CN107677461B - 用于油压减振器阻尼阀试验的测试模块和系统及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种能在高、低温环境下，对油压减振器阻尼阀进行动态特性试验的测试模块和系统及试验方法。该测试模块包括储油缸组件、导承组件、导承排气板、压力缸筒、活塞‑活塞杆组件、液压油、底阀组件、压力缸筒垫片、底阀垫片、导油板组件、磁铁、回油组件、骨架油封、螺盖和防尘圈，该测试模块采用一体化设计原理将液压油、供油机构、被试阻尼阀及传感器集成在一起，整个测试模块可以放置在高低温箱内，可以方便、有效、准确解决对被试阻尼阀油温控制的问题。还提供了一种基于该测试模块的自动测试系统和有关试验方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种能在高、低温环境下，对油压减振器阻尼阀进行动态特性试验的一体化测试模块、自动测控系统及试验方法，属于液压元器件试验设备、液压元器件试验技术、液压阻尼器产品试验技术领域。
背景技术
油压减振器是现代铁道车辆如高铁上的重要部件，对车辆系统的运动稳定性和舒适性起着重要作用，而阻尼阀又是油压减振器内部的关键器件，其性能对油压减振器的阻尼特性起决定性的作用。因此，对油压减振器阻尼阀进行动态特性试验、了解其性能和指标具有重要意义。此外，随着现代高铁技术的发展，高铁可能要求在一天内从高寒地区(-40℃以下)运行到高温地区，那么针对油压减振器阻尼阀的高、低温动态特性试验又成为了一个新的课题。
目前，不论是从铁道油压减振器的产品标准、试验台，还是从其阻尼特性辨识研究，国际上尚无关于油压减振器阻尼阀动态特性试验、特别是在高低温环境下进行动态特性试验的现有技术。
现有技术中介绍了一种测试汽车减振器活塞阀“流量-压力特性”的试验系统，该试验系统有如下特点：
(1)采用“离线”试验方式，即活塞阀被集成在一个专用的测试装置里面，而不是被直接集成在汽车减振器产品里面进行“在线”试验。
(2)采用了包括液压泵、各种液压控制阀、油箱在内的一整套液压系统向活塞阀供油的方式，因此系统复杂、体积庞大。
(3)专门设计了一套包括制冷、加热装置在内的油温控制系统，以维持系统油温的恒定。这种试验方式在常温下是可行的，但在高低温、特别是在低温条件下运用上述方法是不可行的。因为在低温、譬如-30℃以下时，一般液压泵已不能有效吸油，很多液压控制阀、管路不能正常工作，更不用说有效、准确地进行相关试验了；再者，在高、低温试验中，对整个液压系统液压油进行温度控制，既不方便又不节能。
(4)只能测试活塞阀的“流量-压力特性”，不能测试其响应、启闭等动态特性和指标。
为了能在高、低温环境下，对油压减振器阻尼阀进行动态特性试验，现有技术中的常规试验方法不可行，因此必须发明一种全新的试验原理和试验模块、自动测控系统和试验方法。该发明必须具体解决以下技术问题：
(1)采用一体化设计原理将油液、供油机构、被试阻尼阀及传感器集成在一个类似油压减振器产品的小的测试模块内，整个模块可以放置在高低温箱内，这样就可以方便、有效、准确解决对被试阻尼阀温度控制的问题。
(2)在高温或低温条件下，自动测控系统能通过伺服驱动方式对模块化测试装置进行激振，输入包括阶跃、锯齿波等在内的各种激振信号，而且参数可调，以测试阻尼阀的动态特性。
(3)自动测控系统不但能自动控制模模块化测试装置的温度、激振信号输入，还能自动测试通过被试阻尼阀油液的温度、压力、流量等物理量，并将测试数据进行后处理、保存和输出。
发明内容
本发明采用以下技术方案：
一种用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的测试模块，包括储油缸组件、导承组件、导承排气板、压力缸筒、活塞-活塞杆组件、液压油、底阀组件、压力缸筒垫片、底阀垫片、导油板组件、磁铁、回油组件、骨架油封、螺盖和防尘圈。所述导油板组件和储油缸组件连接，导油板组件被放置在储油缸组件缸筒内的底部，所述底阀垫片放置在导油板组件底座之上，所述底阀组件放置在底阀垫片之上，所述压力缸筒垫片放置在底阀组件阀体上的环形槽内，所述压力缸筒放置在压力缸筒垫片之上，所述导承排气板放置在压力缸筒之上，所述导承组件放置在导承排气板之上，导承组件通过其外螺纹和储油缸组件缸筒上的内螺纹咬合，向下拧紧时，导承组件将前述零、部件压紧固定在储油缸组件缸筒内；所述骨架油封、螺盖、防尘圈的外圆和导承组件连接，内圆和活塞-活塞杆组件连接；所述活塞-活塞杆组件的活塞外圆与压力缸筒内圆连接，可以相对滑动，活塞杆穿过导承组件、骨架油封、螺盖和防尘圈的内孔后而伸出；所述回油组件上部和压力缸筒连接，下部和导油板组件连接；所述磁铁和导油板组件连接；所述液压油被充满压力缸筒内腔和一般情况下三分之二以上的储油缸组件和压力缸筒之间的容腔。
另一方面，所述储油缸组件包括外缸筒、储油缸端部联结件，二者通过焊接形成一个整体容器；所述导油板组件包括底座和肋板；所述底阀组件包括螺盖、塔簧、阀片和阀体，螺盖穿过塔簧和阀片，通过其底部的外螺纹和阀体上的内螺纹咬合，形成一个整体组件。
另一方面，所述导承组件包括导承体、被试阻尼阀、安全阀、压力传感器、压力传感器端面密封圈、温度传感器、温度传感器端面密封圈、导向耐磨环和格莱圈。被试阻尼阀包括调节螺盖、螺盖防松密封环、调节垫片、弹簧、阀芯和阀座。阀座的下部外圆柱体和导承体安装孔为紧配合，阀座一般通过专用工具被压入安装孔；阀芯放置在阀座上部，可以在安装孔内滑动；弹簧放置在阀芯上部的弹簧座内，在弹簧和阀芯之间放置有调节垫片；调节螺盖放置在弹簧之上，在调节螺盖和弹簧之间放置有调节垫片；调节螺盖的外螺纹和导承体安装孔内螺纹咬合，转动调节螺盖可以调节弹簧的预压缩量；螺盖防松密封环一般采用橡胶类材料，套在调节螺盖外圆周上，起防松、密封的作用。
另一方面，所述安全阀采用了与阻尼阀相同的结构，但具有不同的阀座；安全阀通常不会打开，在特殊工况如压力超标情况下开启，起保护作用。
另一方面，所述压力传感器、温度传感器均通过其端部外螺纹和导承体内螺纹咬合而固定在导承体上；所述压力传感器端面密封圈处于压力传感器和导承体之间，所述温度传感器端面密封圈处于温度传感器和导承体之间，它们均起密封作用。
另一方面，所述导向耐磨环、格莱圈分别放置在导承体内圆的环形槽内，分别起导向耐磨和密封作用。
另一方面，所述活塞-活塞杆组件包括活塞杆、活塞阀组件、活塞、活塞格莱圈、活塞导向耐磨环、内六角花型沉头螺钉和活塞排气板。活塞杆下部按顺序穿过活塞阀挡盖、活塞阀波形弹簧和活塞阀阀片后，通过其外螺纹与活塞内孔的内螺纹咬合，从而将活塞杆、活塞阀组件和活塞组成一个整体；活塞的外圆和压力缸筒的内壁配合，活塞可沿着压力缸筒内壁上、下滑动，活塞格莱圈和活塞导向耐磨环被放置在活塞外圆和压力缸筒内壁之间，分别起密封和导向耐磨的作用，所述活塞杆的上部穿过导承组件内孔、骨架油封、螺盖和防尘圈后而伸出；所述骨架油封起对活塞杆刮油和密封作用，防尘圈防止灰尘被活塞杆带入模块化测试装置，螺盖通过其上的外螺纹和导承上的内螺纹咬合，对骨架油封和防尘圈起固定作用。
另一方面，所述回油组件包括回油密封圈、挡圈、回油管接头和回油管。回油密封圈放置在挡圈之上，回油密封圈和挡圈通过其内圆与压力缸筒外圆配合而固定在压力缸筒上；回油管接头固定在挡圈的孔上；回油管上部固定在回油管接头上，下部插入导油板组件的肋板内。
使用如前述测试模块进行高低温动态特性试验的自动测控系统，将前述测试模块放置在包括高低温箱的试验台架上，采用伺服作动器进行激振，从而测试被试阻尼阀的动态特性。
另一方面，所述自动测控系统包括试验台架、前述测试模块、伺服作动器组件、动力源、测控柜、强电柜、测控信号及弱电电缆、强电电缆以及动力输送软管。
另一方面，所述试验台架主要由底座、高低温箱安装支架、高低温箱、立柱、位置可调整横梁、横梁位置调整装置、横梁紧固件、模块化测试装置安装接头和伺服作动器安装块构成。
另一方面，底座采用铸铁或钢结构，立柱是台架的主要承力件，其下部通过插销或螺栓和底座连接，试验台架一般采用两柱或四柱结构的形式；位置可调整横梁可以在立柱上上下滑动，横梁位置调整好以后，可以通过紧固件将横梁在立柱上予以固定；所述高低温箱安装支架下部和底座连接，上部和高低温箱连接，将高低温箱固定在底座上。
使用如前述测试模块和自动测控系统的试验方法，通过自动测试系统上位机管理软件中的人机界面和试验管理模块，首先进行参数设定，然后由系统自动进行试验；由于模模块化测试装置的行程有限，在大部分情况下往往采取自动和手动操作相结合的方式进行试验，一方面安全可靠，另一方面便于试验控制、取得所期望的试验结果。
采用本发明的技术方案可以产生如下技术效果：
(1)发明了关于油压减振器阻尼阀动态特性试验、特别是在高低温环境下进行动态特性试验的新技术。
(2)采用一体化设计原理将液压油、供油机构、被试阻尼阀及传感器集成在一个类似油压减振器产品的小的测试模块内，这样整个测试模块可以被放置在高低温箱内，这样就可以方便、有效、准确解决对被试阻尼阀温度控制的问题。
以上方法是一种全新的试验原理和方法，有效解决了采用复杂液压系统向被试阀供油的方法不能有效地或不能在高、低温环境下进行试验的问题。
(3)基于所发明测试模块的自动测控系统，不但能够方便、准确控制试验温度，还能在期望的环境温度条件下，通过伺服驱动方式对测试模块进行激振，从而检测被试阻尼阀的动态特性，并将测试数据进行后处理、保存和输出；由于该自动测控系统，在硬件上采用了模块化设计、集成方法，系统各模块之间仅通过可插拔型强电电缆、测控信号及弱电电缆和动力输送软管相互连接，使得安装调试、移动和管理设备非常方便。
(4)基于所发明测试模块和自动测控系统的试验方法，非常方便输入譬如包括阶跃、锯齿波等在内的各种伺服激振信号，而且参数可调，使得针对被试阻尼阀动态特性的试验变得方便、准确，并且丰富的后处理函数可以获得任意期望的动态特性曲线、指标数据输出。
附图简述
图1是本发明中用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的测试模块的结构示意图。
图2是所述测试模块里面导承组件的结构示意图。
图3是图2的A-A剖面示意图。
图4是图2的B-B剖面示意图。
图5是图3中被试阻尼阀的结构示意图和工作原理图。
图6是图4中安全阀的结构示意图和工作原理图。
图7是所述测试模块里面活塞-活塞杆组件的结构示意图。
图8是所述测试模块的工作原理图。
图9是本发明中用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统的结构示意图。
图10是本发明中所述自动测控系统的测控原理图。
图11是本发明中所述自动测控系统的软件结构示意图。
图12是本发明中油压减振器阻尼阀动态特性试验阶跃响应归一化曲线及各性能指标示意图。
图13是本发明中油压减振器阻尼阀动态特性试验锯齿波响应曲线示意图。
图中各标号表示：
1、用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的测试模块；2、储油缸组件；21、外缸筒；22、储油缸端部联结件；3、导承组件；31、导承体；32、被试阻尼阀；321、调节螺盖；322、调节螺盖防松密封环；323、调节垫片；324、被试阻尼阀弹簧；325、被试阻尼阀阀芯；326、被试阻尼阀阀座；33、导承导向耐磨环；34、导承格莱圈；35、压力传感器端面密封圈；36、压力传感器；37、安全阀；371、安全阀调节螺盖；372、安全阀调节螺盖防松密封环；373、安全阀调节垫片；374、安全阀弹簧；375、安全阀阀芯；376、安全阀阀座；38、温度传感器端面密封圈；39、温度传感器；4、导承排气板；5、压力缸筒；6、活塞-活塞杆组件；61、活塞杆；62、活塞阀组件；621、活塞阀挡盖；622、活塞阀波形弹簧；623、活塞阀阀片；63、活塞；64、活塞格莱圈；65、活塞导向耐磨环；66、内六角花型沉头螺钉；67、活塞排气板；7、液压油；8、底阀组件；81、底阀螺盖；82、底阀塔簧；83、底阀阀片；84、底阀阀体；9、压力缸筒垫片；10、底阀垫片；11、导油板组件；111、导油板底座；112、导油板肋板；12、磁铁；13、回油组件；131、回油密封圈；132、挡圈；133、回油管管接头；134、回油管；14、骨架油封；15、螺盖；16、防尘圈；17、试验台架；171、试验台架底座；172、测试模块安装接头；173、高低温箱安装支架；174、高低温箱；175、立柱；176、横梁位置调整油缸；177、力传感器；178、位置可调整横梁；179、横梁紧固件；1710、液压伺服作动器安装块；18、液压伺服作动器组件；181、位移传感器；182、作动缸；183、电液伺服阀；184、作动缸活塞杆；19、液压站；20、测控柜；201、测控柜柜体；202、显示器；203、按钮与显示灯面板；204、键盘盒；205、打印机；206、控制器；207、上位计算机；208、电源及二次仪表；21、强电柜；211、强电柜柜体；212、电压表；213、电流表；214、空气开关模块；22、测控信号及弱电电缆；221、测控柜与强电柜连接测控信号及弱电电缆；222、测控柜与试验台架连接测控信号及弱电电缆；223、测控柜与液压站连接测控信号及弱电电缆；23、强电电缆；231、强电柜与测控柜连接强电电缆；232、强电柜与液压站连接强电电缆；233、强电柜与试验台架连接强电电缆；24、液压软管束。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1至图8示出了本发明一种用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的测试模块的一种实施例。该测试模块包括储油缸组件2、导承组件3、导承排气板4、压力缸筒5、活塞-活塞杆组件6、液压油7、底阀组件8、压力缸筒垫片9、底阀垫片10、导油板组件11、磁铁12、回油组件13、骨架油封14、螺盖15和防尘圈16。导油板组件3和储油缸组件2连接，导油板组件3被放置在储油缸组件2缸筒内的底部，底阀垫片10放置在导油板组件11的底座之上，底阀组件8放置在底阀垫片10之上，压力缸筒垫片9放置在底阀组件8阀体上的环形槽内，压力缸筒5放置在压力缸筒垫片9之上，导承排气板4放置在压力缸筒5之上，导承组件3放置在导承排气板4之上，导承组件3通过其外螺纹和储油缸组件2缸筒上的内螺纹咬合，向下拧紧时，导承组件3将前述零、部件压紧固定在储油缸组件2缸筒内；骨架油封14、螺盖15、防尘圈16的外圆和导承组件3连接，内圆和活塞-活塞杆组件6连接；活塞-活塞杆组件6的活塞外圆与压力缸筒5的内圆连接，可以相对滑动，活塞杆穿过导承组件3、骨架油封14、螺盖15和防尘圈16的内孔后而伸出；回油组件13的上部和压力缸筒5连接，下部和导油板组件11连接；磁铁12和导油板组件11连接；液压油7被充满压力缸筒5的内腔和一般情况下三分之二以上的储油缸组件2和压力缸筒5之间的容腔。
参见图1储油缸组件2包括外缸筒21、储油缸端部联结件22，二者通过焊接形成一个整体容器；导油板组件11包括导油板底座111、导油板肋板112，导油板组件11放置在储油缸组件2的底部；底阀垫片10则放置在导油板组件11的底座111之上。
底阀组件8包括底阀螺盖81、底阀塔簧82、底阀阀片83和底阀阀体84。螺盖81穿过塔簧82和阀片83，通过其底部的外螺纹和阀体84上的内螺纹咬合，形成一个整体组件，底阀组件8放置在底阀垫片10之上。
压力缸筒垫片9采用铜材，放置在底阀阀体84上环形槽内，压力缸筒5放置在压力缸筒垫片9之上，当压力缸筒5被外力压紧时，压力缸筒垫片9起密封作用。
导承组件3通过其外圆周上的外螺纹和储油缸组件2的外缸筒21上的内螺纹咬合而上下运动，其下部端面和压力缸筒5上部端面配合。当向下紧固导承组件3时，压力缸筒5被压紧在导承组件3和底阀组件8之间，此时压力缸筒5的内部便形成了一个工作容腔，压力缸筒5的外部和储油缸组件2的外缸筒21之间便形成了一个储油腔；液压油7被充满工作容腔和一般情况下三分之二以上的储油腔；导承排气板4采用铜材，被压紧在导承组件3和压力缸筒5之间，一是起密封作用，二是起隔离气泡、防止气体被带入导承组件3特别是被试阻尼阀32之中。
参见图3-4，导承组件3包括导承体31、被试阻尼阀32、导承导向耐磨环33、导承格莱圈34、压力传感器端面密封圈35、压力传感器36、安全阀37、温度传感器端面密封圈38和温度传感器39。
参见图5，被试阻尼阀32包括调节螺盖321、调节螺盖防松密封环322、调节垫片323、弹簧324、阀芯325和阀座326。被试阻尼阀阀座326的下部外圆柱体和导承体31上的安装孔为紧配合，阀座可通过专用工具被压入安装孔；阀芯325放置在阀座326的上部，可以在安装孔内滑动；被试阻尼阀弹簧324放置在阀芯325上部的弹簧座内，在弹簧324和阀芯325之间放置有调节垫片323；调节螺盖321放置在弹簧324之上，在调节螺盖321和弹簧324之间放置有调节垫片323；调节螺盖321的外螺纹和导承体31安装孔内螺纹咬合，转动调节螺盖321可以调节弹簧324的预压缩量；调节螺盖防松密封环322采用合成橡胶材料，套在调节螺盖321外圆周上，起防松、密封的作用。
当被试阻尼阀被高压液流打开时，设阀芯和阀座之间挤压油膜的厚度为δ1，设通过阻尼孔的流量为Q1，如果改变阻尼孔直径、长度以及阀座表面环形槽的参数，即可以对具有不同参数的阻尼阀进行动态特性测试。
参见图6，安全阀37除了采用具有卸荷功能的安全阀阀座376之外，其余结构和原理与被试阻尼阀32完全一样。在试验中，安全阀一般不会打开，只是在特殊工况如压力超标情况下才开启，对模块化测试装置起保护作用；安全阀阀芯和阀座之间挤压油膜的厚度为δ2，卸荷流量为Q2。
压力传感器36、温度传感器39均通过其端部外螺纹和导承体31内螺纹咬合而固定在导承上；压力传感器端面密封圈35处于压力传感器36和导承体31之间，温度传感器端面密封圈38处于温度传感器39和导承体31之间，它们均起密封作用。
导承导向耐磨环33、导承格莱圈34均放置在导承体31内圆的环形槽内，分别起导向耐磨和高压密封作用。
参见图7，活塞-活塞杆组件6包括活塞杆61、活塞阀组件62、活塞63、活塞格莱圈64、活塞导向耐磨环65、内六角花型沉头螺钉66和活塞排气板67。活塞杆下部按顺序穿过活塞阀挡盖621、活塞阀波形弹簧6622和活塞阀阀片623后，通过其外螺纹与活塞内孔的内螺纹咬合，从而将活塞杆61、活塞阀组件62和活塞65组成一个整体；活塞65的外圆和压力缸筒5的内壁配合，活塞65可沿着压力缸筒5的内壁上、下滑动，活塞格莱圈66和活塞导向耐磨环67被放置在活塞65的外圆和压力缸筒5的内壁之间，分别起密封和导向耐磨的作用。
活塞杆61的上部穿过导承组件3的内孔、骨架油封14、螺盖15和防尘圈16后而伸出；骨架油封14起对活塞杆61刮油和密封作用，防尘圈16防止灰尘被活塞杆61带入模块化测试装置，螺盖15通过其上的外螺纹和导承体31上的内螺纹咬合，对骨架油封14和防尘圈16起固定作用；液压油7被充满工作容腔和一般情况下三分之二以上的储油腔。
活塞-活塞杆组件6将压力缸筒5里面的工作容腔分隔成上工作容腔和下工作容腔；内六角花型沉头螺钉66穿过活塞排气板67后，与活塞杆61底部内孔螺纹咬合，从而将活塞排气板67固定在活塞63的下部，起隔离气泡、防止气体从下工作容腔被带入到上工作容腔的作用。
当活塞杆61被外力驱动上、下运动时，活塞-活塞杆组件6便成为了一个向导承组件3里面的被试阻尼阀32供油的机械式供油机构，控制供油机构上下运动速度及规律，即可控制供油流量及规律；通过温度传感器39、压力传感器36可分别检测出被试阻尼阀32的试验温度、进油压力。
被试阻尼阀32和安全阀37的出油均可通过导承里面的回油通道流回储油腔；活塞杆61上、下运动时，活塞阀组件62和底阀组件8相互配合，使得液压油在工作容腔和储油腔之间循环流动。
参见图1，回油组件13包括回油密封圈131、挡圈132、回油管管接头133和回油管134。回油密封圈131放置在挡圈132之上，回油密封圈131和挡圈132通过其内圆与压力缸筒5的外圆配合而固定在压力缸筒上；回油管接头133固定在挡圈132的孔上；回油管134上部固定在回油管管接头133上，下部插入导油板组件11的肋板112内。
当活塞杆61被外力驱动向上运动时(图8中实线箭头所示方向)，活塞63上的通孔由于被活塞阀阀片623密封住，活塞63上方的工作容腔便形成了高压；同时底阀阀片83由于活塞63的上抽作用而向上运动，造成底阀阀体84上的通孔被打开，储油缸组件2里面的液压油被吸入(图8中实线箭头E1)到活塞63下方的工作容腔，起体积补偿作用。
因此，此时活塞-活塞杆组件6便成为了一个向导承组件3里面被试阻尼阀32供油的机械式供油机构，压力油7通过被试阻尼阀32、经过导承体31里面的回油孔(图8中实线箭头E2)流出；回油组件13将系统回油直接引导进入储油缸组件2底部，避免了液压油和储油缸上部空气的混合；磁铁12被放置在回油组件13的底部和肋板侧壁，可吸附系统回油中的金属颗粒物。如果安全阀37被打开，其出油也是经过导承体31里面的回油孔和回油组件13流回储油腔。
控制供油机构的运动速度和规律，即可控制供油流量和规律；通过压力传感器36、温度传感器39可分别检测出被试阻尼阀32的进油压力和温度。
当活塞杆61被外力驱动向下运动时(图8中虚线箭头所示方向)，底阀阀片83由于活塞63的下压作用而将底阀阀体84上的通孔关闭，同时活塞阀阀片623向上运动，活塞63上的通孔被打开，造成活塞63下方工作容腔里面的液压油被压入到其上方工作容腔(图8中虚线箭头C1)，因此活塞63的上、下工作容腔都形成了高压。
同样，压力油7通过被试阻尼阀32、经过导承体31里面的回油孔(图8中实线箭头C2)流出，然后经过回油组件13流回储油腔底部。如果安全阀37被打开，其出油也是经过导承体31里面的回油孔和回油组件13流回储油腔底部。
上述技术方案将液压油、供油机构(活塞-活塞杆组件)、被试阻尼阀及传感器集成在了一个类似油压减振器产品的小的测试装置内，形成了一个一体化的测试模块。这样整个测试模块可以被方便地放置在高低温箱内，这样就可以有效、准确地控制被试阻尼阀的油温。解决了现有技术中采用复杂液压系统向被试阻尼阀供油方法不能有效地或不能在高、低温环境下进行试验的问题。
图9至图11示出了本发明用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统的一种实施例。该实施例包括前述测试模块、试验台架17、液压伺服作动器18、液压站19、测控柜20、强电柜21、测控信号及弱电电缆22、强电电缆23和液压软管束24。
试验台架17包括试验台架底座171、测试模块安装接头172、高低温箱安装支架173、高低温箱174、立柱175、横梁位置调整油缸176、力传感器177、位置可调整横梁178、横梁紧固件179和液压伺服作动器安装块1710。
底座171采用铸铁结构，重量较大，是整个台架的基础；立柱175是台架的主要承力件，其下部通过螺栓和底座171连接，试验台架采用两柱结构的形式；位置可调整横梁178可以在立柱175上上下滑动，横梁位置采用横梁位置调整油缸176进行动力方式调整，在准备试验时，可以根据测试模块1的长度、现场情况和设定驱动行程，调整可调整横梁178的位置；当横梁178位置调整好以后，一方面可以通过液压控制锁紧横梁位置调整油缸176，另一方面通过横梁紧固件179将横梁178在立柱175上予以固定。
高低温箱安装支架173下部和底座171连接，上部和高低温箱174连接，将高低温箱174固定在底座171上。
测试模块的实施例1竖直放置在试验台架17的高低温箱174内，其上部和下部杆件均可通过箱体上的通孔伸出高低温箱，在通孔和杆件之间的间隙处，设有不妨碍相对运动的隔热、密封物体；测试模块的实施例1的上端通过安装接头172与力传感器177连接，力传感器177再与液压伺服作动器组件18的作动缸活塞杆184连接，测试模块的下端通过安装接头172与试验台架17的底座171连接。
液压伺服作动器组件18包括位移传感器181、作动缸182、电液伺服阀183和作动缸活塞杆184，其中位移传感器181用来测试作动缸活塞杆184的动态位移；液压伺服作动器组件18作为一个整体部件由伺服作动器安装块1710固定在试验台架17的位置可调整横梁178上.
伺服作动器组件18通过液压软管束24和液压站19连接，液压伺服作动器组件18由液压站19提供液压动力，按控制规律驱动测试模块1的拉伸或者压缩运动，从而进行阻尼阀动态特性的试验。
测控柜20包括测控柜柜体201、显示器202、按钮与显示灯面板203、键盘盒204、打印机205、控制器206、上位计算机207和电源及二次仪表208。测控柜是本发明用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统中的传感器信息输入、控制信号输出以及测试结果处理、保存和输出的装置，各种工控元器件、设备均安装、布置在测控柜柜体201上。
强电柜21主要包括强电柜柜体211、电压表212、电流表213和空气开关模块214。强电柜是本发明用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统中的电力输入、输出的装置，各种电力和工控元器件均安装、布置在强电柜柜体上211。
用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统在硬件上采用模块化设计、集成方法，其在宏观上可分为四个模块：试验台架集成模块、液压站19、测控柜20和强电柜21，其中试验台架集成模块是试验台架17、测试模块1和伺服作动器组件18的集成体。
测控柜20通过测控信号及弱电电缆221、强电电缆231和强电柜21连接，通过测控信号及弱电电缆222和试验台架17连接，通过测控信号及弱电电缆223和液压站19连接；强电柜21通过强电电缆232和液压站19连接，通过强电电缆233和试验台架17连接；试验台架17通过液压软管束24和液压站19连接，液压软管束24包括向液压伺服作动器组件18和两个横梁位置调整油缸176供油的软管。
所述四个模块之间仅通过可插拔型测控信号及弱电电缆、强电电缆和液压动力输送软管相互连接，如需移动装备，只需拔掉电缆、软管即可。
参见图10，用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统基于现代计算机测控原理，采用上、下位机通讯测控的方式进行工作。将位移传感器181、力传感器177、压力传感器36、温度传感器39以及液压站19液压系统的压力、流量和油温等信号，经过信号调理模块调理后，输入控制器206里面的AD/DA板卡，同时将液压站19中的监控开关量信号、系统按钮操作、急停操作等开关量信号也输入到DIO工控板卡；控制器206的CPU通过信息处理后，一方面通过AD/DA板卡驱动伺服放大器和电液伺服阀183，从而对作动缸182实施控制，另一方面通过DIO工控板卡驱动中间继电器，对液压站油泵电机、各种液压控制电磁阀、油温控制电磁阀和加热器、强电接触器、各种指示灯和报警器进行通断控制。针对电源的按钮操作和急停操作在对电源进行直接控制的情况下，同时可将操作信息输入控制器206。
控制器206可以通过USB、RS-232等通讯协议与上位计算机207进行通讯，将采集的数据送到上位计算机207进行后处理，上位计算机207最后通过人机界面、打印机与试验人员进行信息交互。
参见图11，用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的自动测控系统的软件系统基于Visual Studio.Net的Visual C++环境编程开发，宏观上分为控制器测控软件和上位机管理软件，控制器测控软件和上位机管理软件通过串行数据通讯进行数据交互。
控制器测控软件负责系统的数据采集、硬件驱动和硬件管理，软件结构包括数据采集模块、信号库、控制模块、数据通讯模块和硬件标定维护模块；信号库包括如阶跃函数、简谐波和三角波等各种信号函数，控制器可以运用这些信号函数对伺服作动器进行相关规律的驱动。
上位机管理软件负责试验管理和试验数据后处理，软件结构包括试验管理模块、数据通讯模块、数据处理模块和数据库模块。管理软件通过人机界面接受人工参数设定和控制指令，譬如试验日期时间、试验员、试验类别、试验自动还是手动控制等，通过数据通讯一方面可对测控系统中的硬件进行管理，另一方面可以获得控制器采集的数据，在对数据进行各种后处理以后，将结果等信息保存在数据库或通过人机界面、打印机进行信息输出。
数据处理模块主要包括对试验数据的误差分析、插值分析、图形曲线绘制和试验报告的处理输出；试验“数据库文件”可以以标准DATA文件或者Excel文件输出，供其它专业软件进行更为复杂的数据分析。
图12至图13示出了本发明用于油压减振器阻尼阀动态特性试验的试验方法的一种实施例，实施例基于前述测试模块和自动测控系统的实施例进行试验。
将测试模块1安装在试验台架17的高低温箱174内，设定所期望的高低温箱的环境温度，譬如-30℃，在环境温度达到目标温度后，保持恒温24小时。
(1)试验开始时，先手动操作液压伺服作动器组件18，将测试模块1压缩至接近最短的位置、暂停；选取对液压伺服作动器组件18的驱动信号函数为阶跃信号(图12)，对测试模块1进行激振，即快速拉动测试模块1至目标速度，然后匀速拉动一段时间，最后迅速停止；压缩回程也可以进行同样试验，操作方法与拉伸行程时方法一样；运用“自动测控系统”进行阻尼阀动态特性数据采集和数据后处理，最后将试验结果保存和输出。
图12是本发明中油压减振器阻尼阀动态特性试验阶跃响应归一化曲线及各性能指标示意图。图中v(t)是输入阶跃信号归一化曲线，P(t)是被试阻尼阀进口压力在阶跃信号输入下响应的归一化曲线，t1、t2、t3分别是被试阻尼阀的响应时间、峰值时间和过渡过程时间，ΔP是压力超调量，e是稳态误差。
(2)对油压减振器阻尼阀进行锯齿波响应动态特性试验可以观察阻尼阀的启闭特性。试验开始时，先手动操作液压伺服作动器组件18，将测试模块1压缩至接近最短的位置、暂停；选取对液压伺服作动器组件18的驱动信号函数为锯齿波(也称三角波)信号(图13)，对测试模块1进行激振，即线性递增方式拉动测试模块1至目标速度，然后迅速停止；压缩回程也可以进行同样试验，操作方法与拉伸行程时方法一样；运用“自动测控系统”进行阻尼阀动态特性数据采集和数据处理，最后将试验结果保存和输出。
图13是本发明中油压减振器阻尼阀动态特性试验锯齿波响应曲线示意图。图中ve(t)是拉伸行程输入锯齿波信号曲线，Pe(t)是拉伸行程被试阻尼阀进口压力在锯齿波信号输入下的响应曲线；从图中可以看出，被试阻尼阀在开阀后，压力呈弱增长方式(相当于卸荷)，当输入速度迅速停止后，被试阻尼阀又不能迅速关闭，其关闭时间滞后于锯齿波终止时间。
图中vc(t)是压缩行程输入锯齿波信号曲线(用虚线表示)，Pc(t)是压缩行程被试阻尼阀进口压力在锯齿波信号输入下的响应曲线。
Claims (9)
1.一种用于油压减振器阻尼阀试验的测试模块，其特征在于：测试模块包括储油缸组件、导承组件、导承排气板、压力缸筒、活塞-活塞杆组件、液压油、底阀组件、压力缸筒垫片、底阀垫片、导油板组件、磁铁、回油组件、骨架油封、螺盖和防尘圈，所述导油板组件和储油缸组件连接，导油板组件被放置在储油缸组件缸筒内的底部，所述底阀垫片放置在导油板组件底座之上，所述底阀组件放置在底阀垫片之上，所述压力缸筒垫片放置在底阀组件阀体上的环形槽内，所述压力缸筒放置在压力缸筒垫片之上，所述导承排气板放置在压力缸筒之上，所述导承组件放置在导承排气板之上，导承组件通过其外螺纹和储油缸组件缸筒上的内螺纹咬合，向下拧紧时，导承组件将导承排气板、压力缸筒、压力缸筒垫片和底阀组件压紧固定在储油缸组件缸筒内；所述骨架油封、螺盖、防尘圈的外圆和导承组件连接，内圆和活塞-活塞杆组件连接；所述活塞-活塞杆组件的活塞外圆与压力缸筒内圆连接，可以相对滑动，活塞杆穿过导承组件、骨架油封、螺盖和防尘圈的内孔后而伸出；所述回油组件上部和压力缸筒连接，下部和导油板组件连接；所述磁铁和导油板组件连接；所述液压油被充满压力缸筒内腔和三分之二以上的储油缸组件和压力缸筒之间的容腔；所述导承组件包括导承体、被试阻尼阀、安全阀、压力传感器、压力传感器端面密封圈、温度传感器、温度传感器端面密封圈、导向耐磨环、格莱圈，所述压力传感器、温度传感器均通过其端部外螺纹和导承体内螺纹咬合而固定在导承上；所述压力传感器端面密封圈处于压力传感器和导承体之间，所述温度传感器端面密封圈处于温度传感器和导承体之间，所述导向耐磨环、格莱圈分别放置在导承体内圆的环形槽内，被试阻尼阀包括调节螺盖、螺盖防松密封环、调节垫片、弹簧、阀芯和阀座，阀座的下部外圆柱体和导承体安装孔为紧配合，阀座通过专用工具被压入安装孔；阀芯放置在阀座上部，可以在安装孔内滑动；弹簧放置在阀芯上部的弹簧座内，在弹簧和阀芯之间放置有调节垫片；调节螺盖放置在弹簧之上，在调节螺盖和弹簧之间放置有调节垫片；调节螺盖的外螺纹和导承体安装孔内螺纹咬合，转动调节螺盖可以调节弹簧的预压缩量；螺盖防松密封环套在调节螺盖外圆周上，安全阀采用了与被试阻尼阀一样的结构，但具有不同的阀座。
2.如权利要求1所述的测试模块，其特征在于，所述储油缸组件包括外缸筒、储油缸端部联结件，二者通过焊接形成一个整体容器；所述导油板组件包括底座、肋板，导油板组件放置在储油缸组件底部；所述底阀垫片放置在导油板组件的底座上。
3.如权利要求1所述的测试模块，其特征在于，所述底阀组件包括螺盖、塔簧、阀片和阀体，螺盖穿过塔簧和阀片，通过其底部的外螺纹和阀体上的内螺纹咬合，形成一个整体组件，底阀组件放置在底阀垫片之上。
4.一种使用如前述权利要求1-3任一所述的测试模块进行高低温动态特性试验的自动测控系统，将前述测试模块放置在包括高低温箱的试验台架上，采用伺服作动器进行激振，从而测试被试阻尼阀的动态特性。
5.如权利要求4所述的自动测控系统，其特征在于：所述自动测控系统包括试验台架、前述测试模块、伺服作动器组件、动力源、测控柜、强电柜、测控信号及弱电电缆、强电电缆以及动力输送软管；所述试验台架主要由底座、高低温箱安装支架、高低温箱、立柱、位置可调整横梁、横梁位置调整装置、横梁紧固件、测试模块安装接头和伺服作动器安装块构成；
自动测控系统在硬件上采用模块化设计、集成方法，其在宏观上可分为四个模块：试验台架集成模块、动力源、测控柜和强电柜，其中试验台架集成模块是试验台架、前述测试模块和伺服作动器组件的集成体；所述四个模块之间仅通过可插拔型测控信号及弱电电缆、强电电缆和动力输送软管相互连接，如需移动装备，只需拔掉电缆、拆掉动力输送软管即可。
6.如权利要求5所述的自动测控系统，其特征在于：底座采用铸铁或钢结构，立柱是台架的主要承力件，其下部通过插销或螺栓和底座连接，试验台架采用两柱或四柱结构的形式；位置可调整横梁可以在立柱上上下滑动，横梁位置调整好以后，可以通过紧固件将横梁在立柱上予以固定，所述高低温箱安装支架下部和底座连接，上部和高低温箱连接，将高低温箱固定在底座上。
7.如权利要求5所述的自动测控系统，其特征在于：所述测试模块可放置在试验台架的高低温箱内，其两端杆件均可通过箱体上的通孔伸出高低温箱，在通孔和杆件之间的间隙处，设有不妨碍相对运动的隔热、密封物体；测试模块的一端通过安装接头与力传感器连接，力传感器再与驱动装置连接，测试模块的另一端通过安装接头与试验台架连接。
8.如权利要求5所述的自动测控系统，其特征在于：所述伺服作动器组件包括位移传感器、作动装置和伺服控制装置，由伺服作动器安装块固定在试验台架上，其中位移传感器用来测试作动器的动态位移；伺服作动器组件采用液压、气压或伺服电机驱动的方式，驱动测试模块的拉伸或者压缩运动；伺服作动器组件由液压站、气站或电源提供动力，伺服作动器通过液压软管、气管或者电缆与动力源连接；伺服作动器安装在试验台架的位置可调整横梁上，从而在上方驱动测试模块；伺服作动器也可以安装在试验台架的底座上，从而在下方驱动测试模块，当测试模块被水平横向放置在高低温箱内、实验台架采用横向设计或可倾摆方式设计时，伺服驱动装置从横向驱动测试模块。
9.采用如权利要求6-8的任一所述的自动测控系统的试验方法，将所述测试模块安装在试验台架的高低温箱内，设定高低温箱的环境温度，在环境温度达到目标温度后，保持恒温24小时及以上；选取伺服作动器驱动信号函数，对测试模块进行激振，运用所述自动测控系统进行阻尼阀动态特性数据采集和数据后处理，最后将试验结果保存和输出。
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