CN105716963B - 一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成度高、压力脉冲曲线可调、能耗极低的机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，包括油箱和置于油箱一侧的支架装置，所述支架装置上固定有被测软管，其特征在于，机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统包括液压动力回路、控制回路和高温脉冲回路。在液压控制系统的原理选择上，对于对被测软管的充压采用蓄能器充压的方式，相比于一般的电机泵组直接给被测软管充压的原理，将极大的节省能源，有效降低测试成本。

Description

一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统
技术领域
本发明涉及流体传动与控制技术领域，特别是涉及一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统。
背景技术
机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统是一套检测机动车转向动力软管耐高温脉冲性的机电一体化装置。转向动力软管作为目前国家机动车辆产品重要的一个产品，其耐高温脉冲性试验是重要的性能测试环节。
目前，市场上现有的动力转向软管试验台，有以下结构方式特征：
1、散热方式：液压油要加热到135℃，然后液压油散热回液压站，需要一个散热的装置，一般采取是空调制冷、水冷和风冷设备进行介质液压油散热的方式。
2、加压的工作方式：采用伺服缸、伺服比例阀和气动泵等进行加压工作。
3、加热方式：液压油加温的方式为电加热等，要求液压油温度高，要有耐高温的液压元器件，对液压元器件要求高、成本高。
从结构上看，目前市面上的试验装置由于有大功率伺服缸、电加热和空调制冷设备等，使得装置整体功率高、耗电大、不节能。
再者，由于机动车转向动力软管测试周期特别长，如果采用一般的由电机带动泵旋转直接向被测软管充压的液压控制原理，则普遍采用两种控制方式：一种控制方式是，在测试周期内电机泵将一直在高压下工作，这样将极大的消耗能源，而且其中有相当一部分是无用功，将转化为热量，将使测试液压系统极大发热；另一种控制方式是，在测试周期内，需要加压时电机泵带压工作，不需要充压时，电机泵卸载，由于动力转向软管测试时间内频繁升、降压，电机显然不能满足这么短时间内的频繁启停，并且，即使时间能够满足，也存在电机泵频繁启停的进行升压、卸载循环工作问题，将严重影响电机泵的寿命。
另外，目前市面上的装置在测试过程中对被测软管的压力油降压释放，一般采用将软管内油液释放出去，并使其流回油箱的方式，在下一循环再向软管内充入新的油液升压的方式。这样，由于测试条件要求被测油液的温度必须是高温油液，就必须保证新充入的油液是满足温度要求的高温油液，这将导致液压系统压力油供油管路内的油液必须是经过加热的高温油液，也就是在整个测试过程中，要持续的保持对压力供油油液进行加热，始终使其保持满足测试条件要求的温度。这样带来的危害是：第一，消耗能源，因为要一直保持加热；第二，使液压系统油液温度持续升高，而液压系统的元器件及密封耐受的温度远低于测试所要求的油液温度，这就需要对不需要高温部分油液进行冷却，这样测试系统设备中就要增加循环冷却设备，使测试液压系统更加复杂，整个测试试验台成本极大增加。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种集成度高、压力脉冲曲线可调、能耗极低的机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：
本发明的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，包括油箱和置于油箱一侧的支架装置，所述支架装置上固定有被测软管，机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统包括液压动力回路、控制回路和高温脉冲回路；
所述液压动力回路包括油泵和活塞式蓄能器，所述油泵通过油路分别与活塞式蓄能器和油箱相连；
所述控制回路包括压力传感器和电磁换向球阀；
所述高温脉冲回路包括电磁换向阀、增压缸和截止阀；
所述电磁换向球阀包括第一电磁换向球阀、第二电磁换向球阀、第三电磁换向球阀，所述活塞式蓄能器、第三电磁换向球阀和增压缸通过油路依次连接，所述活塞式蓄能器、第一电磁换向球阀或第二电磁换向球阀、电磁换向阀通过油路依次连接，所述增压缸通过油路与被测软管连接，所述被测软管与油箱连接，所述截止阀置于被测软管和油箱之间。
进一步的，所述液压动力回路还包括吸油滤油器，所述吸油滤油器连接与油泵和油箱之间，所述油泵和活塞式蓄能器之间连接有高压板式滤油器，所述高压板式滤油器和活塞式蓄能器之间连接有单向阀，所述单向阀与活塞式蓄能器之间连接有节流阀，所述油泵通过联轴器连接有电机，所述电机为系统提供动力。
进一步的，所述活塞式蓄能器包括第一活塞式蓄能器、第二活塞式蓄能器和第三活塞式蓄能器，所述节流阀包括第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀。
进一步的，所述高压板式滤油器和单向阀之间设有一支路，所述支路上安装有溢流阀，所述溢流阀与第一节流阀和油箱均通过油路连接。
进一步的，所述第一活塞式蓄能器、第二节流阀和油泵通过油路连接，所述第二活塞式蓄能器、第三节流阀和油泵通过油路连接。
进一步的，所述第三活塞式蓄能器置于第三电磁换向球阀与增压缸之间，所述第三活塞式蓄能器与增压缸之间连接有第四电磁换向球阀。
进一步的，所述电磁换向阀包括第一电磁换向阀和第二电磁换向阀，所述第一电磁换向阀和第二电磁换向阀与增压缸和油箱均通过油路连接；
所述第一电磁换向球阀的通电端为3YA，所述第二电磁换向球阀的通电端为4YA，所述第一电磁换向阀有两个通电端，分别为5YA和6YA，所述第二电磁换向阀有两个通电端，分别为7YA和8YA；
所述第一活塞式蓄能器和第二活塞式蓄能器给增压缸打压时，所述通电端3YA、5YA或4YA、7YA同时打开，达到增压缸压力上限后，所述通电端3YA、5YA或4YA、7YA同时关闭，保压0.65s；
所述增压缸减压时，通电端6YA或8YA打开，达到增压缸压力下限后，通电端6YA或8YA关闭，保压0.65s；
进一步的，所述第一节流阀一端连接有第一压力传感器，所述第三电磁换向球阀与增压缸之间连接有第二压力传感器，所述单向阀与电磁换向球阀之间连接有第一轴向前边压力表，所述第一电磁换向球阀与第二电磁换向球阀后端连接有减压阀，所述减压阀后端连接有第三轴向前边压力表，所述第三电磁换向球阀的后端连接有第二轴向前边压力表。
进一步的，所述增压缸与被测软管之间连接有温度传感器。
进一步的，所述油箱上安装有液位计、空气滤清器和磁铁。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明在液压控制系统的原理选择上，对于对被测软管的充压采用蓄能器充压的方式，而不是由电机泵组直接对被测软管进行充压，在液压控制原理上，电机泵组只负责向蓄能器充压，使蓄能器内蓄积一定的高压压力油，然后利用蓄能器蓄积的高压压力油向被测软管内充压，当蓄能器内蓄积的高压压力油释放到一定程度后，再启动电机泵组向蓄能器内充压，使其再一次达到预设的蓄积高压压力油量，由蓄能器继续向被测软管充压。这种过程循环往复，直至测试过程结束。这种控制原理完全避免了前述所提的电机泵直接充压带来的一些列问题，并且，相比于一般的电机泵组直接给被测软管充压的原理，将极大的节省能源，有效降低测试成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统的系统原理图。
1、油箱；2、液位计；3、吸油滤油器；4、空气滤清器；5、油泵；6、电机；7、联轴器；8、溢流阀；9、单向阀；10、高压板式滤油器；111、第一电磁换向阀；112、第二电磁换向阀；121、第一电磁换向球阀；122、第二电磁换向球阀；123、第三电磁换向球阀；124、第四电磁换向球阀；13、减压阀；141、第一节流阀；142、第二节流阀；143、第三节流阀；15、第一轴向前边压力表；161、第二轴向前边压力表；162、第三轴向前边压力表；17、第一压力传感器；18、第二压力传感器；19、支架装置；201、第一活塞式蓄能器；202、第二活塞式蓄能器；21、第三活塞式蓄能器；22、磁铁；23、增压缸；24、截止阀；25、温度传感器；26、被测软管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1所示，一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，包括油箱1和置于油箱1一侧的支架装置19，支架装置19上固定有被测软管26，机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统包括液压动力回路、控制回路和高温脉冲回路；
液压动力回路包括油泵5和活塞式蓄能器，油泵5通过油路分别与活塞式蓄能器和油箱1相连；
控制回路包括压力传感器和电磁换向球阀；
高温脉冲回路包括电磁换向阀、增压缸23和截止阀24；
电磁换向球阀包括第一电磁换向球阀121、第二电磁换向球阀122、第三电磁换向球阀123，活塞式蓄能器、第三电磁换向球阀123和增压缸23通过油路依次连接，活塞式蓄能器、第一电磁换向球阀121或第二电磁换向球阀122、电磁换向阀通过油路依次连接，增压缸23通过油路与被测软管26连接，被测软管26与油箱1连接，截止阀24置于被测软管26和油箱1之间。
液压动力回路还包括吸油滤油器3，吸油滤油器3连接与油泵5和油箱1之间，油泵5和活塞式蓄能器之间连接有高压板式滤油器10，高压板式滤油器10和活塞式蓄能器之间连接有单向阀9，单向阀9与活塞式蓄能器之间连接有节流阀，油泵5通过联轴器7连接有电机6，电机6为系统提供动力。
活塞式蓄能器包括第一活塞式蓄能器201、第二活塞式蓄能器202和第三活塞式蓄能器21，节流阀包括第一节流阀141、第二节流阀142和第三节流阀143。
高压板式滤油器10和单向阀9之间设有一支路，支路上安装有溢流阀8，溢流阀8与第一节流阀141和油箱1均通过油路连接。
第一活塞式蓄能器201、第二节流阀142和油泵5通过油路连接，第二活塞式蓄能器202、第三节流阀143和油泵5通过油路连接。
第三活塞式蓄能器21置于第三电磁换向球阀123与增压缸23之间，第三活塞式蓄能器21与增压缸23之间连接有第四电磁换向球阀124。
电磁换向阀包括第一电磁换向阀111和第二电磁换向阀112，第一电磁换向阀111和第二电磁换向阀112与增压缸23和油箱1均通过油路连接；
第一电磁换向球阀121的通电端为3YA，第二电磁换向球阀122的通电端为4YA，第一电磁换向阀111有两个通电端，分别为5YA和6YA，第二电磁换向阀112有两个通电端，分别为7YA和8YA；
第一活塞式蓄能器201和第二活塞式蓄能器202给增压缸23打压时，通电端3YA、5YA或4YA、7YA同时打开，达到增压缸23压力上限后，通电端3YA、5YA或4YA、7YA同时关闭，保压0.65s；
增压缸23减压时，通电端6YA或8YA打开，达到增压缸23压力下限后，通电端6YA或8YA关闭，保压0.65s；
第一节流阀141一端连接有第一压力传感器17，第三电磁换向球阀123与增压缸23之间连接有第二压力传感器18，单向阀9与电磁换向球阀之间连接有第一轴向前边压力表15，第一电磁换向球阀121与第二电磁换向球阀122后端连接有减压阀13，减压阀13后端连接有第三轴向前边压力表162，第三电磁换向球阀123的后端连接有第二轴向前边压力表161。
增压缸23与被测软管26之间连接有温度传感器25。油箱1上安装有液位计2、空气滤清器4和磁铁22。
具体操作如下：
试验员在电脑软件上预设好试验参数后，将功能旋钮开关拨至转向助力位置，点击油泵5启动按钮，油泵5启动，给第一活塞式蓄能器201和第二活塞式蓄能器202打压到22.5MPa后停止工作。等待试验准备指示灯变绿后，按下自动运行，设备开始工作。第一活塞式蓄能器201和第二活塞式蓄能器202给增压缸23打压，电磁阀的通电端3YA和5YA或4YA和7YA同时开打，达到预设压力上限后，3YA和5YA或4YA和7YA同时关闭，保压0.65s。6YA或8YA工作，增压缸23减压，达到预设压力下限后，电磁阀6YA或8YA关闭，保压0.65s。然后3YA和5YA或4YA和7YA再同时打开，增压缸23加压，按照循环设定次数换电磁阀组。其中3YA和5YA和6YA为一组，4YA和7YA和8YA为一组，此时3YA和5YA更换4YA和7YA同时6YA更换8YA，根据设定次数实现交替工作，直至试验结束。试验结束后，按下自动停止按钮，先打开手动球阀然后再打开减压开关，2YA打开，使第一活塞式蓄能器201、第二活塞式蓄能器202和增压缸23的压力降至零后，将旋钮开关拨至关闭，试验结束。
本发明的液压动力回路包括油泵5和活塞式蓄能器，油泵5通过油路分别与活塞式蓄能器和油箱1相连；控制回路包括压力传感器和电磁换向球阀；高温脉冲回路包括电磁换向阀、增压缸23和截止阀24。采用电液控制技术，通过工控机和PLC控制液压站实现压力的脉冲输出及其它各种不同波形。脉冲压力、脉冲频率、升卸压速率及时间参数均可调，并能根据试验要求的不同对试验介质与试件环境的温度进行调节，脉冲试验过程中系统自动运行，电机自动停止运转，节能降噪。同时，本发明不需配置外部油液加热装置和制冷装置，而是采用蓄能器，实现节省能耗和空间。使用中安全可靠，操作方便。在进行SAE J188中规定的35次/min高温脉冲试验，完成试验需要107.14小时，但电机总共仅需运转17.85小时，系统液压部分耗电量只有53.57度，实现了高效节能。
本发明，在液压控制系统的原理选择上，对于对被测软管26的充压，我们选择采用蓄能器充压的方式，而不是由电机泵组直接对被测软管26进行充压，在液压控制原理上，电机泵组只负责向蓄能器充压，使蓄能器内蓄积一定的高压压力油，然后利用蓄能器蓄积的高压压力油向被测软管26内充压，当蓄能器内蓄积的高压压力油释放到一定程度后，再启动电机泵组向蓄能器内充压，使其再一次达到预设的蓄积高压压力油量，由蓄能器继续向被测软管26充压。这种过程循环往复，直至测试过程结束。这种控制原理完全避免了前述所提的电机泵直接充压带来的一些列问题，并且，相比于一般的电机泵组直接给被测软管26充压的原理，将极大的节省能源，有效降低测试成本。
另外，本发明采用了一种更加绿色环保的控制思路和控制原理，在第一次使被测软管26内充满测试油液，并将其加热到标准规定的测试温度后，就使其一直保持在被测软管26内不释放出去。对被测软管26的升压、降压不采用传统的利用液压阀换向充入高压油液、释放掉油液，循环进行充入、释放的方式，而是采用利用增压缸23换向对被测软管26内油液进行加压、释压，并且被测软管26内油液不再被释放回油箱1的控制方式。这样就可保证被测软管26内油液始终保持，由于被测软管26一直处于高温箱内，其环境温度一直保持，而被测软管26内油液没有对外交换，因此被测软管26内油液温度会得到很好的保持，并且，由于其油液不再释放回油箱1，也不会对测试系统释放大量高热油液，这样就可以使系统既不必考虑对油液进行持续加热，也不必进行持续冷却，从而节约大量能源,并大幅降低测试设备成本。
由于该设备为测试设备，按照标准需要连续长时间不间断进行测试检验，因此，为了保证设备工作可靠性和设备正常使用寿命，在升压降压控制回路上设计了双冗余液压回路，即各部件均采用2台或多台，保证装置整体的使用寿命更长。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，包括油箱(1)和置于油箱(1)一侧的支架装置(19)，所述支架装置(19)上固定有被测软管(26)，其特征在于，机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统包括液压动力回路、控制回路和高温脉冲回路；
所述液压动力回路包括油泵(5)和活塞式蓄能器，所述油泵(5)通过油路分别与活塞式蓄能器和油箱(1)相连；
所述控制回路包括压力传感器和电磁换向球阀；
所述高温脉冲回路包括电磁换向阀、增压缸(23)和截止阀(24)；
所述电磁换向球阀包括第一电磁换向球阀(121)、第二电磁换向球阀(122)、第三电磁换向球阀(123)，所述活塞式蓄能器、第三电磁换向球阀(123)和增压缸(23)通过油路依次连接，所述活塞式蓄能器、第一电磁换向球阀(121)或第二电磁换向球阀(122)、电磁换向阀通过油路依次连接，所述增压缸(23)通过油路与被测软管(26)连接，所述被测软管(26)与油箱(1)连接，所述截止阀(24)置于被测软管(26)和油箱(1)之间；
所述电磁换向阀包括第一电磁换向阀(111)和第二电磁换向阀(112)，所述第一电磁换向阀(111)和第二电磁换向阀(112)与增压缸(23)和油箱(1)均通过油路连接；
所述第一电磁换向球阀(121)的通电端为3YA，所述第二电磁换向球阀(122)的通电端为4YA，所述第一电磁换向阀(111)有两个通电端，分别为5YA和6YA，所述第二电磁换向阀(112)有两个通电端，分别为7YA和8YA；
第一活塞式蓄能器(201)和第二活塞式蓄能器(202)给增压缸(23)打压时，所述通电端3YA、5YA或4YA、7YA同时打开，达到增压缸(23)压力上限后，所述通电端3YA、5YA或4YA、7YA同时关闭，保压0.65s；
所述增压缸(23)减压时，通电端6YA或8YA打开，达到增压缸(23)压力下限后，通电端6YA或8YA关闭，保压0.65s；所述液压动力回路还包括吸油滤油器(3)，所述吸油滤油器(3)连接与油泵(5)和油箱(1)之间，所述油泵(5)和活塞式蓄能器之间连接有高压板式滤油器(10)，所述高压板式滤油器(10)和活塞式蓄能器之间连接有单向阀(9)，所述单向阀(9)与活塞式蓄能器之间连接有节流阀，所述油泵(5)通过联轴器(7)连接有电机(6)，所述电机(6)为系统提供动力；
所述活塞式蓄能器包括第一活塞式蓄能器(201)、第二活塞式蓄能器(202)和第三活塞式蓄能器(21)，所述节流阀包括第一节流阀(141)、第二节流阀(142)和第三节流阀(143)；
利用机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统进行测试的方法如下：
1)试验员在电脑软件上预设好试验参数后，将功能旋钮开关拨至转向助力位置，点击油泵(5)启动按钮，油泵(5)启动，给第一活塞式蓄能器(201)和第二活塞式蓄能器(202)打压到22.5MPa后停止工作；
2)等待试验准备指示灯变绿后，按下自动运行，设备开始工作；第一活塞式蓄能器(201)和第二活塞式蓄能器(202)给增压缸(23)打压，电磁阀的通电端3YA和5YA或4YA和7YA同时开打，达到预设压力上限后，3YA和5YA或4YA和7YA同时关闭，保压0.65s；
3)6YA或8YA工作，增压缸(23)减压，达到预设压力下限后，电磁阀6YA或8YA关闭，保压0.65s；
4)然后3YA和5YA或4YA和7YA再同时打开，增压缸(23)加压，按照循环设定次数换电磁阀组；
其中3YA和5YA和6YA为一组，4YA和7YA和8YA为一组，此时3YA和5YA更换4YA和7YA同时6YA更换8YA，根据设定次数实现交替工作，直至试验结束；
5)试验结束后，按下自动停止按钮，先打开手动球阀然后再打开减压开关，使第一活塞式蓄能器(201)、第二活塞式蓄能器(202)和增压缸(23)的压力降至零后，将旋钮开关拨至关闭，试验结束。
2.根据权利要求1所述的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，其特征在于，所述高压板式滤油器(10)和单向阀(9)之间设有一支路，所述支路上安装有溢流阀(8)，所述溢流阀(8)与第一节流阀(141)和油箱(1)均通过油路连接。
3.根据权利要求1所述的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，其特征在于，所述第一活塞式蓄能器(201)、第二节流阀(142)和油泵(5)通过油路连接，所述第二活塞式蓄能器(202)、第三节流阀(143)和油泵(5)通过油路连接。
4.根据权利要求1所述的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，其特征在于，所述第三活塞式蓄能器(21)置于第三电磁换向球阀(123)与增压缸(23)之间，所述第三活塞式蓄能器(21)与增压缸(23)之间连接有第四电磁换向球阀(124)。
5.根据权利要求1所述的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，其特征在于，所述第一节流阀(141)一端连接有第一压力传感器(17)，所述第三电磁换向球阀(123)与增压缸(23)之间连接有第二压力传感器(18)，所述单向阀(9)与电磁换向球阀之间连接有第一轴向前边压力表(15)，所述第一电磁换向球阀(121)与第二电磁换向球阀(122)后端连接有减压阀(13)，所述减压阀(13)后端连接有第三轴向前边压力表(162)，所述第三电磁换向球阀(123)的后端连接有第二轴向前边压力表(161)。
6.根据权利要求1所述的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，其特征在于，所述增压缸(23)与被测软管(26)之间连接有温度传感器(25)。
7.根据权利要求1所述的一种机动车转向动力软管高温脉冲综合测试系统，其特征在于，所述油箱(1)上安装有液位计(2)、空气滤清器(4)和磁铁(22)。
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