，液控阀7的控制腔Ⅰ75通过电液伺服阀6连通主油箱1，液控阀7的控制腔Ⅱ76分别通过电液伺服阀6和单向阀Ⅰ4连通液压泵2的出油口。因此控制腔Ⅰ75内的油液压力小于控制腔Ⅱ76内的油液压力，液控阀7的阀芯72在压力差的作用下向左运动，进而液控阀7的P口与A口连通，增压缸12的左控制腔122通过液控阀7和单向阀Ⅰ4连通液压泵2的出油口，增压缸12的右控制腔123则始终通过单向阀Ⅰ4连通液压泵2的出油口，由于左控制腔122的油压有效作用面积大于右控制腔123的油压有效作用面积与高压腔125的油压有效作用面积之和；因此活塞127在左控制腔122的端面受到的液压力大于在右控制腔123的端面受到的液压力，进而推动活塞127向右运动，此时被试液压软管18内的油液被压缩，压力升高。

当电液伺服阀6工作在右位(即电液伺服阀6的阀芯向左运动)时，电液伺服阀6的P口与A口连通，B口与T口连通，液控阀7的控制腔Ⅰ75通过电液伺服阀6、单向阀Ⅰ4连通液压泵2的出油口，液控阀7的控制腔Ⅱ76通过电液伺服阀6连通主油箱1。因此控制腔Ⅰ75内的油液压力大于控制腔Ⅱ76内的油液压力，液控阀7的阀芯72在压力差的作用下向右运动，进而液控阀7的T口与A口连通，增压缸12的左控制腔122通过液控阀7连通主油箱1。由于增压缸12的右控制腔123始终通过单向阀Ⅰ4连通液压泵2的出油口，因此增压缸12的活塞127在压力差的作用下向左运动，此时被试液压软管18内的油液压缩程度下降或者不再受压，压力降低。

这样，通过增压缸12的活塞127的往复运动实现对被试液压软管18内的油液压力的控制；被试液压软管18内的油液压力通过压力传感器22的检测，并由压力传感器22把信号实时传输给控制器23。

控制器23把压力传感器22的反馈信号与试验指令对比，若反馈信号大于试验指令(即被试液压软管18内油液的实际压力大于试验指令规定的压力)，则控制器23控制电液伺服阀6的阀芯向左运动，进而控制液控阀7的阀芯72向右运动，液控阀7控制增压缸12的活塞127向左运动，进而使得被试液压软管18内油液的压力下降；若压力传感器22的反馈信号小于试验指令(即被试液压软管18内油液的实际压力小于试验指令规定的压力)，则控制器23控制电液伺服阀6的阀芯向右运动，进而控制液控阀7的阀芯72向左运动，液控阀7控制增压缸12的活塞127向右运动，进而使得被试液压软管18内油液的压力上升；这样，液压软管脉冲试验系统可以根据压力传感器22检测到的压力信号对被试液压软管18内的油液压力进行实时调节，实现对液压脉冲的压力闭环反馈控制。因此，通过改变输入控制器23的试验指令，软管液压脉冲试验系统可以对被试液压软管18进行包括水锤波和方波在内的多种等液压脉冲试验，并可实现对脉冲频率和幅值的调节。

二、液压软管脉冲试验的油液温度控制：

增压缸12的高压腔125产生的液压脉冲经过被试液压软管18后(具体步骤如步骤2所述)，当增压缸12的活塞127向右移动时，被试液压软管18内的油液受到挤压并依次通过节流孔17和散热器15后流入高温油箱14；油液通过节流孔17时的压降引起的发热会导致油液温度的上升；通过控制器23对散热器15进行PWM控制(即通过控制器23控制散热器15不断关闭与接通的时间)，可以实现对高温油箱14内的油液温度的控制；通过温度传感器Ⅰ21、温度传感器Ⅱ20检测被试液压软管18的进出口油液的温度，并把信号实时传输给控制器23。

控制器23把温度传感器Ⅰ21、温度传感器Ⅱ20检测到的油液温度的平均值作为被试液压软管18内的油液温度，并把此温度与期望试验温度对比，若被试液压软管18内的油液温度大于期望试验温度，则控制器23控制散热器15的开闭，缩短关闭时间，增加接通时间，即增加散热器15的实际工作时间，进而使得流入高温油箱14的油液的温度下降，然后通过油液的循环最终使得被试液压软管18内的油液温度下降。

若被试液压软管18内的油液温度小于期望试验温度，则控制器23控制散热器15的开闭，增加关闭时间，缩短接通时间，即缩短散热器15的实际工作时间，进而使得流入高温油箱14的油液的温度上升，然后通过油液的循环最终使得被试液压软管18内的油液温度上升。

这样，液压软管脉冲试验系统可以根据温度传感器Ⅰ21、温度传感器Ⅱ20检测到的油液温度对被试液压软管18内的油液温度进行实时调节，实现对被试液压软管18内油液温度的闭环反馈控制，进而维持被试液压软管18内的油液温度在期望试验温度附近。比如，若需要进行油液温度为120℃的液压软管脉冲试验，只需通过控制器23把期望试验温度设定为120℃即可。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.液压软管脉冲试验系统，其特征是：包括液压脉冲加载系统、温度控制系统、被试液压软管连接块Ⅰ(16)、被试液压软管连接块Ⅱ(19)以及控制器(23)；

所述液压脉冲加载系统包括油源(24)、液控阀(7)、电液伺服阀(6)、增压缸(12)、蓄能器Ⅰ(5)和蓄能器Ⅱ(10)；

所述油源(24)包括主油箱(1)、液压泵(2)、单向阀Ⅰ(4)和溢流阀(3)；所述主油箱(1)分别与液压泵(2)的进油口和溢流阀(3)的出油口相连接；所述液压泵(2)的出油口与单向阀Ⅰ(4)的进油口相连接；

所述增压缸(12)包括缸体(126)，所述缸体(126)内设置有活塞(127)，所述活塞(127)与缸体(126)从左到右依次形成储能腔(121)、左控制腔(122)、右控制腔(123)、回油腔(124)和高压腔(125)；

所述储能腔(121)上设置增压缸(12)的B口，所述左控制腔(122)上设置增压缸(12)的A口，所述右控制腔(123)上设置增压缸(12)的P口，所述回油腔(124)上设置增压缸(12)的T口，所述高压腔(125)上设置增压缸(12)的G口；

所述单向阀Ⅰ(4)的出油口分别与液控阀(7)的P口、电液伺服阀(6)的P口、增压缸(12)的P口以及蓄能器Ⅰ(5)的油口相连接；

所述电液伺服阀(6)的A口连接液控阀(7)的X口，电液伺服阀(6)的B口连接液控阀(7)的Y口；

所述增压缸(12)的B口与蓄能器Ⅱ(10)的油口相连接，增压缸(12)的A口与液控阀(7)的A口相连接，增压缸(12)的G口与被试液压软管连接块Ⅰ(16)的油口相连接；增压缸(12)的T口、电液伺服阀(6)的T口、液控阀(7)的T口及溢流阀(3)的出油口均与主油箱(1)相连通；

所述温度控制系统包括节流孔(17)、单向阀Ⅱ(13)、高温油箱(14)和散热器(15)；

所述节流孔(17)的进油口与被试液压软管连接块Ⅱ(19)的油口相连通，节流孔(17)的出油口与散热器(15)的进油口相连通，散热器(15)的出油口与高温油箱(14)相连通；单向阀Ⅱ(13)的进油口与高温油箱(14)相连通，单向阀Ⅱ(13)的出油口与被试液压软管连接块Ⅰ(16)的油口相连通；

所述电液伺服阀(6)的信号输入端与控制器(23)的信号输出端连接；

所述高压腔(125)上设置有压力传感器(22)，所述压力传感器(22)的信号检测端与高压腔(125)的内腔相连通；

被试液压软管连接块Ⅰ(16)上设置有温度传感器Ⅰ(21)；被试液压软管连接块Ⅱ(19)上设置有温度传感器Ⅱ(20)；

压力传感器(22)、温度传感器Ⅰ(21)和温度传感器Ⅱ(20)的信号输出端分别与控制器(23)的信号输入端相连接；所述散热器(16)的信号输入端与控制器(23)的信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的液压软管脉冲试验系统，其特征是：所述液压泵(2)为变量泵或者定量泵的组合；

所述定量泵的组合包括一个定量泵或多个定量泵的组合。

3.根据权利要求2所述的液压软管脉冲试验系统，其特征是：所述增压缸(12)的储能腔(121)与左控制腔(122)之间设有眉毛槽(11)。

4.根据权利要求3所述的液压软管脉冲试验系统，其特征是：高温油箱(14)位于液压软管脉冲试验系统的最上端，所述高温油箱(14)内的油液依靠重力的作用流出。

5.根据权利要求4所述的液压软管脉冲试验系统，其特征是：所述液控阀(7)由阀体(71)、阀芯(72)、弹簧Ⅰ(73)和弹簧Ⅱ(74)组成，阀体(71)与阀芯(72)的左、右端面分别形成控制腔Ⅰ(75)和控制腔Ⅱ(76)，控制腔Ⅰ(75)内设置弹簧Ⅰ(73)，控制腔Ⅱ(76)内设置弹簧Ⅱ(74)，弹簧Ⅰ(73)和弹簧Ⅱ(74)的预压缩量均大于阀芯(72)的行程。

6.根据权利要求5所述的液压软管脉冲试验系统，其特征是：所述被试液压软管连接块Ⅰ(16)的油口与被试液压软管连接块Ⅱ(19)的油口之间连接一根或多根被试验的被试液压软管(18)。

7.根据权利要求6所述的液压软管脉冲试验系统，其特征是：所述左控制腔(122)的油压有效作用面积大于右控制腔(123)的油压有效作用面积与高压腔(125)的油压有效作用面积之和。