CN104776066A - 一种柔性杆件振动实验台的液压系统 - Google Patents

一种柔性杆件振动实验台的液压系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种柔性杆件振动实验台的液压系统，此系统包括动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统，动力源液压系统同时与拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统相连，拉伸液压系统与实验台的拉伸载荷装置相连，其中一个推送液压系统与实验台的前后摆动载荷装置相连，另一个推送液压系统与实验台的左右摆动载荷装置相连，扭转液压系统与实验台的扭转载荷装置相连。通过动力源液压系统分别带动拉伸液压系统、两个推送液压系统、扭转液压系统独立工作，实现对实验对象的推、拉、扭功能，通过电液结合的控制，达到比较高的控制精度。同时很容易防止过载，安全系数高。

Description

一种柔性杆件振动实验台的液压系统
技术领域
本发明涉及一种柔性杆件振动实验台的液压系统，尤其能在实验台上对实验对象实现推、拉、扭功能的液压系统。
背景技术
现在很多高校、公司以及工厂有各种各样的项目，而很多项目往往是以实验为基础的，在做实验的过程中如果要对实验对象进行推、拉、扭的动作要求，就需要相应的实验设备来实现相关的功能。很多实验设备往往只具有一种功能，要实现相应的功能就得在多个设备上来回操作，显得很繁琐，而且还不能同一时间完成多个动作要求。而柔性杆件振动实验台的液压系统则弥补了上述的缺陷，不仅满足了力的大小要求，而且还能同时进行几种动作要求。通过电液结合的控制，可以实现行程、速度、时间控制的要求，大大提高了控制精度。同时，液压系统本身的互换性也很强，对于不同的试验参数，只需要更换液压系统的元件就能实现相应的功能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性杆件振动实验台的液压系统，可以实现拉、推、扭的功能，而且各种功能互不干扰，能同时完成多种动作要求。
为了实现上述的技术特征，本发明所采用的技术特征是：一种柔性杆件振动实验台的液压系统，此系统包括动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统，动力源液压系统同时与拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统相连，拉伸液压系统与实验台的拉伸载荷装置相连，其中一个推送液压系统与实验台的前后摆动载荷装置相连，另一个推送液压系统与实验台的左右摆动载荷装置相连，扭转液压系统与实验台的扭转载荷装置相连。
所述动力源液压系统包括单作用叶片泵、过滤器、电磁溢流阀和单向阀，单作用叶片泵由电动机驱动，其吸油口与过滤器的出油口相连，出油口同时与单向阀的进油口和电磁溢流阀的进油口相连。
所述拉伸液压系统包括二位二通电磁换向阀、先导型比例电磁式溢流减压阀、压力继电器、单向节流阀、蓄能器、三位四通电磁换向阀、单杆液压缸和稳压阀，二位二通电磁换向阀的P油口与单向阀的出油口相连，A油口与先导型比例电磁式溢流减压阀的进油口相连，先导型比例电磁式溢流减压阀的出油口同时与压力继电器、单向节流阀的进油口和三位四通电磁换向阀的P油口相连，单向节流阀的出油口与蓄能器相连，三位四通电磁换向阀的A油口与单杆液压缸的有杆腔相连，无杆腔与B油口相连，T油口与稳压阀的进油口相连，稳压阀的出油口与油箱相连。
所述两个推送液压系统包括电磁比例调速阀、压力继电器、三位四通电磁换向阀、液压锁和双杆液压缸，电磁比例调速阀的进油口与单向阀的出油口相连，出油口同时与压力继电器和三位四通电磁换向阀的P油口相连，A油口与液压锁的E油口相连，液压锁的F油口与双杆液压缸的有杆腔相连，液压锁的M油口与双杆液压缸的另外一个有杆腔相连，液压锁的N油口与三位四通电磁换向阀B油口相连，T油口接回油箱。
所述扭转液压系统包括先导型比例电磁式溢流减压阀、三位四通电磁换向阀、单向调速阀和摆动液压缸，先导型比例电磁式溢流减压阀的进油口与单向阀的出油口相连，出油口与三位四通电磁换向阀的P油口相连，A油口与其中一个单向调速阀的E油口相连，单向调速阀的F油口与摆动液压缸的进油口相连，摆动液压缸的出油口与另外一个单向调速阀的M油口相连，单向调速阀的N油口与三位四通电磁换向阀的B油口相连，T油口接回油箱。
所述的液压锁是由两个液控单向阀组成的，所述的三位四通电磁换向阀１３，１７为H型三位四通电磁换向阀。
所述的动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统、扭转液压系统中的元件之间以及系统之间均通过液压油管相连。
O型三位四通电磁换向阀。
所述三位四通电磁换向阀２１为O型三位四通电磁换向阀。
 所述的动力源液压系统能够为拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统提供动力。
所述拉伸液压系统驱动单杆液压缸为拉伸载荷装置提供动力，使柔性杆件承受拉伸载荷。
所述两个推送液压系统分别驱动双杆液压缸，为前后摆动载荷装置和左右摆动载荷装置提供动力，使柔性杆件承受前后摆动载荷和左右摆动载荷。
所述扭转液压系统驱动摆动液压缸为扭转载荷装置提供扭转载荷，使柔性杆件承受扭转载荷。
本发明有如下有益效果：
本发明的液压系统与振动实验台相配合使用，能够通过试验的方式对柔性杆件在承受拉伸、摆动、扭转载荷工况条件下的性能和机理进行研究，通过得到的试验数据能够更好的掌握试验对象的性能，为实践提供理论依据。
其中，动力源液压系统能够为拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统提供动力；拉伸液压系统与实验台的拉伸载荷装置相连，通过驱动单杆液压缸为柔性杆件提供拉伸载荷；其中一个推送液压系统与实验台的前后摆动载荷装置相连，通过驱动双杆液压缸带动柔性杆件实现其前后摆动，进而为其加载前后摆动载荷；另一个推送液压系统与实验台的左右摆动载荷装置相连，通过驱动双杆液压缸带动柔性杆件实现其左右摆动，进而为其加载左右摆动载荷；扭转液压系统与扭转载荷装置相连，通过驱动摆动液压缸带动柔性杆件实现其扭转，进而为其加载扭转载荷。通过上述液压系统的综合作用为振动实验台提供复合式的模拟载荷试验，对柔性杆件进行试验分析，试验之后采集相关的试验数据为进一步的研究提供理论依据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明柔性杆件振动实验台液压系统的结构示意图。
图2为本发明的柔性杆件振动实验台的结构示意图以及油缸位置布置图。
图中：单作用叶片变量泵1、电磁溢流阀2、单向阀3、二位二通电磁换向阀4、先导型比例电磁式溢流减压阀5，20、压力继电器6，12，16、单向节流阀7、蓄能器8、三位四通电磁换向阀9，21、单杆液压缸10、稳压阀11、电磁比例调速阀15，19、三位四通电磁换向阀13，17、摆动液压缸22、过滤器23、液压锁24，25、双杆液压缸14，18、单向调速阀26，27、油箱28、柔性杆件29、拉伸载荷装置101、前后摆动载荷装置140、左右摆动载荷装置180、扭转载荷装置220。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-2，一种柔性杆件振动实验台的液压系统，此系统包括动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统，动力源液压系统同时与拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统相连，拉伸液压系统与实验台的拉伸载荷装置101相连，其中一个推送液压系统与实验台的前后摆动载荷装置140相连，另一个推送液压系统与实验台的左右摆动载荷装置180相连，扭转液压系统与实验台的扭转载荷装置220相连。
进一步的，所述动力源液压系统包括单作用叶片泵1、过滤器23、电磁溢流阀2和单向阀3，单作用叶片泵1由电动机驱动，其吸油口与过滤器23的出油口相连，出油口同时与单向阀3的进油口和电磁溢流阀2的进油口相连。
进一步的，所述拉伸液压系统包括二位二通电磁换向阀4、先导型比例电磁式溢流减压阀5、压力继电器6、单向节流阀7、蓄能器8、三位四通电磁换向阀9、单杆液压缸10和稳压阀11，二位二通电磁换向阀4的P油口与单向阀3的出油口相连，A油口与先导型比例电磁式溢流减压阀5的进油口相连，先导型比例电磁式溢流减压阀5的出油口同时与压力继电器6、单向节流阀7的进油口和三位四通电磁换向阀9的P油口相连，单向节流阀7的出油口与蓄能器8相连，三位四通电磁换向阀9的A油口与单杆液压缸10的有杆腔相连，无杆腔与B油口相连，T油口与稳压阀11的进油口相连，稳压阀11的出油口与油箱28相连。
进一步的，所述两个推送液压系统包括电磁比例调速阀15，19、压力继电器12，16、三位四通电磁换向阀13，17、液压锁24，25和双杆液压缸14，18，电磁比例调速阀15，19的进油口与单向阀3的出油口相连，出油口同时与压力继电器12，16和三位四通电磁换向阀13，17的P油口相连，A油口与液压锁24，25的E油口相连，液压锁24，25的F油口与双杆液压缸14，18的有杆腔相连，液压锁24，25的M油口与双杆液压缸14，18的另外一个有杆腔相连，液压锁24，25的N油口与三位四通电磁换向阀13，17B油口相连，T油口接回油箱28。
进一步的，所述扭转液压系统包括先导型比例电磁式溢流减压阀20、三位四通电磁换向阀21、单向调速阀26，27和摆动液压缸22，先导型比例电磁式溢流减压阀20的进油口与单向阀3的出油口相连，出油口与三位四通电磁换向阀21的P油口相连，A油口与其中一个单向调速阀26的E油口相连，单向调速阀26的F油口与摆动液压缸22的进油口相连，摆动液压缸22的出油口与另外一个单向调速阀27的M油口相连，单向调速阀27的N油口与三位四通电磁换向阀21的B油口相连，T油口接回油箱28。
进一步的，所述的液压锁24，25是由两个液控单向阀组成的，所述的三位四通电磁换向阀13，17为H型三位四通电磁换向阀。
进一步的，所述的动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统、扭转液压系统中的元件之间以及系统之间均通过液压油管相连。
进一步的，所述三位四通电磁换向阀9为O型三位四通电磁换向阀。
进一步的，所述三位四通电磁换向阀21为O型三位四通电磁换向阀。
进一步的，所述的动力源液压系统能够为拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统系统动力。
参见图2，进一步的，所述拉伸液压系统驱动单杆液压缸10为拉伸载荷装置101提供动力，使柔性杆件29承受拉伸载荷。
进一步的，所述两个推送液压系统分别驱动双杆液压缸14，18，为前后摆动载荷装置140和左右摆动载荷装置180提供动力，使柔性杆件29承受前后摆动载荷和左右摆动载荷。
进一步的，所述扭转液压系统驱动摆动液压缸22为扭转载荷装置220提供扭转载荷，使柔性杆件29承受扭转载荷。
下面结合附图对各系统的具体动作进行说明：
拉伸液压系统：单作用叶片泵1的压力油通过单向阀3、二位二通电磁换向阀4、先导型比例电磁式溢流减压阀5和三位四通电磁换向阀9到达单杆液压缸10，单杆液压缸10工作进而拉伸柔性杆件29，对其施加拉伸载荷，当压力达到压力继电器6的设定压力时，二位二通电磁换向阀4得电，通过蓄能器8进行保压，完成保压动作，通过拉伸液压系统提供拉伸载荷。
前后载荷推送液压系统：单作用叶片泵1的压力油通过单向阀3、电磁比例调速阀15、三位四通电磁换向阀13和液压锁24到达双杆液压缸14，双杆液压缸14工作，使柔性杆件29弯曲，当前后摆动载荷装置140碰到挡铁后，液压油的压力升高，当压力达到压力继电器12的设定压力后，三位四通电磁换向阀13得电，使得前后摆动载荷装置140向相反的方向移动，如此往复运动。如果需要进行保压，可以调整压力继电器12的压力设定，当前后摆动载荷装置140碰到挡铁后，液压油的压力升高，达到此时压力继电器12的压力要求，三位四通电磁换向阀13失电，通过液压锁进行保压。
左右载荷推送液压系统：单作用叶片泵1的压力油通过单向阀3、电磁比例调速阀19、三位四通电磁换向阀17和液压锁25到达双杆液压缸18，双杆液压缸18工作，使柔性杆件29弯曲，当左右摆动载荷装置180碰到挡铁后，液压油的压力升高，当压力达到压力继电器16的设定压力后，三位四通电磁换向阀17得电，使得左右摆动载荷装置180向相反的方向移动，如此往复运动。如果需要进行保压，可以调整压力继电器16的压力设定，当前后摆动载荷装置180碰到挡铁后，液压油的压力升高，达到此时压力继电器16的压力要求，三位四通电磁换向阀17失电，通过液压锁进行保压，通过上述的两个推送液压系统提供左右和前后摆动载荷，使杆件产生弯曲变形。
扭转液压系统：单作用叶片泵1的压力油通过单向阀3、先导型比例电磁式溢流减压阀20、三位四通电磁换向阀21和单向调速阀26，27到达摆动液压缸22，摆动液压缸22工作，扭转柔性杆件29，当摆动的角度达到角度传感器设定的角度后，三位四通电磁换向阀21得电，使得摆动液压缸22向相反的方向转动，如此往复运动，从而对柔性杆件29提供扭转载荷。
结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。技术人员均可在不违背本发明的创新点及操作步骤，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。
本发明的装置具体工作原理为：
动力源液压系统为拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统提供动力；拉伸液压系统与实验台的拉伸载荷装置101相连，通过驱动单杆液压缸10为柔性杆件29提供拉伸载荷。
其中一个推送液压系统与实验台的前后摆动载荷装置140相连，通过驱动双杆液压缸14带动柔性杆件29实现其前后摆动，进而为其加载前后摆动力，使其承受一定的弯曲载荷。
另一个推送液压系统与实验台的左右摆动载荷装置180相连，通过驱动双杆液压缸18带动柔性杆件29实现其左右摆动，进而为其加载左右摆动载荷，使其承受一定的弯曲载荷。
扭转液压系统与扭转载荷装置220相连，通过驱动摆动液压缸22带动柔性杆件29实现其扭转，进而为其加载扭转载荷。
通过上述液压系统的综合作用为振动实验台提供复合式的模拟载荷试验，对柔性杆件29进行试验分析，试验之后采集相关的试验数据为进一步的研究提供理论依据。
上述的载荷可以单独加载也可以复合加载，从而对柔性杆件29进行动载荷扭转试验，待该试验机完成试验后，观察柔性杆件的损伤部位、损伤程度、扫描电镜下损伤区域的微观结构以及进行其它力学性能测试，可以更好地对柔性杆件29的力学特性做出评价，对其机械性能和寿命做出更好的评价与预测，大大提高了柔性杆件的检验水平。
本发明的优点：
1、能够输出很大的力，满足实验参数的要求。
2、很容易防止过载，安全系数高。
3、电液结合进行控制，相比单纯的机械控制，控制精度高。
4、此液压系统能够同时满足多种运动的要求，相比于单功能的机械系统来说，具有明显的优势。
5、液压系统的元件更换、连接都很方便。
6、本试验台对于机构的位置合理摆放与机构装置的合理设计，可以实现柔性杆件在拉伸、扭转和弯曲三力联合作用下的运动，并且运动互不干涉，可以分开单独加载也可以多种力联合起来加载，能更好地对柔性杆件的力学特性做出评价，对其机械性能和寿命做出更好的评价与预测。

Claims (10)

1.一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：此系统包括动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统，动力源液压系统同时与拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统相连，拉伸液压系统与实验台的拉伸载荷装置（101）相连，其中一个推送液压系统与实验台的前后摆动载荷装置（140）相连，另一个推送液压系统与实验台的左右摆动载荷装置（180）相连，扭转液压系统与实验台的扭转载荷装置（220）相连。
2.根据权利要求1所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述动力源液压系统包括单作用叶片泵（1）、过滤器（23）、电磁溢流阀（2）和单向阀（3），单作用叶片泵（1）由电动机驱动，其吸油口与过滤器（23）的出油口相连，出油口同时与单向阀（3）的进油口和电磁溢流阀（2）的进油口相连。
3.根据权利要求1所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述拉伸液压系统包括二位二通电磁换向阀（4）、先导型比例电磁式溢流减压阀（5）、压力继电器（6）、单向节流阀（7）、蓄能器（8）、三位四通电磁换向阀（9）、单杆液压缸（10）和稳压阀（11），二位二通电磁换向阀（4）的P油口与单向阀（3）的出油口相连，A油口与先导型比例电磁式溢流减压阀（5）的进油口相连，先导型比例电磁式溢流减压阀（5）的出油口同时与压力继电器（6）、单向节流阀（7）的进油口和三位四通电磁换向阀（9）的P油口相连，单向节流阀（7）的出油口与蓄能器（8）相连，三位四通电磁换向阀（9）的A油口与单杆液压缸（10）的有杆腔相连，无杆腔与B油口相连，T油口与稳压阀（11）的进油口相连，稳压阀（11）的出油口与油箱（28）相连。
4.根据权利要求1所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述两个推送液压系统包括电磁比例调速阀（15，19）、压力继电器（12，16）、三位四通电磁换向阀（13，17）、液压锁（24，25）和双杆液压缸（14，18），电磁比例调速阀（15，19）的进油口与单向阀（3）的出油口相连，出油口同时与压力继电器（12，16）和三位四通电磁换向阀（13，17）的P油口相连，A油口与液压锁（24，25）的E油口相连，液压锁（24，25）的F油口与双杆液压缸（14，18）的有杆腔相连，液压锁（24，25）的M油口与双杆液压缸（14，18）的另外一个有杆腔相连，液压锁（24，25）的N油口与三位四通电磁换向阀（13，17）B油口相连，T油口接回油箱（28）。
5.根据权利要求1所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述扭转液压系统包括先导型比例电磁式溢流减压阀（20）、三位四通电磁换向阀（21）、单向调速阀（26，27）和摆动液压缸（22），先导型比例电磁式溢流减压阀（20）的进油口与单向阀（3）的出油口相连，出油口与三位四通电磁换向阀（21）的P油口相连，A油口与其中一个单向调速阀（26）的E油口相连，单向调速阀（26）的F油口与摆动液压缸（22）的进油口相连，摆动液压缸（22）的出油口与另外一个单向调速阀（27）的M油口相连，单向调速阀（27）的N油口与三位四通电磁换向阀（21）的B油口相连，T油口接回油箱（28）。
6.根据权利要求4所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述的液压锁（24，25）是由两个液控单向阀组成的，所述的三位四通电磁换向阀（13，17）为H型三位四通电磁换向阀。
7.根据权利要求1所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述的动力源液压系统、拉伸液压系统、两个推送液压系统、扭转液压系统中的元件之间以及系统之间均通过液压油管相连。
8.根据权利要求3所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述三位四通电磁换向阀（9）为O型三位四通电磁换向阀。
9.根据权利要求5所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述三位四通电磁换向阀（21）为O型三位四通电磁换向阀。
10.根据权利要求1所述的一种柔性杆件振动实验台的液压系统，其特征在于：所述的动力源液压系统能够为拉伸液压系统、两个推送液压系统和扭转液压系统提供动力；
所述拉伸液压系统驱动单杆液压缸（10）为拉伸载荷装置（101）提供动力，使柔性杆件（29）承受拉伸载荷；
所述两个推送液压系统分别驱动双杆液压缸（14，18），为前后摆动载荷装置（140）和左右摆动载荷装置（180）提供动力，使柔性杆件（29）承受前后摆动载荷和左右摆动载荷；
所述扭转液压系统驱动摆动液压缸（22）为扭转载荷装置（220）提供扭转载荷，使柔性杆件（29）承受扭转载荷。
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