CN104913986B - 小型液压缓冲器冲击试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型液压缓冲器冲击试验方法及装置，其特征是按如下步骤进行：首先将液压缓冲器呈直立固定设置，其缓冲杆竖直向上；与液压缓冲器处在同一竖直线上，处在液压缓冲器上方的设定高度上设置冲击负载；然后将冲击负载以自由落体的方式呈落锤冲击在液压缓冲器上；利用高速摄像机获取液压缓冲器在缓冲过程中的多幅不同缓冲状态的图像；最后对于所获取的图像，采用二分法进行分析统计出缓冲过程中拍摄的图片张数，以图片张数除以高速摄像机的拍摄帧率获得液压缓冲器的缓冲时间。本发明通过测量小型液压缓冲器的缓冲时间来进一步得出机械系统的作动时间，从而判断液压缓冲器的缓冲性能，其方法简单，试验结果准确。

Description

小型液压缓冲器冲击试验方法及装置

技术领域

本发明涉及一种液压缓冲器缓冲性能的试验方法及装置，特别是一种用来测量小型液压缓冲器，如RB0604、RJ0805等系列的缓冲时间的落锤式冲击试验方法及装置。

背景技术

在机械传动和流体传动中，冲击现象经常出现。譬如高速往复运动的气缸活塞杆，在行程末端会对缸盖产生很大的冲击力，当气缸内部的缓冲能力不足时，需在外部设置液压缓冲器，以避免气缸使用寿命的降低。优良的液压缓冲器，其缓冲性能需与外部机械系统匹配，最大限度的减少机械系统的冲击，以提高机械系统运行平稳性和使用寿命。为此，需开发检测液压缓冲器缓冲性能的试验装置，以对其缓冲性能进行物理实验，通过实际测量结果，为液压缓冲器的用户选型和最优设计提供依据。

现有技术大多是研究缓冲器的冲击速度、加速度以及冲击过程中力和位移值等。速度、加速度和力都是比较抽象的数据，测试的难度系数高，很难精确，而且要借助各种数学模型和仿真软件，试验过程复杂。位移相比较而言，比较容易测量和精确，但是仍然不够直观的反映缓冲器的缓冲性能。

此外，现有技术中液压缓冲器性能试验装置中，液压缓冲器的升放装置在提升时采用伺服电机加丝杆传动的方式，释放时采用电磁吸盘进行控制，其不仅结构复杂，而且在冲击试验过程中，当液压缓冲器活塞杆到达行程末端时，冲击负载撞击缓冲器的限位器部分，导致在重复性试验时，其检测结果产生偏差，影响了缓冲器的使用寿命。试验装置中测控部分以工业控制计算机为其核心，并设置力传感器、光纤传感器、激光位移传感器等各种传感器件进行测试，配合设置各种电路模块实现对输入输出信号的转换，这样的测控方式过程复杂、精度难以保证。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种小型液压缓冲器冲击试验方法及装置，通过测量小型液压缓冲器的缓冲时间来进一步得出机械系统的作动时间，从而判断液压缓冲器的缓冲性能与机械系统是否相匹配，以及能否最大限度地降低冲击力，获得准确的试验结果。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明小型液压缓冲器冲击试验方法的特点是按如下步骤进行：

a、将液压缓冲器呈直立固定设置，其缓冲杆竖直向上；与所述液压缓冲器处在同一竖直线上，处在液压缓冲器上方的设定高度上设置冲击负载；

b、将冲击负载以自由落体的方式呈落锤冲击在液压缓冲器上；利用高速摄像机获取液压缓冲器在缓冲过程中的多幅不同缓冲状态的图像；

c、对于所获取的图像，采用二分法进行分析统计出缓冲过程中拍摄的图片张数，以所述图片张数除以高速摄像机的拍摄帧率获得液压缓冲器的缓冲时间。

本发明小型液压缓冲器冲击试验装置的结构特点是：

设置由两侧立杆和连接在两侧立杆顶端的横梁构成的门型机架，在所述机架中，处在机架的下部，位于两侧立杆之间呈水平固定设置有夹板，直立在支承台上的安装棒夹持在所述夹板中；在所述横梁上利用顶部吊环悬挂有定滑轮，绕过所述定滑轮的钢丝绳一端由外力牵拉，另一端呈垂悬吊挂冲击负载；所述冲击负载固定设置在呈水平的滑动杆上，所述滑动杆利用两端滑块以所述机架的两侧立杆为导向杆，可以沿所述两侧立杆竖向自由滑动；

在所述安装棒的顶部设置“T”型安装位，液压缓冲器的固定座安装在所述“T”型安装位中，所述液压缓冲器的顶部限位端面与所述安装棒的顶面齐平，使所述液压缓冲器的缓冲杆凸伸在安装棒的顶面上；设置所述冲击负载、液压缓冲器以及安装棒是处在同一竖直线上；

设置测控模块，包括用于获取液压缓冲器在缓冲过程中的多幅不同缓冲状态的图像的高速摄像机。

本发明小型液压缓冲器冲击试验装置的结构特点也在于：所述高速摄像机是指拍摄帧率最高为140万fps，曝光时间最短为300ns的摄像机。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明通过测量液压缓冲器的缓冲时间来研究液压缓冲器的缓冲性能，通过设置不同的冲击负载和冲击高度的冲击条件组合得到缓冲时间，可以进一步得到液压缓冲器在不同冲击条件下的缓冲规律，从而判断液压缓冲器能否达到降低冲击的理想效果。相较于现有技术研究液压缓冲器的冲击速度、加速度以及冲击过程中力和位移值等值，容易测量，直观精确。

2、本发明采用高速摄像机获取图像，对于小型液压缓冲器很短的缓冲过程设置以千或万计的拍摄帧率，所获取的成千上万的图片可以精确记录冲击过程，相对于现有技术中采用工控机控制信号输入输出，以及利用通过各类传感器来测试缓冲性能，本发明方法配置简单、操作方便、适应性好、精度高并且可靠性好。

3、本发明试验方法中，针对大量微小变化的图片，采用二分法选择图片进行比较分辨，得出缓冲过程的开始帧数和结束帧数，从而得到缓冲过程的图片张数，由此，进而获得缓冲时间，其计算方法极为简单，相对于现有技术采用仿真软件及建立数学模型来分析数据，方法简便，工作量小，工作效率高，测试结果精确可靠。

4、本发明试验装置中利用定滑轮装置手动完成冲击负载的提升和释放，对于小质量冲击负载，相比于现有技术的伺服电机加丝杠提升、电磁吸盘释放的升放装置，其结构简单、无需任何趋使能源，成本低、操作方便。

5、本发明试验装置中利用机架中两侧立杆作为导向，确保了冲击负载的竖直运动，使得冲击负载位于液压缓冲器正上方，其结构简单、性能可靠。

6、本发明试验装置中液压缓冲器的安装结构可以保证液压缓冲器的竖直安装，使其在冲击过程中不发生轴向移动或径向偏移，并且有效避免在缓冲行程末端冲击负载对液压缓冲器造成的破坏，其动作过程安全可靠，安装方式简单有效。

附图说明

图1是本发明中试验装置整体结构示意图。

图2a和图2b分别为本发明试验装置中安装棒的主视图与左视图。

图3是本发明试验装置中测控模块示意图。

图4a和图4b分别是本发明试验过程中缓冲开始和缓冲结束示意图。

图5是本发明试验方法中二分法统计过程流程图。

图中标号：1定滑轮；2钢丝绳；3两侧立杆；4小吊环；5支承台；6夹板；7安装棒；8液压缓冲器；9滑块；10滑动杆；11冲击负载；12顶部吊环；13机架；14测控模块；14-1高速摄像机；14-2大头灯；14-3游标卡尺；14-4数据传输线；14-5笔记本电脑。

具体实施方式

本实施例中小型液压缓冲器是指RB0604、RJ0805等系列产品。

参见图1、图2a和图2b，本实施例中小型液压缓冲器冲击试验装置的结构形式是：

设置由两侧立杆3和连接在两侧立杆3顶端的横梁构成的门型机架13，在机架13中，处在机架13的下部，位于两侧立杆之间呈水平固定设置有夹板6，直立在支承台5上的安装棒7夹持在夹板6中，夹板6可以设置为相互平行的上下两道，夹板6利用两端卡箍和螺栓与两侧立杆3固定连接，以保证液压缓冲器竖直安装，并且在冲击过程中不发生轴向移动或径向偏移；在横梁上利用顶部吊环12悬挂有定滑轮1，绕过定滑轮1的钢丝绳2一端由外力牵拉，另一端呈垂悬吊挂冲击负载11，具体是在冲击负载11的顶部螺纹连接有小吊环4，钢丝绳2的绳端固定连接在小吊环4上；冲击负载11固定设置在呈水平的滑动杆10上，滑动杆10利用两端滑块9以机架3的两侧立杆为导向杆，滑块9带动滑动杆10可以沿两侧立杆上竖向自由滑动。

图2a所示，本实施例中在安装棒7的顶部设置“T”型安装位，液压缓冲器8的固定座通过螺纹固定连接安装在“T”型安装位中，液压缓冲器8的顶部限位端面与安装棒7的顶面齐平，使液压缓冲器8的缓冲杆凸伸在安装棒7的顶面上，这一形式是利用安装棒7的顶面使液压缓冲器8得到保护，在缓冲行程末端不遭受过冲击，如图4b为缓冲结束的状态；为了保证动作准确可靠，设置冲击负载11、液压缓冲器8以及安装棒7是处在同一竖直线上。

图1和图3所示，本实施例中设置测控模块14，包括用于获取液压缓冲器8在缓冲过程中的多幅不同缓冲状态的图像的高速摄像机14-1，对于缓冲过程特别微小的液压缓冲器，为了保证试验精度，要求高速摄像机14-1的拍摄帧率最高可达140万fps，曝光时间最短可达300ns。高速摄像机的帧率是可以调节的，根据缓冲过程来调节不同帧率，缓冲过程短就把帧率设置大些，缓冲过程长就把帧率设置小些，这里缓冲过程的长短可以根据冲击条件和液压缓冲器的缓冲杆长度大致判断。

将游标卡尺14-3的两个内量爪设置在所需冲击高度的数值处，拧紧紧固螺钉，竖直放置，一个内量爪的外端面与安装棒7的顶面接触，另一个内量爪的外端面与冲击负载11底部端面接触，由游标卡尺14-3为图像中冲击负载11的冲击高度进行尺寸标定。其中冲击负载11的质量和冲击高度，是在不超过选定的液压缓冲器8最大吸收能力的条件下确定，是一组动态组合值。

图3中所示，具体实施中测控模块14还包括有：为图像提供光照的大头灯14-2、数据传输线14-4和笔记本电脑14-5，利用高速摄像机记录液压缓冲器的缓冲过程；大头灯14-2与高速摄像机14-1放置在同一侧，利用大头灯为冲击局部提供良好的照明条件，利用游标卡尺14-3确定好冲击高度后即移走，以免阻碍冲击负载11的释放，笔记本电脑14-5通过数据传输线14-4与高速摄像机14-1连接，用以控制输入输出信号，并通过高速摄像机软件输出冲击过程图片。

具体实施中，针对选定的小型液压缓冲器8，确定冲击负载11的质量和冲击高度；手动拉动钢丝绳2使冲击负载11保持在设定的冲击高度上，使用游标卡尺14-3测量并确认冲击高度，冲击负载11处在液压缓冲器8正上方；为了使拍摄出的图片带有标记，以利清晰可辨，在液压缓冲器的缓冲杆的顶端安放并粘贴一张上纸片，在安装棒7的顶部端面安放并粘贴一张下纸片，为利于在图片中的辨别，使上纸片比下纸片略小一些，使两者在图片中清晰可辨。

调整高速摄像机14-1的高度及镜头焦距，设置高速摄像机为设定的分辨率、曝光时间以及拍摄帧率，并使冲击负载11及液压缓冲器8能清晰地显示在相应的显示屏中。

手动释放钢丝绳，使冲击负载11自由下落并撞击液压缓冲器8的缓冲杆；与此同时由高速摄像机14-1记录下液压缓冲器8的完整的缓冲过程，利用笔记本电脑显示所获取的冲击过程中的图片；对于每组设定的冲击负载质量和冲击高度重复若干冲击试验，对于每一次重复性实验，分别由高速摄像机获得图片，并对各图片编排序号，以便进行数据处理。

图片处理过程：采用二分法按如下方式进行人工处理，处理过程如图5所示流程。

选取一组试验中冲击负载与液压缓冲器的缓冲杆尚未接触的一张图片并标记为图A，间隔序号选取处在图A序号之后的一张图片标记为图B，比较图A和图B中上纸片是否发生变化，若无变化则表明图B中冲击负载与缓冲杆仍然无接触，继续同样的方法进行选取，并将最新选取的图片标记为图B，直至在图A与图B之间上纸片发生变化，则表明在图B中冲击负载与缓冲杆已经接触，缓冲过程的起始点处在图A和图B之间；随后，在图A和图B之间采用二分法选取中间序号的图片标记为图C，若是在图A和图C之间无变化，则将图C更新标记为图A，随后继续在更新标记的图A和图B之间实施二分法筛选过程；若是在图A和图C之间有变化，则将图C更新标记为图B，随后继续图A和更新标记图B之间实施二分法筛选过程。直至最新的图A和图B之间序号区间达到试验要求的精度，取图A和图B之间的中间序号D的图片D作为缓冲过程的起始状态图片，即图4a所示状态，则序号D为起始帧数；同样的方法判断下纸片的变化获得序号为E的图片E作为缓冲过程结束状态图片，即图4b所示状态，则序号E为结束帧数。于是，缓冲时间为：(结束帧数－开始帧数)/拍摄帧率。

对于多组试验所获得的多组图片可以分别进行处理，缓冲时间的平均值作为被试验液压缓冲器的缓冲时间。

Claims (3)

1.一种小型液压缓冲器冲击试验装置，其特征是：

设置由两侧立杆(3)和连接在两侧立杆(3)顶端的横梁构成的门型机架(13)，在所述机架(13)中，处在机架(13)的下部，位于两侧立杆之间呈水平固定设置有夹板(6)，直立在支承台(5)上的安装棒(7)夹持在所述夹板(6)中；在所述横梁上利用顶部吊环(12)悬挂有定滑轮(1)，绕过所述定滑轮(1)的钢丝绳一端由外力牵拉，另一端呈垂悬吊挂冲击负载(11)；所述冲击负载(11)固定设置在呈水平的滑动杆(10)上，所述滑动杆(10)利用两端滑块(9)以所述机架(13)的两侧立杆为导向杆，可以沿所述两侧立杆竖向自由滑动；

在所述安装棒(7)的顶部设置“T”型安装位，液压缓冲器(8)的固定座安装在所述“T”型安装位中，所述液压缓冲器(8)的顶部限位端面与所述安装棒(7)的顶面齐平，使所述液压缓冲器(8)的缓冲杆凸伸在安装棒(7)的顶面上；设置所述冲击负载(11)、液压缓冲器(8)以及安装棒(7)是处在同一竖直线上；

设置测控模块(14)，包括用于获取液压缓冲器(8)在缓冲过程中的多幅不同缓冲状态的图像的高速摄像机(14-1)。

2.根据权利要求1所述的液压缓冲器冲击试验装置，其特征是：所述高速摄像机(14-1)是指拍摄帧率最高为140万fps，曝光时间最短为300ns的摄像机。

3.根据权利要求1或2所述的液压缓冲器冲击试验装置，其特征是设置试验方法是按如下步骤进行：

a、将液压缓冲器(8)呈直立固定设置，其缓冲杆竖直向上；与所述液压缓冲器(8)处在同一竖直线上，处在液压缓冲器(8)上方的设定高度上设置冲击负载(11)；

b、将冲击负载(11)以自由落体的方式呈落锤冲击在液压缓冲器(8)上；利用高速摄像机获取液压缓冲器(8)在缓冲过程中的多幅不同缓冲状态的图像；

c、对于所获取的图像，采用二分法进行分析统计出缓冲过程中拍摄的图片张数，以所述图片张数除以高速摄像机的拍摄帧率获得液压缓冲器的缓冲时间。