CN103423217B - 一种低噪声的液压负载模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液压技术领域，提供一种低噪声的液压负载模拟装置，包括蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ、截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ及加载液压缸；所述加载液压缸与需要加载的被试液压缸连接；所述蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ，分别与加载液压缸的左、右腔连接；所述截止阀Ⅰ一端与蓄能器Ⅰ油口连接，另一端与外围辅助油源的供油管路连接，所述截止阀Ⅱ一端与蓄能器Ⅱ油口连接，另一端与外围辅助油源的供油管路连接。本发明装置能够实现被试对象的近似线性负载模拟及近似恒值负载模拟，且使用过程中，无需液压泵供油，没有阀门的节流，具有低振动、低噪声、低功率损耗，负载力可方便调节等特点。
Description
技术领域
本发明属于液压技术领域，提供一种低噪声的液压负载模拟装置，特别适用于对负载模拟装置有较高振动噪声要求的试验场合，如向液压系统振动噪声试验提供低噪声的负载模拟。
背景技术
现有液压负载模拟装置（或系统）主要分为有源阀控式加载系统和无源溢流阀式加载系统。阀控式加载系统主要以液压泵提供压力油源，控制阀（比例阀或伺服阀）控制负载大小和方向，例如，中国专利公开号CN102134999A公开的阀控液压负载加载系统、中国专利公开号CN102183700A公开的可控载荷谱液压加载方法及其加载装置、中国专利公开号CN2876751公开的电液伺服阀液压装置。有源阀控式加载系统的缺点是：加载系统存在功耗损失，液压泵提供液压源的同时会给加载系统带来压力脉动和振动噪声，控制阀会产生气蚀噪声和节流噪声，不能满足对负载模拟装置或系统有较高振动噪声要求的场合。而无源溢流阀式加载系统则是通过调节溢流阀、背压阀的压力使加载缸两缸的压力满足加载要求，比如，中国专利公开号CN1858559公开的被动式无源液压加载试验装置，其特点是：加载装置由两个桥式阀组及两个液压缸组成，负载通过溢流阀进行调定，其溢流阀存在节流损失，发热量较大，溢流阀的节流产生的振动噪声也难以满足对负载模拟装置或系统有较高振动噪声要求的场合，且只能实现恒定负载的模拟。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中负载模拟装置本身振动噪声大，干扰被试液压系统进行振动噪声试验的问题。本发明提供了一种低噪声的液压负载模拟装置，该装置可实现近似恒定负载和近似线性负载的模拟，具有振动噪声小、低功耗、负载大小可方便调节等优点。
本发明的目的是通过如下技术措施来实现的：一种低噪声的液压负载模拟装置，包括蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ、截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ、及加载液压缸；所述加载液压缸是液压负载模拟装置的出力部件，与需要加载的被试液压缸连接；所述蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ，分别与加载液压缸的左、右腔连接；本液压负载模拟装置需要外围辅助油源对蓄能器进行充放油，所述截止阀Ⅰ一端与蓄能器Ⅰ油口连接，另一端与外围辅助油源的供油管路连接，所述截止阀Ⅱ一端与蓄能器Ⅱ油口连接，另一端与外围辅助油源的供油管路连接。
该装置还包括短路截止阀，所述短路截止阀的两端分别与加载液压缸左、右两腔连接，当不需要加载时（即空载），该阀打开，当需要加载时，该阀关闭。
该装置还包括截止阀Ⅲ和截止阀Ⅳ；所述截止阀Ⅲ一端与加载液压缸左腔连接，另一端与外围辅助油源的补油管路连接；所述截止阀Ⅳ一端与加载液压缸右腔连接，另一端与外围辅助油源的补油管路连接；外围辅助油源的补油管路指直接与油箱连通、油箱可向管路补油的管路。
该装置还包括气瓶Ⅰ和气瓶Ⅱ，所述气瓶Ⅰ通过气截止阀Ⅰ和蓄能器Ⅰ的气腔连接，所述气瓶Ⅱ通过气截止阀Ⅱ与蓄能器Ⅱ的气腔连接。
本发明低噪声液压负载模拟装置，采用两个蓄能器进行加载时，可模拟随加载液压缸位移变化而近似线性变化的负载力；采用单个蓄能器进行加载时，蓄能器气腔与大容积气瓶连接，可模拟随加载液压缸位移变化而近似恒值的负载力；通过改变蓄能器的充气压力，可以实现不同负载力的模拟。本发明整个加载过程中，无需液压泵供油，没有阀门的节流，具有低振动、低噪声、低功率损耗，负载力可方便调节等特点。
附图说明
图1是本发明的低噪声液压负载模拟装置原理图。
其中：1.加载液压缸、2.蓄能器Ⅰ、3.蓄能器Ⅱ、4.截止阀Ⅰ、5.截止阀Ⅱ、6.短路截止阀、7.气截止阀Ⅰ、8.气截止阀Ⅱ、9.截止阀Ⅲ、10.截止阀Ⅳ、11.气瓶Ⅰ、12.气瓶Ⅱ、13.压力表Ⅰ、14.压力表Ⅱ、15.拉压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本实施例提供一种低噪声的液压负载模拟装置，包括加载液压缸1、蓄能器Ⅰ2、蓄能器Ⅱ3、截止阀Ⅰ4、截止阀Ⅱ5、短路截止阀6、气截止阀Ⅰ7、气截止阀Ⅱ8、截止阀Ⅲ9、截止阀Ⅳ10、气瓶Ⅰ11、气瓶Ⅱ12、压力表Ⅰ13、压力表Ⅱ14、拉压力传感器15。
所述加载液压缸1是液压负载模拟装置的出力部件，与所述拉压力传感器15的一端连接，所述拉压力传感器15的另一端与需要加载的被试系统的被试液压缸连接。所述加载液压缸1的左腔管道A上安装压力表Ⅰ13，所述加载液压缸1的右腔管道B上安装压力表Ⅱ14。
所述蓄能器Ⅰ2和蓄能器Ⅱ3，分别通过管道A和管道B与加载液压缸1的左、右腔连接；本液压负载模拟装置需要外围辅助油源对蓄能器进行充放油，所述截止阀Ⅰ4一端与蓄能器Ⅰ2油口连接，该油口通过管道A与加载液压缸1的左腔连接，所述截止阀Ⅰ4的另一端与外围辅助油源的供油管路连接，所述截止阀Ⅱ5一端与蓄能器Ⅱ3油口连接，该油口通过管道B与加载液压缸1的右腔连接，所述截止阀Ⅱ5的另一端与外围辅助油源的供油管路连接。
所述短路截止阀6的两端分别通过管道A和管道B与加载液压缸左、右腔连接，当不需要加载时（即空载），该阀打开，当需要加载时，该阀关闭。
所述截止阀Ⅲ9一端通过管道A与加载液压缸左腔连接，另一端通过管道与外围辅助油源的补油管路连接；所述截止阀Ⅳ10一端通过管道B与加载液压缸右腔连接，另一端通过管道与外围辅助油源的补油管路连接。
所述气瓶Ⅰ11通过气截止阀Ⅰ7和蓄能器Ⅰ2的气腔连接，所述气瓶Ⅱ12通过气截止阀Ⅱ8与蓄能器Ⅱ3的气腔连接。
液压负载模拟装置需要与外围配套的辅助油源进行连接，辅助油源的供油管路的功能是向蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ进行充油；外围辅助油源的补油管路指直接与油箱连通、油箱可向管路补油的管路，辅助油源的补油管路的功能一是近似恒值加载时，将加载液压缸的一腔与辅助油源的油箱连通；二是向加载液压缸补油，防止管路吸真空。
本实施例低噪声液压负载模拟装置的工作原理如下：
（1）近似线性加载。近似线性加载，即负载模拟装置产生的负载力与被试液压缸的位移呈近似线性关系。由于加载液压缸与被试液压缸直接对接或者通过拉压力传感器15连接，所以加载液压缸与被试液压缸的位移基本一致，所以近似线性加载时，加载力与加载液压缸的位移也呈近似线性关系。
起始状态，除截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ之外的所有截止阀打开。如图1所示，近似线性加载时：第一步，打开气截止阀Ⅰ和气截止阀Ⅱ，对蓄能器进行充压至设定值；第二步，通过被试液压缸将加载液压缸拖动到中间位置；第三步，关闭所有截止阀，打开截止阀Ⅰ，对蓄能器Ⅰ进行充油至设定位置（一般取中间位置即可），关闭截止阀Ⅰ；第四步，关闭所有截止阀，打开截止阀Ⅱ，对蓄能器Ⅱ进行充油至设定位置（一般取中间位置即可），关闭截止阀Ⅱ。
（2）近似恒值加载。近似恒值加载，即负载模拟装置产生的负载力与被试液压缸的位移近似无关，与加载液压缸的位移近似无关。近似恒值加载时，为了减小加载力的变化量，达到尽量“恒值”，最好在蓄能器的气腔连通一个大容量的气瓶，气瓶容量越大，则蓄能器液位变化引起的加载力的变化越小，如果不另外配置气瓶，则需尽量采用大容量的蓄能器。
起始状态，除截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ之外的所有截止阀打开。近似恒值加载时：第一步，打开气截止阀Ⅰ，对蓄能器Ⅰ进行充压至设定值；第二步，打开截止阀Ⅳ10，加载液压缸右腔与外围辅助油源的补油管路连通，被试液压缸将加载液压缸拖动到中间位置；第三步，关闭截止阀Ⅱ、截止阀Ⅲ、短路截止阀，打开截止阀Ⅰ，对蓄能器Ⅰ进行充油至设定位置（一般取中间位置即可），关闭截止阀Ⅰ。若需要进行反向的近似恒值加载，步骤如下：第一步，打开气截止阀Ⅱ，对蓄能器Ⅱ进行充压至设定值；第二步，打开截止阀Ⅲ9，加载液压缸左腔与外围辅助油源的补油管路连通，被试液压缸将加载液压缸拖动到中间位置；第三步关闭截止阀Ⅰ、截止阀Ⅳ、短路截止阀，打开截止阀Ⅱ，对蓄能器Ⅱ进行充油至设定位置（一般取中间位置即可），关闭截止阀Ⅱ。
（3）空载。短路截止阀6打开，则加载液压缸两腔连通，可满足被试系统的空载试验和调试的需要。
（4）蓄能器的容量选择，充气压力设定。
设加载液压缸的总容量为2V0，有效行程L0，工作行程L1，则蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ的容量应该大于2V0×L1/L0。蓄能器的容量应尽量取大。蓄能器的容量确定之后，根据加载力的刚度需要或者最大加载力，选取充气压力值。容量和充气压力选定之后，需对蓄能器工作过程中的压力、温度进行核算，确保满足使用要求，否则需要增大蓄能器的容量重新核算。一般为了便于观察蓄能器的液位，宜选择具有行程指示的活塞式蓄能器。
Claims (1)
1.一种低噪声的液压负载模拟装置，其特征在于：包括蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ、截止阀Ⅰ和截止阀Ⅱ、短路截止阀、截止阀Ⅲ和截止阀Ⅳ、气瓶Ⅰ和气瓶Ⅱ及加载液压缸；所述加载液压缸是液压负载模拟装置的出力部件，与需要加载的被试液压缸连接；所述蓄能器Ⅰ和蓄能器Ⅱ分别与加载液压缸的左、右腔连接；所述截止阀Ⅰ一端与蓄能器Ⅰ油口连接，另一端与外围辅助油源的供油管路连接，所述截止阀Ⅱ一端与蓄能器Ⅱ油口连接，另一端与外围辅助油源的供油管路连接；所述短路截止阀的两端分别与加载液压缸左、右两腔连接；所述截止阀Ⅲ一端与加载液压缸左腔连接，另一端与外围辅助油源的补油管路连接，所述截止阀Ⅳ一端与加载液压缸右腔连接，另一端与外围辅助油源的补油管路连接，所述外围辅助油源的补油管路为直接与油箱连通、油箱可向管路补油的管路；所述气瓶Ⅰ通过气截止阀Ⅰ和蓄能器Ⅰ的气腔连接，所述气瓶Ⅱ通过气截止阀Ⅱ与蓄能器Ⅱ的气腔连接。
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