CN104912873A - 一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置，包括直线导轨、滑动座、固定座，直线导轨上设置沿直线运动的导轨基座，固定座设置于导轨基座上，被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于滑动座上，滑动座设置于固定座上且滑动座沿垂直于直线导轨的方向移动；外力分别作用于固定座和滑动座给被试液压缸活塞分别施加轴向力和侧向力。本发明提供了一种能具体模拟液压缸在侧向力作用下的不同形式受载情况的加载装置，既能模拟液压缸在静止时受侧向力负载的工作情况，又能模拟液压缸在运动时受侧向负载作用的工作情况。

Description

一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置

技术领域

本发明涉及液压缸技术中的试验装备领域，特别是一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置。

背景技术

对于液压缸，在正常使用中都会产生侧向力，但对于不同种类、不同工况下的液压缸，其侧向力的大小与其影响因素亦存在着较大的区别，其造成的危害形式也较为繁多。其常见问题，比如异响、爬动、漏油，甚至结构件的破坏等，可能造成主机系统无法正常工作。而目前，整个行业对液压缸侧向力的研究较少，对液压缸受侧向力的不同形式及受侧向力时出现的危害形式难以准确预知，由此需要一种可靠的侧向力加载装置对液压缸进行工况模拟试验，以确保液压缸质量。

专利号CN201412416Y实用新型专利公开了一种油缸试验装置，具有机架，机架上固定有测试油缸，还具有向液压缸施加侧向力负载的加载装置，该加载装置连接在被试缸活塞杆伸出端，可随液压缸活塞杆的伸出和回缩作往复运动。该油缸试验装置加载装置只包括径向加载装置，即其试验方法只包括液压缸在空载运行时受侧向负载的情况，而液压缸正常工作时禁止施加侧向力，大多数情况下是带载情况下受到侧向力影响，且该侧向力装置施加位置是从下至上施加于活塞杆伸出端，液压缸的实际工作中受侧向力部位多为活塞杆端部的耳环，因此其试验方法及试验装置并不符合实际工况条件。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置，能具体模拟液压缸在侧向力作用下的不同形式的受载情况。

一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置，包括直线导轨、滑动座、固定座，直线导轨上设置沿直线运动的导轨基座，固定座设置于导轨基座上，被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于滑动座上，滑动座设置于固定座上且滑动座沿垂直于直线导轨的方向移动；外力分别作用于固定座和滑动座给被试液压缸活塞分别施加轴向力和侧向力。

本发明采用以下方式进一步实现发明目的：

(1)滑动座包括两个相同的滑块，每一个滑块包括滑动底座和设置于滑动底座上的滑动壁；滑动底座上底面沿直线轨道方向的滑动壁两侧上设置拉杆通孔，滑动底座侧壁上设置贯通滑动底座的销轴通孔，销轴穿过销轴通孔将两个滑块连接并与滑动底座固定，被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于销轴上；滑动壁上端接受外部侧向力；

固定座包括固定滑座和两个相同固定压板；固定滑座设置存放滑动座的滑动座凹槽；每个固定压板盖在滑动座凹槽上，固定压板上设置滑动壁通孔，固定压板下底面设置两根垂直于直线导轨的拉杆；

使用时，滑动座的滑动壁穿过滑动壁通孔，固定座的拉杆穿过滑动座的拉杆通孔，滑动座沿拉杆方向移动。

(2)施加于被试液压缸活塞的侧向力通过侧向压力传感器测量大小。侧向压力传感器位于拉压力传感器装置中，所述拉压力传感器装置包括压力传感器罩、覆盖传感器连接座、侧向压力传感器、传感器连接杆、耳板；

压力传感器罩为圆筒形；覆盖传感器连接座和轮辐式拉压力传感器位于压力传感器罩内；覆盖传感器连接座为圆柱形且上底面设有压力凹槽；侧向压力传感器为轮辐式拉压力传感器，其设置于覆盖传感器连接座下底面上；传感器连接杆上端设置于轮辐式拉压力传感器下底面上；耳板上底面固定于于传感器连接杆下端；工作时，耳板下底面与滑动座滑动壁固连，受外部侧向力作用于压力凹槽。

(3)外部侧向力由加载液压缸施加，加载液压缸位于加载液压缸装置中，所述加载液压缸装置包括后端盖、缸筒、前端盖、法兰、加载缸缸活塞杆；

缸筒中设有加载液压缸；缸筒上端固定于后端盖，缸筒下端固定于前端盖；前端盖下端固定于法兰上；液压缸活塞杆一端穿过法兰、前端盖并伸入缸筒与加载液压缸连接，加载缸活塞杆另一端抵压于压力凹槽的底壁上。

作为本发明的一种改进，法兰固定于加载缸法兰连接板上底面，加载缸法兰连接板下底面通过连接拉杆与固定滑座上底面连接。

作为本发明的另一种改进，加载液压缸装置的后端盖上底面设置测量加载缸活塞杆伸出长度的位移传感器，后端盖侧壁上设置测量加载液压缸压力的压力传感器。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)本发明提供了一种能具体模拟液压缸在侧向力作用下的不同形式受载情况的加载装置，既能模拟液压缸在静止时受侧向力负载的工作情况，又能模拟液压缸在运动时受侧向负载作用的工作情况；(2)侧向力加载装置与液压缸活塞杆伸出端连接，可随液压缸活塞的伸出和回缩作往复运动，只需控制侧向力加载缸压力的大小，便可实现不同侧向力的加载；(3)侧向力加载装置结构紧凑，并且便于调整和拆卸；(4)为研究液压缸受侧向力作用的性能质量提供了相应试验方法和加载装置，使液压缸检测技术更加完善。

下面结合说明书附图对本发明做进一步描述。

附图说明

图1是本发明液压缸侧向力加载装置的整体结构示意图；

图2是本发明液压缸侧向力加载装置的装配示意图；

图3是本发明滑动座的装配立体示意图；

图4是本发明固定座的装配立体示意图；

图5是本发明固定座处于展开状态的装配立体示意图；

图6是本发明轴向连接装置的装配立体示意图；

图7是本发明轴向连接装置处于展开状态的装配立体示意图；

图8是本发明加载液压缸装置的装配示意图；

图9是本发明轴向连接装置的装配示意图。

具体实施方式

结合图1和图2，一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置，包括直线导轨1、滑动座2、固定座3，直线导轨1焊接在导轨安装底面11上，导轨基座12通过螺栓将滑块13固定在平台下方，沿直线导轨1作直线运动的，固定座3设置于导轨基座上，被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于滑动座2上，滑动座2设置于固定座3上且滑动座2沿垂直于直线导轨1的方向移动；外力分别作用于固定座3和滑动座2给被试液压缸活塞分别施加轴向力和侧向力。

结合图3为了实现滑动座2沿垂直于直线导轨1的方向移动，滑动座2包括两个相同的滑块，每一个滑块包括长方体的滑动底座24和设置于滑动底座24上底面的的长杆形滑动壁25，滑动底座24与滑动壁25焊接固定；滑动底座24上底面在滑动壁25两侧沿直线轨道1垂直的方向上设置拉杆通孔21B，内部设有衬套22B；滑动底座24侧壁上设置贯通滑动底座24的销轴通孔21A，连接被试缸的销轴23通过内部衬套22A穿过销轴通孔21A并与滑动底座24铰接固定，被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于销轴23上；滑动壁25上端接受外部侧向力。

结合图4和图5，固定座3包括固定滑座32和两个相同固定压板33；固定滑座32呈U形，固定滑座32的一面侧壁和底面被切割，将固定滑座32凹下去的部位设置为两个存放滑动座2的滑动座凹槽；每个固定压板33盖在相应的滑动座凹槽上，固定压板33与固定滑座32通过螺栓连接；固定压板33上设置滑动壁通孔331，固定压板33下底面设置两根垂直于直线导轨1的拉杆31，滑动拉杆31穿过固定压板33上的圆形通孔332并通过螺栓固定于固定压板33的螺栓通孔321中。

使用时，滑动座2的滑动壁25穿过滑动壁通孔331，固定座3的拉杆31穿过滑动座2的拉杆通孔21B形成移动副，滑动座2沿拉杆31方向移动；被试液压缸活塞杆伸出端的耳环穿过固定滑座32的切口固定于销轴23。

施加于被试液压缸活塞的轴向力和侧向力分别通过轴向压力传感器82和侧向压力传感器43测量大小。

结合图6和图7，侧向压力传感器位于拉压力传感器装置4中，所述拉压力传感器装置4包括压力传感器罩41、覆盖传感器连接座42、侧向压力传感器43、传感器连接杆44、耳板45。压力传感器罩41为圆筒形；覆盖传感器连接座42和轮辐式拉压力传感器43位于压力传感器罩41内；覆盖传感器连接座42为圆柱形且上底面设有压力凹槽421；侧向压力传感器43为轮辐式拉压力传感器，其设置于覆盖传感器连接座42下底面上；传感器连接杆44上端设置于轮辐式拉压力传感器43下底面上；耳板45上底面固定于传感器连接杆44下端；耳板45下底面设置耳环451，耳环451通过销轴46与滑动臂25上的圆形通孔26铰接，外部侧向力作用于压力凹槽421。

结合图9，轴向压力传感器位于轴向连接装置8中，轴向连接装置8包括传感器连接座81、轴向压力传感器82和连接轴83；传感器连接座81一端连接固定座3，另一端设置轴向压力传感器82；轴向压力传感器82为轮辐式拉压力传感器，中心设有连接轴83；连接轴83接受外部轴向力。

结合图8，外部侧向力由加载液压缸施加，加载液压缸位于加载液压缸装置5中，所述加载液压缸装置5包括后端盖51、缸筒52、前端盖53、法兰54、加载缸缸活塞杆55；缸筒52中设有加载液压缸；缸筒52上端固定于后端盖51，缸筒52下端固定于前端盖53；前端盖53下端固定于法兰54上；液压缸活塞杆55一端穿过法兰54、前端盖53并伸入缸筒52与加载液压缸连接，加载缸活塞杆55另一端抵压于压力凹槽421的底壁上。

结合图1、2、4、5，法兰54固定于加载缸法兰连接板35上底面，加载缸法兰连接板35下底面通过连接拉杆34与固定滑座32上底面螺纹连接，连接拉杆34与加载缸法兰连接板35通过锁紧螺母351连接。

结合图1，加载液压缸装置5的后端盖51上底面设置测量加载缸活塞杆55伸出长度的位移传感器7，后端盖51侧壁上设置测量加载液压缸压力的压力传感器6。

液压缸侧向力试验方法

液压缸受侧向力工况的试验方法，该试验方法包括对受载静止状态下的液压缸施加侧向力以及对活塞往复运动中的液压缸施加侧向力两部分，通过一个侧向力加载装置对被试缸进行侧向力加载，该装置安装在直线导轨1上，可随被试缸活塞杆伸出收回一起运动，所述的两个试验内容都是通过同一个加载装置进行试验加载的。

液压缸侧向力静态试验方法

静态试验是对液压缸受载静止时受侧向力负载作用的模拟，输入量为侧向力、轴向力，输出量为侧向偏移量、应变，计算机采集应变片的数据，将应变变化转化为应力—时间曲线。静态试验可对液压缸活塞杆伸出任意长度时进行试验，以下实施方法均以活塞杆伸出最大行程为例；

将被试缸活塞杆伸出端的耳环与两个对称设置滑动座2中间的销轴23连接，将加载缸活塞杆55伸出端与侧向力加载装置的轴向缸连接轴83连接；

液压缸受侧向力作用时，活塞杆与缸筒交界处为危险点，因此将应变片贴于此区域；

开启被试缸液压系统，调节被试缸流量达到最大行程后，保持轴向加载缸固定不动，调节被试缸溢流阀，使被试缸压力维持在工作压力；

开启侧向力加载装置液压系统，通过侧向加载缸5为被试缸提供恒定侧向力负载，保持一段时间，由计算机将采集应变片上的应变变化，经过处理得到应力应变——时间曲线；侧向力加载装置的位移传感器7的数据由计算机采集，经过处理得到被试缸活塞杆伸出端侧向偏移量。输出试验结果为侧向偏移量及应力应变—时间曲线，同时观测被试缸整体外泄漏情况。根据试验要求，通过控制侧向加载缸5上加载力的大小，便可实现调整侧向力大小，重复试验得到几组数据，绘制图表。

液压缸侧向力动态试验方法

动态试验是对液压缸活塞运动中受侧向力负载作用的模拟，被试缸需配置内置位移传感器，输入量为侧向力、轴向力，输出量为侧向偏移量、活塞运动速度—时间曲线；

将被试缸活塞杆伸出端的耳环与滑动座销轴23连接，将加载缸活塞杆55伸出端与侧向力加载装置的轴向缸连接轴83连接；

开启被试缸及轴向加载缸液压系统，使被试缸维持在额定工作压力下往复运动。由于侧向力加载装置随被试缸活塞一起运动会增加轴向摩擦力，因此根据计算机采集轴向轮辐式拉压力传感器82的数据，调节加载缸压力，以抵消摩擦力，达到被试缸工作压力；

开启侧向力加载装置液压系统，通过侧向加载缸5为被试缸提供恒定侧向力负载，观察被试缸活塞在往复运动中的工作情况，对液压缸受侧向力作用中出现的不正常现象进行记录，例如异响、爬动、漏油，甚至结构件的破坏。计算机采集侧向位移传感器7和被试缸位移传感器的数据，径处理后得到输出结果。输出结果为侧向偏移量以及被试缸活塞的速度——时间曲线。重新通过上述调整方法，调节侧向加载刚5的压力，即对被试缸加载不同大小的侧向力，重复试验得到几组数据，绘制图表。

完成液压缸侧向力静、动两项试验后，进行拆检，对液压缸内部零件有无损坏或损坏程度进行考察，例如支撑环、密封圈、缸筒内壁等，综合试验后得到的数据结果对液压缸受侧向力工作时的性能作出评价。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种模拟工况的液压缸侧向力加载装置，包括直线导轨(1)、滑动座(2)、固定座(3)，其特征在于，

直线导轨(1)上设置导轨基座(12)，

固定座(3)设置于导轨基座(12)上，

滑动座(2)设置于固定座(3)上且滑动座(2)沿垂直于直线导轨(1)的方向移动，

被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于滑动座(2)上。

2.根据权利要求1所述的模拟工况的液压缸侧向力加载装置，其特征在于，

滑动座(2)包括两个相同的滑块，每一个滑块包括滑动底座(24)和设置于滑动底座(24)上的滑动臂(25)：

滑动底座(24)一侧底面在滑动臂(25)两侧沿直线轨道(1)垂直方向上设置拉杆通孔(21B)，

滑动底座(24)侧壁上设置贯通滑动底座(24)的销轴通孔(21A)，

销轴(23)穿过销轴通孔(21A)并与滑动底座(24)固定连接，

被试液压缸活塞杆伸出端的耳环固定于销轴(23)上；

固定座(3)包括固定滑座(32)和两个相同固定压板(33)：

固定滑座(32)设置存放滑动座(2)的滑动座凹槽，

每个固定压板(33)固定覆于滑动座凹槽上，

固定压板(33)上设置滑动壁通孔(331)，

固定压板(33)底面和固定滑座(32)之间设置两根垂直于直线导轨(1)的拉杆(31)；

所述滑动座(2)的滑动臂(25)置入滑动臂通孔(331)中，

固定座(3)的拉杆(31)穿过滑动座(2)的拉杆通孔(21B)。

3.根据权利要求2所述的模拟工况的液压缸侧向力加载装置，其特征在于，滑动座(2)一侧设置拉压力传感器装置(4)，所述拉压力传感器装置(4)包括压力传感器罩(41)、置于压力传感器罩(41)内的覆盖传感器连接座(42)和侧向压力传感器(43)，以及传感器连接杆(44)、耳板(45)：

压力传感器罩(41)为圆筒形，

覆盖传感器连接座(42)为圆柱形且上底面设有压力凹槽(421)；

侧向压力传感器(43)为轮辐式拉压力传感器，其设置于覆盖传感器连接座(42)下底面上；

传感器连接杆(44)上端设置于轮辐式拉压力传感器(43)下底面上；

耳板(45)上底面固定于于传感器连接杆(44)下端；

耳板(45)下底面与滑动座(2)滑动壁(25)固连。

4.根据权利要求2所述的模拟工况的液压缸侧向力加载装置，其特征在于，固定座(3)一侧设置轴向连接装置(8)，轴向连接装置(8)包括传感器连接座(81)、轴向压力传感器(82)和连接轴(83)：

传感器连接座(81)一端连接固定座(3)，另一端设置轴向压力传感器(82)；

轴向压力传感器(82)为轮辐式拉压力传感器，中心设有接受外部轴向力的连接轴(83)。

5.根据权利要求3所述的模拟工况的液压缸侧向力加载装置，其特征在于，拉压力传感器装置(4)一侧设置加载液压缸装置(5)，所述加载液压缸装置(5)包括后端盖(51)、缸筒(52)、前端盖(53)、法兰(54)、加载缸缸活塞杆(55)，缸筒(52)中设有加载液压缸；

缸筒(52)上端固定于后端盖(51)上，缸筒(52)下端固定于前端盖(53)上，

前端盖(53)下端固定于法兰(54)上，

液压缸活塞杆(55)一端穿过法兰(54)、前端盖(53)置入缸筒(52)与加载液压缸连接，

加载缸活塞杆(55)另一端抵压于压力凹槽(421)的底壁上。

6.根据权利要求5所述的模拟工况的液压缸侧向力加载装置，其特征在于，法兰(54)固定于加载缸法兰连接板(35)上底面，加载缸法兰连接板(35)下底面通过连接拉杆(34)与固定滑座(32)上底面连接。

7.根据权利要求5所述的模拟工况的液压缸侧向力加载装置，其特征在于，加载液压缸装置(5)的后端盖(51)上底面设置测量加载缸活塞杆(55)伸出长度的位移传感器(7)，后端盖(51)侧壁上设置测量加载液压缸压力的压力传感器(6)。