CN104500502A - 用于液压缸耐久性试验的实验设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液压缸耐久性试验的实验设备，属于机械制造领域。直线往复驱动单元、侧向力施加单元、泥水喷淋单元、液压缸安装纵向调整单元、液压缸安装角度调整机构分别固定在主体框架上，所述主体框架是由40×40方管焊接而成；所述直线往复驱动单元与液压缸安装纵向调整单元通过试件连接。优点在于：结构简单、新颖，功能丰富，自动化程度高。能够模拟真实使用工况，对液压缸进行耐久性试验。能够以四种频率（2Hz、3Hz、6Hz、10Hz）方案进行试验，也就是直线往复驱动单元中的电机以上述四种频率驱动宽导轨上下往复运动。真实使用工况包括侧向力、泥水喷淋、安装角度等。可靠性高，实用性强。

Description

用于液压缸耐久性试验的实验设备

技术领域

    本发明涉及机械制造领域，特别涉及一种用于液压缸耐久性试验的实验设备。

背景技术

液压缸在自卸车后车厢和驾驶室的举升过程中起到非常重要的作用，液压缸的耐久性关乎车辆的使用性能和使用安全。为了验证液压缸的可靠性，企业开始需要液压缸耐久性试验装置。要求功能丰富，能够较真实的模拟现实使用环境，整机运行可靠，操作方便，成本低廉等特点。

现有的液压缸耐久性试验设备处于开发的初期，有很多不足之处：1.试验方法单一，只能模拟一种使用情况，很难模拟所述的现实使用环境，比如不能模拟雨淋工况，不能模拟有侧向力时的工况，不能模拟液压缸的真实安装角度等。2.对于不同型号的液压缸在试验时工装调整不方便，费时费力。3.自动化程度低，重要的试验参数仍需手工记录，所记录的数据间隔时间长，降低数据分析的准确性。4.设备本身可靠性差，在长时间的震动冲击工况下某些主要部件疲劳破坏，并且螺栓连接处发生松动，导致不能连续完成试验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于液压缸耐久性试验的实验设备，克服了现有液压缸耐久性试验设备的存在的上述问题，且自动化程度高，可靠性高。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

用于液压缸耐久性试验的实验设备，包括主体框架、直线往复驱动单元1、侧向力施加单元2、泥水喷淋单元3、液压缸安装纵向调整单元4、液压缸安装角度调整机构5、触摸屏；所述主体框架是由40×40方管焊接而成，不使用螺栓，防止由于震动产生松动，保证整机可靠性；所述直线往复驱动单元1、侧向力施加单元2、泥水喷淋单元3、液压缸安装纵向调整单元4、液压缸安装角度调整机构5分别固定在主体框架上，直线往复驱动单元1与液压缸安装纵向调整单元4通过试件100连接。

所述的直线往复驱动单元1是：卧式减速电机101通过螺钉固定安装在电机垫板上，同步带轮Ⅰ、Ⅱ102、106内轴孔上开有键槽，并通过键连接与所述卧式减速电机101的轴配合；轴108通过带座轴承107支撑，所述带座轴承107轴向通过轴肩固定，沿轴线旋转通过顶丝固定；所述轴107的两端分别安装同步带轮Ⅱ106及转盘115，轴107与同步带轮Ⅱ106之间通过键连接，轴107与转盘115之间通过螺栓连接，传递扭矩，两同步带轮Ⅰ、Ⅱ102、106之间通过齿形带105连接；通过调整带座轴承107下的垫块204来保证两同步带轮轴线水平；所述转盘115上开有若干螺纹孔，用于调整连杆的安装位置，连杆的另一端与宽导轨111连接，所述连杆由调节筒113和两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ112、114组成；所述宽导轨111在宽导轨滑块109内上下移动，所述宽导轨111一端装有挂销轴110，用于悬挂工件；所述调节筒113两端有螺纹孔，两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ112、114通过外螺纹与其连接；所述连杆与转盘115、宽导轨111、宽导轨滑块109组成曲柄滑块机构，曲柄滑块机构由所述卧式减速电机101驱动同步带轮Ⅰ102及齿形带105，通过轴108将动力传递到曲柄滑块机构；带张紧机构由张紧轴103一端装有轴承，另一端为双轴肩，两轴肩中间较细的轴在张紧固定板104上上下移动，所述张紧固定板104开有长方形的口，所述张紧轴103上下位置通过张紧固定板104上端螺栓旋入长度的长短来调节。

所述的侧向力施加单元2是：减速机201将把手205通过把手转轴212传递进来的转动按照一定减速比减速，并通过侧向力转轴203低转速输出，并带动转轮202旋转，所述转轮202与把手转轴212之间通过键连接；拉压传感器210一端连接钢丝绳，另一端通过钢丝绳连接在抱箍211上；钢丝绳通过滑轮207变向缠绕在转轮202上，所述滑轮207安装在可上下滑动的滑轮安装板208上，所述滑轮安装板208安装在带有导轨206的滑块209上并通过死限位固定；所述滑轮207的调整适用于不同规格的液压缸侧向力的施加；所述减速机201为蜗轮蜗杆减速形式，具有反向自锁，很好的保证了侧向力施加的持久性。

所述的泥水喷淋单元3包括气动隔膜泵302、电磁阀Ⅰ、Ⅱ303、304、喷头301、水箱309、加热器308、温度传感器307、液位传感器305、搅拌气管架306及管路，所述气动隔膜泵302是以气作为动力将水箱309中的泥水供给到各个喷头301，模拟雨淋工况；通过电磁阀Ⅰ、Ⅱ303、304通断气动隔膜泵302的气源来达到控制喷淋的启停；所述加热器308、温度传感器307分别安装在水箱的中下部，并且通过防水接头进行防水；所述温度传感器307测量当前泥水温度，并传送到PLC模拟量模块进行温度控制，此温度范围可经触摸屏设定。所述液位传感器305安装在水箱309的上部，用于测量当前泥水深度，将深度值传送给PLC，当泥水深度低于设定下限将报警，提示添加泥水。泥水的搅拌巧妙的应用气吹的方式，结构简单好用。

所述的液压缸安装纵向调整单元4包括液压缸401、电动泵404、电磁换向阀405、油箱及管路，所述液压缸401缸筒末端安装在U型工装 402上，所述U型工装402固定在主体框架上；所述液压缸401缸杆安装在U型工装Ⅱ403上，U型工装Ⅱ 403安装在移动板504上；由电动泵404提供液压动力驱动液压缸401并且通过电磁换向阀405控制液压缸缸杆的运动方向，从而带动移动板504上下移动，调整试件安装位置。

所述的液压缸安装角度调整机构5是：移动板504安装在滑轨滑块上，可以上下移动，移动平板503安装在移动板504上，并且为了保证强度，增加了三条加强筋。所述移动平板503上安装两根压条502，U型工装Ⅲ501在两压条502之间水平滑动，并且压条502上设有若干螺纹孔，当U型工装Ⅲ501调整到合适的角度通过螺栓夹紧。

本发明通过变频器变频实现以四种不同频率（2Hz、3Hz、6Hz、10Hz）进行试验，尤其是以卧式减速电机101驱动曲柄滑块机构的形式进行试验。应用减速机201带动转轮202并与滑轮207之间配合使用，利用钢丝绳的柔软特性保证侧向力垂直液压缸缸筒。泥水喷淋过程中利用温度传感器307很好的实现对温度的控制，并利用气流对泥水进行搅拌。整个试验的数据记录在触摸屏中，方便读取。利用同步带进行传动，曲柄滑块中连杆的结构是将两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ112、114安装在调节筒113中。下端关节轴承连接宽导轨111，将宽导轨滑块109固定。四支搅拌气管架306中气管成角度安装，产生旋转的水流，有利于泥水的混合。

本发明的有益效果在于：结构简单，构思新颖，使用方便。可以提供四种试验方案，能够以2Hz、3Hz、6Hz、10Hz四种不同转速进行试验，并且操作方便。利用减速机与滑轮配合带动钢丝绳施加侧向力，更方便的调整侧向力的施加位置，更准确的模拟侧向力工况。增加泥水喷淋单元，更真实的模拟雨淋工况。巧妙的应用气流搅拌泥水，大大简化结构，并且解决了搅拌机构防水困难的问题。实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的后视结构示意图；

图4为本发明的直线往复驱动单元立体结构图；

图5为本发明的侧向力施加单元立体结构图；

图6为本发明的水箱及附件结构图。

图中：1、直线往复驱动单元； 100、试件；101、卧式减速电机；102、同步带轮Ⅰ；103、张紧轴；104、张紧固定板；105、齿形带；106、同步带轮Ⅱ；107、带座轴承；108、轴；109、宽导轨滑块；110、挂销轴；111、宽导轨；112、114、关节轴承Ⅰ、Ⅱ；113、调节筒；115、转盘；2、侧向力施加单元；201、减速机；202、转轮；203、侧向力转轴；204、垫块；205、把手；206、导轨；207、滑轮；208、滑轮安装板；209、滑块；210、拉压传感器；211、抱箍；212、把手转轴； 3、泥水喷淋单元；301、喷头；302、气动隔膜泵；303、304、电磁阀；305、液位传感器；306、搅拌气管架；307、温度传感器；308、加热器；309、水箱；4、液压缸安装纵向调整单元；401、液压缸；402、U型工装；403、U型工装Ⅱ；404、电动泵；405、电磁换向阀；5、液压缸安装角度调整机构；501、U型工装Ⅲ；502、压条；503、移动平板；504、移动板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图6所示，本发明的用于液压缸耐久性试验的实验设备，包括主体框架、直线往复驱动单元1、侧向力施加单元2、泥水喷淋单元3、液压缸安装纵向调整单元4、液压缸安装角度调整机构5、触摸屏；所述主体框架是由40×40方管焊接而成，不使用螺栓，防止由于震动产生松动，保证整机可靠性；所述直线往复驱动单元1、侧向力施加单元2、泥水喷淋单元3、液压缸安装纵向调整单元4、液压缸安装角度调整机构5分别固定在主体框架上，直线往复驱动单元1与液压缸安装纵向调整单元4通过试件100连接。

所述的直线往复驱动单元1是：卧式减速电机101通过螺钉固定安装在电机垫板上，同步带轮Ⅰ、Ⅱ102、106内轴孔上开有键槽，并通过键连接与所述卧式减速电机101的轴配合；轴108通过带座轴承107支撑，所述带座轴承107轴向通过轴肩固定，沿轴线旋转通过顶丝固定；所述轴107的两端分别安装同步带轮Ⅱ106及转盘115，轴107与同步带轮Ⅱ106之间通过键连接，轴107与转盘115之间通过螺栓连接，传递扭矩，两同步带轮Ⅰ、Ⅱ102、106之间通过齿形带105连接；通过调整带座轴承107下的垫块204来保证两同步带轮轴线水平；所述转盘115上开有若干螺纹孔，用于调整连杆的安装位置，连杆的另一端与宽导轨111连接，所述连杆由调节筒113和两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ112、114组成；所述宽导轨111在宽导轨滑块109内上下移动，所述宽导轨111一端装有挂销轴110，用于悬挂工件；所述调节筒113两端有螺纹孔，两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ112、114通过外螺纹与其连接；所述连杆与转盘115、宽导轨111、宽导轨滑块109组成曲柄滑块机构，曲柄滑块机构由所述卧式减速电机101驱动同步带轮Ⅰ102及齿形带105，通过轴108将动力传递到曲柄滑块机构；带张紧机构由张紧轴103一端装有轴承，另一端为双轴肩，两轴肩中间较细的轴在张紧固定板104上上下移动，所述张紧固定板104开有长方形的口，所述张紧轴103上下位置通过张紧固定板104上端螺栓旋入长度的长短来调节。

所述的侧向力施加单元2是：减速机201将把手205通过把手转轴212传递进来的转动按照一定减速比减速，并通过侧向力转轴203低转速输出，并带动转轮202旋转，所述转轮202与把手转轴212之间通过键连接；拉压传感器210一端连接钢丝绳，另一端通过钢丝绳连接在抱箍211上；钢丝绳通过滑轮207变向缠绕在转轮202上，所述滑轮207安装在可上下滑动的滑轮安装板208上，所述滑轮安装板208安装在带有导轨206的滑块209上并通过死限位固定；所述滑轮207的调整适用于不同规格的液压缸侧向力的施加；所述减速机201为蜗轮蜗杆减速形式，具有反向自锁，很好的保证了侧向力施加的持久性。

所述的泥水喷淋单元3包括气动隔膜泵302、电磁阀Ⅰ、Ⅱ303、304、喷头301、水箱309、加热器308、温度传感器307、液位传感器305、搅拌气管架306及管路，所述气动隔膜泵302是以气作为动力将水箱309中的泥水供给到各个喷头301，模拟雨淋工况；通过电磁阀Ⅰ、Ⅱ303、304通断气动隔膜泵302的气源来达到控制喷淋的启停；所述加热器308、温度传感器307分别安装在水箱的中下部，并且通过防水接头进行防水；所述温度传感器307测量当前泥水温度，并传送到PLC模拟量模块进行温度控制，此温度范围可经触摸屏设定。所述液位传感器305安装在水箱309的上部，用于测量当前泥水深度，将深度值传送给PLC，当泥水深度低于设定下限将报警，提示添加泥水。泥水的搅拌巧妙的应用气吹的方式，结构简单好用。

所述的液压缸安装纵向调整单元4包括液压缸401、电动泵404、电磁换向阀405、油箱及管路，所述液压缸401缸筒末端安装在U型工装 402上，所述U型工装402固定在主体框架上；所述液压缸401缸杆安装在U型工装Ⅱ403上，U型工装Ⅱ 403安装在移动板504上；由电动泵404提供液压动力驱动液压缸401并且通过电磁换向阀405控制液压缸缸杆的运动方向，从而带动移动板504上下移动，调整试件安装位置。

所述的液压缸安装角度调整机构5是：移动板504安装在滑轨滑块上，可以上下移动，移动平板503安装在移动板504上，并且为了保证强度，增加了三条加强筋。所述移动平板503上安装两根压条502，U型工装Ⅲ501在两压条502之间水平滑动，并且压条502上设有若干螺纹孔，当U型工装Ⅲ501调整到合适的角度通过螺栓夹紧。

本发明通过变频器变频实现以四种不同频率（2Hz、3Hz、6Hz、10Hz）进行试验，尤其是以卧式减速电机101驱动曲柄滑块机构的形式进行试验。应用减速机201带动转轮202并与滑轮207之间配合使用，利用钢丝绳的柔软特性保证侧向力垂直液压缸缸筒。泥水喷淋过程中利用温度传感器307很好的实现对温度的控制，并利用气流对泥水进行搅拌。整个试验的数据记录在触摸屏中，方便读取。利用同步带进行传动，曲柄滑块中连杆的结构是将两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ112、114安装在调节筒113中。下端关节轴承连接宽导轨111，将宽导轨滑块109固定。四支搅拌气管架306中气管成角度安装，产生旋转的水流，有利于泥水的混合。

参见图1至图6所示，本发明的工作过程如下：

接通设备电源，触摸屏与PLC之间通过通讯接口相连，PLC的端子连接相应的继电器，通过继电器控制电磁阀Ⅰ、Ⅱ303、304及电磁换向阀405来达到控制相应执行元件的动作。

下面以具体实验为例进行介绍。将试件100缸杆末端悬挂在挂销轴110上；试件缸筒末端悬挂在U型工装Ⅲ501上，所述U型工装Ⅲ501安装在移动平板503上的两压条502之间，通过螺栓压紧。通过点击触摸屏上显示的“试验台上升”和“试验台下降”控制液压缸401上升和下降，达到合适位置。移动安装在两压502条之间的U型工装Ⅲ501，达到合适的安装角度，用螺钉压紧U型工装Ⅲ501。

设定实验参数：点击触摸屏“参数设定”按钮，进入参数设定模式，分别设定左、右喷淋间歇时间，左、右喷淋实验次数，左、右喷淋时间，左、右实验次数，四种参数。

加热功能：点击触摸屏“开始加热”按钮，设定温度传感器307的上下限。加热器308加热。当泥水温度达到设定上限，加热器308自动停止加热；当泥水温度达到设定下限，加热器308自动开始加热。

根据上述设定的参数，PLC通过控制电磁阀Ⅰ303控制气动隔膜泵302的开启和关闭，从而控制泥水的喷淋。

当水位低于10cm时，报警灯报警，提示缺水。

旋转把手205，通过减速机201减速并驱动侧向力转轴203，从而将钢丝绳缠绕在转轮202上，通过滑轮207变向，使得钢丝绳对液压缸缸筒施加近似垂直方向的力，这个力通过拉压传感器210测出并将模拟量传输到PLC模拟量模块进行转换，最终显示在触摸屏上，达到理想的侧向力时停止旋转把手。

完成上述任务后，进行试验方案的选择：通过触摸屏选择“以2HZ开始”（或“以3HZ开始”、“以6HZ开始”、“以10HZ开始”）进行相应方案的试验。PLC通过相应触点控制变频器对所述卧式减速电机101进行变频控制。通过改变频率来改变电机的转速，从而控制上述直线往复驱动单元400以不同频率进行运动。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于液压缸耐久性试验的实验设备，其特征在于：包括主体框架、直线往复驱动单元（1）、侧向力施加单元（2）、泥水喷淋单元（3）、液压缸安装纵向调整单元（4）、液压缸安装角度调整机构（5）、触摸屏，所述主体框架由方管焊接而成，所述直线往复驱动单元（1）、侧向力施加单元（2）、泥水喷淋单元（3）、液压缸安装纵向调整单元（4）、液压缸安装角度调整机构（5）分别固定在主体框架上，所述直线往复驱动单元（1）与液压缸安装纵向调整单元（4）通过试件（100）连接。

2.根据权利要求1所述的用于液压缸耐久性试验的实验设备，其特征在于：所述的直线往复驱动单元（1）是：卧式减速电机（101）通过螺钉固定安装在电机垫板上，同步带轮Ⅰ、Ⅱ（102、106）内轴孔上开有键槽，并通过键连接与所述卧式减速电机（101）的轴配合；轴（108）通过带座轴承（107）支撑，所述带座轴承（107）轴向通过轴肩固定，沿轴线旋转通过顶丝固定；所述轴（107）的两端分别安装同步带轮Ⅱ（106）及转盘（115），轴（107）与同步带轮Ⅱ（106）之间通过键连接，轴（107）与转盘（115）之间通过螺栓连接，传递扭矩，两同步带轮Ⅰ、Ⅱ（102、106）之间通过齿形带（105）连接；通过调整带座轴承（107）下的垫块（204）来保证两同步带轮轴线水平；所述转盘（115）上开有若干螺纹孔，用于调整连杆的安装位置，连杆的另一端与宽导轨（111）连接，所述连杆由调节筒（113）和两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ（112、114）组成；所述宽导轨（111）在宽导轨滑块（109）内上下移动，所述宽导轨（111）一端装有挂销轴（110），用于悬挂工件；所述调节筒（113）两端设有螺纹孔，两个关节轴承Ⅰ、Ⅱ（112、114）通过外螺纹与其连接；所述连杆与转盘（115）、宽导轨（111）、宽导轨滑块（109）组成曲柄滑块机构，曲柄滑块机构由所述卧式减速电机（101）驱动同步带轮Ⅰ（102）及齿形带（105），通过轴（108）将动力传递到曲柄滑块机构；带张紧机构由张紧轴（103）一端装有轴承，另一端为双轴肩，两轴肩中间较细的轴在张紧固定板（104）上上下移动，所述张紧固定板（104）开有长方形的口，所述张紧轴（103）上下位置通过张紧固定板（104）上端螺栓旋入长度的长短来调节。

3.根据权利要求1所述的用于液压缸耐久性试验的实验设备，其特征在于：所述的侧向力施加单元（2）是：减速机（201）将把手（205）通过把手转轴（212）传递进来的转动按照减速比减速，并通过侧向力转轴（203）低转速输出，并带动转轮（202）旋转，所述转轮（202）与把手转轴（212）之间通过键连接；拉压传感器（210）一端连接钢丝绳，另一端通过钢丝绳连接在抱箍（211）上；钢丝绳通过滑轮（207）变向缠绕在转轮（202）上，所述滑轮（207）安装在可上下滑动的滑轮安装板（208）上，所述滑轮安装板（208）安装在带有导轨（206）的滑块（209）上并通过死限位固定；所述滑轮（207）的调整适用于不同规格的液压缸侧向力的施加；所述减速机（201）为蜗轮蜗杆减速形式，具有反向自锁，保证了侧向力施加的持久性。

4.根据权利要求1所述的用于液压缸耐久性试验的实验设备，其特征在于：所述的泥水喷淋单元（3）包括气动隔膜泵（302）、电磁阀Ⅰ、Ⅱ（303、304）、喷头（301）、水箱（309）、加热器（308）、温度传感器（307）、液位传感器（305）、搅拌气管架（306）及管路，所述气动隔膜泵（302）是以气作为动力将水箱（309）中的泥水供给到各个喷头（301），模拟雨淋工况；通过电磁阀Ⅰ、Ⅱ（303、304）通断气动隔膜泵（302）的气源来达到控制喷淋的启停；所述加热器（308）、温度传感器（307）分别安装在水箱的中下部，并且通过防水接头进行防水，所述液位传感器（305）安装在水箱（309）的上部。

5.根据权利要求1所述的用于液压缸耐久性试验的实验设备，其特征在于：所述的液压缸安装纵向调整单元（4）包括液压缸（401）、电动泵（404）、电磁换向阀（405）、油箱及管路，所述液压缸（401）缸筒末端安装在U型工装（402）上，所述U型工装（402）固定在主体框架上；所述液压缸（401）缸杆安装在U型工装Ⅱ（403）上，U型工装Ⅱ（403）安装在移动板（504）上；由电动泵（404）提供液压动力驱动液压缸（401）并且通过电磁换向阀（405）控制液压缸缸杆的运动方向，从而带动移动板（504）上下移动，调整试件安装位置。

6.根据权利要求1所述的用于液压缸耐久性试验的实验设备，其特征在于：所述的液压缸安装角度调整机构（5）是：移动板（504）安装在滑轨滑块上，移动平板（503）安装在移动板（504）上，所述移动平板（503）上安装两根压条（502），U型工装Ⅲ（501）在两压条（502）之间水平滑动，并且压条（502）上设有若干螺纹孔，调整U型工装Ⅲ（501）并通过螺栓夹紧。