CN107478404A - 一种高速重载液压撞击试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速重载液压撞击试验装置，其中，左蓄能器分别与左截止阀和压力源连接，上阀体底部安装在下阀体的顶面上，右蓄能器分别与右截止阀和压力源连接，下阀体内安装有缓冲弹簧，左活塞式先导阀芯安装在上阀体内，右活塞式先导阀芯安装在上阀体内，中充液阀和中卸荷阀都与下阀体的中心孔连接，左充液阀和左卸荷阀都与下阀体底面上靠近左侧面的圆柱孔连接，上阀体顶端安装在缸式主阀芯上，缸体安装在缸式主阀芯内，位移传感器安装在缸式主阀芯上，撞击块安装在活塞杆的顶端，活塞杆安装在缸体内，液压缸盖安装在缸体的顶端，充气阀和排气阀都通过管路与缸体连接，活塞安装在活塞杆上，缓冲装置安装在活塞的底部。
Description
技术领域
本发明涉及撞击试验装置技术领域，具体地说，特别涉及一种高速重载液压撞击试验装置。
背景技术
撞击试验装置主要用于模拟外界冲击载荷（如爆炸、地震、碰撞等），以检测各种机械设备和建筑物的抗冲击性能。随着对抗冲击性能要求的不断提高，撞击试验装置向着高速重载方向发展。但传统摆锤重力做功的方法由于其能量储存方式所限以及自身体积庞大等缺陷，发展改进空间已经很小，无法满足人们的需求。燃烧和爆炸等方法由于其现场环境的限制，无法得到真实的现场数据且爆炸过程可控性差，安全性也无法得到保证。液压传动具有功率密度大、能量储存方便以及安全性高等优点，成为实现高速重载撞击试验装置的首选方案。
撞击试验装置需在短时间、短行程内获得撞击所需的巨大能量，系统瞬时流量可达每分钟上万升。传统的流量控制阀必须采用多级控制，但随着控制级数的增加，导致结构复杂，响应速度无法满足要求。电液伺服阀虽然响应速度快，但无法满足撞击试验装置瞬间大流量的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种高速重载液压撞击试验装置，其采用快速开启的大流量控制装置，能够提供瞬时大流量，能够在短时间、短行程内获得巨大能量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高速重载液压撞击试验装置，包括左蓄能器、缸式主阀芯、上阀体、左截止阀、缓冲弹簧、左充液阀、左卸荷阀、中卸荷阀、左活塞式先导阀芯、中充液阀、右卸荷阀、压力源、右充液阀、下阀体、右活塞式先导阀芯、右截止阀、伺服阀、左蓄能器、位移传感器、缸体、右蓄能器、充气阀、排气阀、撞击块、活塞杆、液压缸盖、活塞和缓冲装置；所述左蓄能器通过管路分别与左截止阀和压力源连接，所述左截止阀通过管路与上阀体左侧的圆柱孔连接，所述上阀体底部固定安装在下阀体的顶面上，所述右蓄能器通过管路分别与右截止阀和压力源连接，所述右截止阀通过管路与上阀体右侧的圆柱孔连接，所述下阀体内安装有缓冲弹簧，所述左活塞式先导阀芯安装在上阀体内且左活塞式先导阀芯靠近上阀体左侧的圆柱孔，所述右活塞式先导阀芯安装在上阀体内且右活塞式先导阀芯靠近上阀体右侧的圆柱孔，所述中充液阀和中卸荷阀都通过管路与下阀体的中心孔连接，所述左充液阀和左卸荷阀都通过管路与下阀体底面上靠近左侧面的圆柱孔连接，所述右充液阀和右卸荷阀都通过管路与下阀体底面上靠近右侧面的圆柱孔连接，所述上阀体顶端安装在缸式主阀芯上，所述缸体安装在缸式主阀芯内，所述位移传感器安装在缸式主阀芯上，所述蓄能器与伺服阀连接，所述伺服阀分别与位移传感器和缸式主阀芯连接，所述撞击块安装在活塞杆的顶端，所述活塞杆安装在缸体内，所述液压缸盖固定安装在缸体的顶端，所述充气阀和排气阀都通过管路与缸体连接，所述活塞安装在活塞杆上，所述缓冲装置固定安装在活塞的底部。
作为本发明的一种优选实施方式，所述活塞的外圆柱面与缸体的内壁之间安装有密封圈。
作为本发明的一种优选实施方式，所述缸体靠近底部的外表面上设有环形凹槽。
作为本发明的一种优选实施方式，所述上阀体为法兰盘结构形式。
作为本发明的一种优选实施方式：所述左蓄能器和右蓄能器的数量分别为两个；左蓄能器和右蓄能器为结构相同的蓄能器；四个蓄能器分别与高速大流量控制装置的四个对称布置的人口通道连接。
作为本发明的一种优选实施方式：所述蓄能器包括蓄能缸体、活动设于蓄能缸体内的蓄能活塞、以及分别与蓄能缸体配合连接的气口端盖和油口端盖，所述蓄能活塞与蓄能缸体之间嵌设有第一密封圈和第二密封圈，所述蓄能活塞、蓄能缸体以及气口端盖之间配合形成气腔，蓄能活塞、蓄能缸体以及油口端盖之间配合形成油腔，所述气口端盖上安装设有与气腔连通的蓄能充气阀，所述油口端盖上沿轴向设有油路)，所述油腔通过油路与液压管路相连通，所述蓄能活塞上沿周向设置有用以容置黄油的油槽，所述油槽位于第一密封圈与第二密封圈之间，所述蓄能活塞与油口端盖之间配合设有省力机构，所述省力机构包括成型设于蓄能活塞端面上的内芯柱、活动设于油腔内的外套筒、以及连接设于外套筒与油口端盖之间的外弹簧，所述外套筒套设于内芯柱外部，内芯柱与外套筒之间连接设有内弹簧)，所述油路的直径大于外套筒的外直径。
作为本发明的一种优选实施方式：所述外套筒的开口处周缘延伸设有第一挡板，所述外弹簧连接设于第一挡板与油口端盖之间，所述内芯柱上设有与第一挡板配合的第二挡板，第二挡板上固定设有防撞垫；所述外套筒的筒壁上开设有通孔；所述活塞与蓄能缸体之间嵌设有导向环，所述导向环位于第一密封圈与油槽之间；所述气口端盖与蓄能缸体之间、油口端盖与蓄能缸体之间均嵌设有密封环。
本发明中，高速大流量控制装置由快速开启的活塞式先导阀芯和调节高速大流量控制开口量的缸式主阀芯组成。四个蓄能器分别与高速大流量控制装置4个对称布置的人口通道连接，当压力源向活塞式先导阀芯控制腔提供压力流体时，与蓄能器连接的入口通道内的流体作用在活塞式先导阀芯内外侧环形台阶上的力很小，不能克服控制腔流体作用在阀芯上的阻力，阀处于关闭状态。一旦控制腔卸荷通道打开，活塞式先导阀芯在上下端压差作用下沿着控制腔向下滑动，直到撞到缓冲弹簧为止。调节高速大流量控制装置开口度的缸式主阀由蓄能器、伺服阀、位移传感器和缸式主阀芯组成，通过控制缸式主阀芯的位移来调节高速大流量控制装置的开口量，实现执行机构最大工作速度的调节。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明公开的一种高速重载液压撞击试验装置，其采用快速开启的大流量控制装置，能够提供瞬时大流量，能够在短时间、短行程内获得巨大能量；通过配置不同质量的撞击块或多个高速重载液压撞击试验装置协调控制，以满足不同的撞击能量要求。
附图说明
图1为本发明的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明的蓄能器的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
1-左蓄能器，2-缸式主阀芯，3-上阀体，4-左截止阀，5-缓冲弹簧，6-左充液阀，7-左卸荷阀，8-中卸荷阀，9-左活塞式先导阀芯，10-中充液阀，11-右卸荷阀，12-压力源，13-右充液阀，14-下阀体，15-右活塞式先导阀芯，16-右截止阀，17-伺服阀，18-蓄能器，19-位移传感器，20-缸体，21-右蓄能器，22-充气阀，23-排气阀，24-撞击块，25-活塞杆，26-液压缸盖，27-活塞，28-缓冲装置；
201-蓄能缸体；202-蓄能活塞；203-气口端盖；204-油口端盖；205-第一密封圈；206-第二密封圈；207-气腔；208-油腔；209-蓄能充气阀；241-油路；210-油槽；211-内芯柱；212-外套筒；213-外弹簧；214-内弹簧；
121-第一挡板；111-第二挡板；112-防撞垫；122-通孔；215-导向环；216-密封环。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图所示，其示出了本发明的具体实施方式；如图所示，本发明公开的一种高速重载液压撞击试验装置，包括左蓄能器1、缸式主阀芯2、上阀体3、左截止阀4、缓冲弹簧5、左充液阀6、左卸荷阀7、中卸荷阀8、左活塞式先导阀芯9、中充液阀10、右卸荷阀11、压力源12、右充液阀13、下阀体14、右活塞式先导阀芯15、右截止阀16、伺服阀17、左蓄能器18、位移传感器19、缸体20、右蓄能器21、充气阀22、排气阀23、撞击块24、活塞杆25、液压缸盖26、活塞27和缓冲装置28；所述左蓄能器1通过管路分别与左截止阀4和压力源12连接，所述左截止阀4通过管路与上阀体3左侧的圆柱孔连接，所述上阀体3底部固定安装在下阀体14的顶面上，所述右蓄能器21通过管路分别与右截止阀16和压力源12连接，所述右截止阀16通过管路与上阀体3右侧的圆柱孔连接，所述下阀体14内安装有缓冲弹簧5，所述左活塞式先导阀芯9安装在上阀体3内且左活塞式先导阀芯9靠近上阀体3左侧的圆柱孔，所述右活塞式先导阀芯15安装在上阀体3内且右活塞式先导阀芯15靠近上阀体3右侧的圆柱孔，所述中充液阀10和中卸荷阀8都通过管路与下阀体14的中心孔连接，所述左充液阀6和左卸荷阀7都通过管路与下阀体14底面上靠近左侧面的圆柱孔连接，所述右充液阀13和右卸荷阀11都通过管路与下阀体14底面上靠近右侧面的圆柱孔连接，所述上阀体3顶端安装在缸式主阀芯2上，所述缸体20安装在缸式主阀芯2内，所述位移传感器19安装在缸式主阀芯2上，所述蓄能器18与伺服阀17连接，所述伺服阀17分别与位移传感器19和缸式主阀芯2连接，所述撞击块24安装在活塞杆25的顶端，所述活塞杆25安装在缸体20内，所述液压缸盖26固定安装在缸体20的顶端，所述充气阀22和排气阀23都通过管路与缸体20连接，所述活塞27安装在活塞杆25上，所述缓冲装置28固定安装在活塞27的底部。
优选的，所述活塞27的外圆柱面与缸体20的内壁之间安装有密封圈。
优选的，所述缸体20靠近底部的外表面上设有环形凹槽。
优选的，如图所示：所述左蓄能器和右蓄能器的数量分别为两个；左蓄能器和右蓄能器为结构相同的蓄能器；四个蓄能器分别与高速大流量控制装置的四个对称布置的人口通道连接。
优选的，如图所示：所述蓄能器包括蓄能缸体201、活动设于蓄能缸体内的蓄能活塞202、以及分别与蓄能缸体配合连接的气口端盖203 和油口端盖204，所述蓄能活塞与蓄能缸体之间嵌设有第一密封圈205 和第二密封圈206，所述蓄能活塞202、蓄能缸体201 以及气口端盖203 之间配合形成气腔207，蓄能活塞202、蓄能缸体201 以及油口端盖204 之间配合形成油腔208，所述气口端盖203 上安装设有与气腔027 连通的蓄能充气阀209，所述油口端盖204 上沿轴向设有油路241，所述油腔208通过油路241 与液压管路相连通，所述蓄能活塞202 上沿周向设置有用以容置黄油的油槽210，所述油槽210 位于第一密封圈205 与第二密封圈206 之间，所述蓄能活塞202与油口端盖204 之间配合设有省力机构，所述省力机构包括成型设于蓄能活塞202 端面上的内芯柱211、活动设于油腔208 内的外套筒212、以及连接设于外套筒212 与油口端盖204之间的外弹簧213，所述外套筒212 套设于内芯柱211 外部，内芯柱211 与外套筒212之间连接设有内弹簧214，所述油路241 的直径大于外套筒212 的外直径。
优选的，如图所示：所述外套筒212 的开口处周缘延伸设有第一挡板121，所述外弹簧213 连接设于第一挡板121 与油口端盖204 之间，所述内芯柱211 上设有与第一挡板121 配合的第二挡板111，第二挡板111 上固定设有防撞垫112；所述外套筒212 的筒壁上开设有通孔122；所述活塞202 与蓄能缸体201 之间嵌设有导向环215，所述导向环215 位于第一密封圈205 与油槽210 之间；所述气口端盖203 与蓄能缸体201 之间、油口端盖204与蓄能缸体201 之间均嵌设有密封环216。
上述实施例公开的蓄能器，通过设置油槽，装配时在油槽内容置黄油，既可以对气腔内的氮气泄露起到隔离作用，还能对气腔内壁起到润滑降温的效果，防止了第一密封圈和第二密封圈处于干摩擦或半干摩擦状态，提高了本发明动作灵敏度，延长了第一密封圈和第二密封圈的使用寿命；通过设置由内芯柱、外套筒、外弹簧以及内弹簧构成的省力机构，当活塞向油口端盖方向运动时，活塞首先通过内芯柱压缩内弹簧，当内弹簧到达极限位置时，内芯柱通过外套筒压缩外弹簧，使外套筒沿缸体的轴向运动，油路的直径大于外套筒的外直径，使得外套筒可以运动至油路内，当液压管路内的油压升高时，通过油路进入油腔内，活塞受到油压、外弹簧以及内弹簧的三重作用力，从而有效解决了活塞启动压力偏大的问题，提高了灵敏度。
本发明在实际工作时，各个阶段的工作过程为：
（1）准备阶段：打开左充液阀6向左控制腔（上阀体3和下阀体14内位于左活塞式先导阀芯9下方区域）冲人压力流体，将活塞式先导阀芯压在阀座上，切断蓄能器与液压缸无杆腔的连接通道；通过中充液阀10向液压缸无杆腔充液以调整活塞27的初始位置；通过蓄能器18、位移传感器19、伺服阀17和缸式主阀芯2组成的伺服回路调整缸式主阀芯的开口，以控制执行机构的最大工作速度。关闭中充液阀10，打开排气阀23和左截止阀4，准备阶段完成。
（2）加速撞击阶段：打开左卸荷阀7，将控制腔内的流体排出，左蓄能器1内的压力流体作用在右活塞式先导阀芯15内外侧的环形台阶面上，右活塞式先导阀芯15在上下端压力差作用下沿着控制腔向下滑动，左蓄能器1内的压力流体通过阀芯缝隙作用在阀芯顶部推动阀芯迅速向下滑动，直到撞到缓冲弹簧为止。右活塞式先导阀芯15打开后，左蓄能器1内的压力流体进入液压缸无杆腔，推动活塞27加速运动撞击试件，有杆腔内的氮气经排气阀23排出；当撞击块撞击试件的同时，打开中卸荷阀8，及时释放无杆腔内的流体压力，避免二次撞击。
（3）回程阶段：撞击完成后，关闭缸式主阀芯2，通过充气阀22向液压缸有杆腔冲人氮气，将活塞27复位，无杆腔内的流体经中卸荷阀8排出；关闭左截止阀4，向左蓄能器1充液，达到设定压力为止。
上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (7)
1.一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：包括左蓄能器、缸式主阀芯、上阀体、左截止阀、缓冲弹簧、左充液阀、左卸荷阀、中卸荷阀、左活塞式先导阀芯、中充液阀、右卸荷阀、压力源、右充液阀、下阀体、右活塞式先导阀芯、右截止阀、伺服阀、左蓄能器、位移传感器、缸体、右蓄能器、充气阀、排气阀、撞击块、活塞杆、液压缸盖、活塞和缓冲装置；所述左蓄能器通过管路分别与左截止阀和压力源连接，所述左截止阀通过管路与上阀体左侧的圆柱孔连接，所述上阀体底部固定安装在下阀体的顶面上，所述右蓄能器通过管路分别与右截止阀和压力源连接，所述右截止阀通过管路与上阀体右侧的圆柱孔连接，所述下阀体内安装有缓冲弹簧，所述左活塞式先导阀芯安装在上阀体内且左活塞式先导阀芯靠近上阀体左侧的圆柱孔，所述右活塞式先导阀芯安装在上阀体内且右活塞式先导阀芯靠近上阀体右侧的圆柱孔，所述中充液阀和中卸荷阀都通过管路与下阀体的中心孔连接，所述左充液阀和左卸荷阀都通过管路与下阀体底面上靠近左侧面的圆柱孔连接，所述右充液阀和右卸荷阀都通过管路与下阀体底面上靠近右侧面的圆柱孔连接，所述上阀体顶端安装在缸式主阀芯上，所述缸体安装在缸式主阀芯内，所述位移传感器安装在缸式主阀芯上，所述蓄能器与伺服阀连接，所述伺服阀分别与位移传感器和缸式主阀芯连接，所述撞击块安装在活塞杆的顶端，所述活塞杆安装在缸体内，所述液压缸盖固定安装在缸体的顶端，所述充气阀和排气阀都通过管路与缸体连接，所述活塞安装在活塞杆上，所述缓冲装置固定安装在活塞的底部。
2.如权利要求1所述的一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：所述活塞的外圆柱面与缸体的内壁之间安装有密封圈。
3.如权利要求1所述的一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：所述缸体靠近底部的外表面上设有环形凹槽。
4.如权利要求1所述的一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：所述上阀体为法兰盘结构形式。
5.如权利要求1所述的一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：所述左蓄能器和右蓄能器的数量分别为两个；左蓄能器和右蓄能器为结构相同的蓄能器；四个蓄能器分别与高速大流量控制装置的四个对称布置的人口通道连接。
6.如权利要求5所述的一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：所述蓄能器包括蓄能缸体、活动设于蓄能缸体内的蓄能活塞、以及分别与蓄能缸体配合连接的气口端盖和油口端盖，所述蓄能活塞与蓄能缸体之间嵌设有第一密封圈和第二密封圈，所述蓄能活塞、蓄能缸体以及气口端盖之间配合形成气腔，蓄能活塞、蓄能缸体以及油口端盖之间配合形成油腔，所述气口端盖上安装设有与气腔连通的蓄能充气阀，所述油口端盖上沿轴向设有油路，所述油腔通过油路与液压管路相连通，所述蓄能活塞上沿周向设置有用以容置黄油的油槽，所述油槽位于第一密封圈与第二密封圈之间，所述蓄能活塞与油口端盖之间配合设有省力机构，所述省力机构包括成型设于蓄能活塞端面上的内芯柱、活动设于油腔内的外套筒、以及连接设于外套筒与油口端盖之间的外弹簧，所述外套筒套设于内芯柱外部，内芯柱与外套筒之间连接设有内弹簧，所述油路的直径大于外套筒的外直径。
7.如权利要求6所述的一种高速重载液压撞击试验装置，其特征在于：所述外套筒的开口处周缘延伸设有第一挡板，所述外弹簧连接设于第一挡板与油口端盖之间，所述内芯柱上设有与第一挡板配合的第二挡板，第二挡板上固定设有防撞垫；所述外套筒的筒壁上开设有通孔；所述活塞与蓄能缸体之间嵌设有导向环，所述导向环位于第一密封圈与油槽之间；所述气口端盖与蓄能缸体(1) 之间、油口端盖与蓄能缸体之间均嵌设有密封环。
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