CN103712787B - 压力循环寿命试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力循环寿命试验系统及方法，其典型实施方案包括：提供振动台作为动力源，并提供液压缸作为传动元件，在所述液压缸内设有活塞，该活塞经活塞杆与振动台的运动部件传动连接，且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充空气，而将位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，并在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中填充水；以及，启动振动台，通过振动台运动部件的运动，使填充于液压缸和蓄压器液腔内的水对蓄压器气腔产生挤压，形成压力脉动。本发明可方便地通过对振动台输出位移和频率的调整，适应不同的压力脉动幅值和频率，保证压力脉动有较高的控制精度，并且所采用系统结构简单，组装维护成本低，易于操作。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种模拟火箭燃料输送管道中的压力波动，并用以考核管道上蓄压器疲劳性能的试验装置及方法。
背景技术
火箭燃料输送管道中的压力脉动的严酷等级由脉动幅值，平衡压力和脉动频率构成，其模拟介质通常为水。目前，电磁式振动台配合振动控制仪，可精确地实现预定交变频率和位移幅值，也能提供较大的推力。然而，振动台提供的精确位移控制无法直接运用到压力脉动模拟试验。同时，对于大部分的液压疲劳试验设备，可通过执行元件传动，压缩蓄压器膜盒气腔，实现脉动幅值，但由于压力脉动的要求及蓄压器的结构特点，也较难直接运用。
发明内容
鉴于现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种压力循环寿命试验系统及方法。
为实现前述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种压力循环寿命试验系统，包括振动台和液压缸，其中，所述液压缸内设有活塞，所述活塞经活塞杆与振动台的运动部件传动连接，并且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充有可压缩流体介质，而位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，且在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中还填充有不可压缩的流体介质。
较为优选的，所述压力循环寿命试验系统还可包括：至少用以调节所述液压缸内腔和/或蓄压器液腔中的不可压缩的流体介质的压力的补水加压器。
较为优选的，所述压力循环寿命试验系统还可包括：至少用以检测和调节所述液压缸内腔中的不可压缩的流体介质和/或可压缩流体介质的压力和/或振动台台体气囊内气压的压力监控系统。
一种压力循环寿命试验方法，包括：
提供振动台作为动力源，
提供液压缸作为传动元件，在所述液压缸内设有活塞，该活塞经活塞杆与振动台的运动部件传动连接，且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充可压缩流体介质，而将位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，并在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中填充不可压缩的流体介质；
以及，启动振动台，通过振动台运动部件的运动，使填充于液压缸和蓄压器液腔内的不可压缩的流体介质对蓄压器气腔产生挤压，形成压力脉动。
较为优选的，该方法还包括：
以补水加压器至少调节所述液压缸内腔和/或蓄压器液腔中的不可压缩的流体介质的压力，和/或，以压力监控系统至少检测和调节所述液压缸内腔中的不可压缩的流体介质和/或可压缩流体介质的压力和/或振动台台体气囊内气压，使蓄压器液腔内的流体压力达到设定数值，并使振动台的运动部件基本处于平衡位置。
进一步的，所述液压缸通过安装架与振动台台体固定连接。
优选的，所述活塞杆直接与所述振动台的动圈连接，且所述活塞杆与所述动圈同轴设置。
进一步的，所述振动台的运动部件上还可设置有加速度传感器，所述加速度传感器与所述振动台的控制系统连接。
与现有技术相比，本发明至少具有如下积极效果：可以精确地实现压力脉动，并可根据不同测试需求，方便地调节液腔平衡压力，对振动台的静负荷要求较低，并且，所采用系统结构简单，组装维护成本低。
附图说明
图1是本发明的一较佳实施例中一种压力循环寿命试验系统的结构示意图；
图2是本发明的一较佳实施例中一种压力循环寿命试验系统的工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图和相应实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明的一个方面提供了一种压力循环寿命试验方法，包括：
提供振动台作为动力源，
提供液压缸作为传动元件，在所述液压缸内设有活塞，该活塞经活塞杆与振动台的运动部件传动连接，且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充可压缩流体介质，而将位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，并在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中填充不可压缩的流体介质；
以及，启动振动台，通过振动台运动部件的运动，使填充于液压缸和蓄压器液腔内的不可压缩的流体介质对蓄压器气腔产生挤压，形成压力脉动。
相应的，本发明的另一个方面提供了一种压力循环寿命试验系统，包括振动台和液压缸，其中，所述液压缸内设有活塞，所述活塞经活塞杆与振动台的运动部件传动连接，并且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充有可压缩流体介质，而位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，且在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中还填充有不可压缩的流体介质。
并且，在本发明中，较为优选的，还以补水加压器至少调节所述液压缸内腔和/或蓄压器液腔中的不可压缩的流体介质的压力，和/或，以压力监控系统至少检测和调节所述液压缸内腔中的不可压缩的流体介质和/或可压缩流体介质的压力和/或振动台台体气囊内气压，使蓄压器液腔内的流体压力达到设定数值，并使振动台的运动部件基本处于平衡位置。
进一步的，在本发明中，还可在振动台的运动部件上设置加速度传感器，并将所述加速度传感器与所述振动台的控制系统连接，以实时监控振动台的运行状况，并及时通过控制系统进行调整。
前述的不可压缩的流体介质可采用水、液压油等，优选采用水。
前述的可压缩的流体介质可采用各类气体，例如空气。
前述液压缸系采用非标准液压缸，但其结构已如前文揭示。并且，该液压缸可以任何习知方式固定，但优选与振动台台体固定连接。
前述的振动台可选用电动振动台等，但不限于此，而所述的振动台运动部件可包括动圈等。
请参阅图1所示系本发明的一典型实施例，其涉及的一种压力循环寿命试验系统可包括电动振动台1、振动控制系统、压力监控系统2、加速度传感器和液压缸3（非标）等，其中，所述液压缸3系通过安装架4与振动台台体11固定连接，并且，该活塞杆31系直接与所述振动台的动圈12连接，且所述活塞杆31与所述动圈12同轴设置。而对于具有较大膜盒容积的蓄压器，还可配设补水加压器5等。
前述液压缸3采用非标液压缸，活塞一侧为空气，另一侧为水，并更换液腔端法兰，法兰出口通径扩大，且侧开口改为上开口。
再请参阅图2，在以该压力循环寿命试验系统进行压力循环寿命试验时，通过振动台带动液压缸活塞杆产生定频振动，以蓄压器液腔及连接管路中的水为传动介质，产生压力脉动。假定蓄压器6气腔中的气体为理想气体，液腔中的水为不可压缩流体，则振动台的位移可通过蓄压器压力脉动所需的体积变化量来初步估算，具体如下：
根据理想气体等温变化定律，即
蓄压器气腔体积发生变化，即伸长和缩短时，内部压力达到试验所需的压力脉动幅值。
其中为蓄压器气腔面积，为蓄压器气腔初始高度。则振动台的输出位移为
其中，为液压缸内腔面积。
在调试过程中，可根据理论计算结果，在控制仪中设定试验条件如下，进行预实验，并根据实际脉动幅值对d进行微调，达到试验要求。
| 频率（Hz） | 位移（mm） | 次数 |
| f | d | ≥10000 |
该液压脉冲试验系统的使用步骤如下：
1、将液压缸的安装架4固定到振动台1上，之后将液压缸安装到安装架上；
2、将蓄压器6液腔连接到液压缸液腔的输出管路；
3、安装压力传感器21，启动压力监控系统；
4、通过液压缸气腔及振动台台体气囊（或补水加压器）的协调加压，保证液腔压力达到要求值，且动圈基本位于平衡位置；
5、安装加速度传感器7，设置定频振动的控制参数，待所有设备检查无误后，启动振动系统；
6、根据压力脉动幅值，调整振动台的位移幅值；
7、压力脉动幅值达到试验要求后，正式进行试验；
8、试验过程中，用压力传感器，特别是脉动压力传感器测量蓄压器液腔和气腔的压力变化，直至试验结束。
基于前述设计，使得该液压脉冲试验系统具有下列优点：
（a）采用振动台实现定频振动，并作为压力传动的动力源，可通过简单调整定频振动的位移幅值，而准确实现设定的压力脉动幅值。
（b）采用具有简单结构的液压缸实现振动台与蓄压器之间的连接传动，特别是通过加大液压缸的出口通径，保证了传动过程有足够的流量，提高高频传递效率。
（c）液压缸的活塞两端内腔介质，一端为空气，另一端为水。通过调节空气内腔（气腔）中的压力，平衡液腔中一部分压力，实现该试验系统的压力自平衡。
（d）通过液压缸气腔及振动台台体气囊的协调加压，实现试验装置液腔中脉动平衡压力的调整，减小试验系统对振动台的静载荷。
需要指出的是，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (6)
1.一种压力循环寿命试验系统，其特征在于包括：
振动台和液压缸，所述液压缸内设有活塞，所述活塞经活塞杆直接与所述振动台的动圈连接，所述活塞杆与所述动圈同轴设置，并且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充有可压缩流体介质，而位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，且在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中还填充有不可压缩的流体介质；
用以调节所述液压缸内腔和/或蓄压器液腔中的不可压缩的流体介质的压力的补水加压器；
以及，用以检测和调节所述液压缸内腔中的不可压缩的流体介质和/或可压缩流体介质的压力和/或振动台台体气囊内气压的压力监控系统。
2.根据权利要求1所述的压力循环寿命试验系统，其特征在于：所述液压缸通过安装架与振动台台体固定连接。
3.根据权利要求1所述的压力循环寿命试验系统，其特征在于：所述振动台的运动部件上还设置有加速度传感器，所述加速度传感器与所述振动台的控制系统连接。
4.一种压力循环寿命试验方法，其特征在于包括：
提供振动台作为动力源，
提供液压缸作为传动元件，在所述液压缸内设有活塞，该活塞经活塞杆与所述振动台的动圈连接，所述活塞杆与所述动圈同轴设置，且在位于活塞的靠近振动台一侧的液压缸内腔填充可压缩流体介质，而将位于活塞另一侧的液压缸内腔与蓄压器液腔连通，并在该位于活塞另一侧的液压缸内腔和蓄压器液腔中填充不可压缩的流体介质；
以补水加压器调节所述液压缸内腔和/或蓄压器液腔中的不可压缩的流体介质的压力，和/或，以压力监控系统检测和调节所述液压缸内腔中的不可压缩的流体介质和/或可压缩流体介质的压力和/或振动台台体气囊内气压，使蓄压器液腔内的流体压力达到设定数值，并使振动台的运动部件基本处于平衡位置；
以及，启动振动台，通过振动台运动部件的运动，使填充于液压缸和蓄压器液腔内的不可压缩的流体介质对蓄压器气腔产生挤压，形成压力脉动。
5.根据权利要求4所述的压力循环寿命试验方法，其特征在于：所述液压缸通过安装架与振动台台体固定连接。
6.根据权利要求4所述的压力循环寿命试验方法，其特征在于：在所述振动台的运动部件上还设置有加速度传感器，所述加速度传感器与所述振动台的控制系统连接。
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