CN109506861A

CN109506861A - 一种软管曲挠液压脉冲试验台

Info

Publication number: CN109506861A
Application number: CN201811272171.4A
Authority: CN
Inventors: 吕垠; 李玮斌; 李红昌
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-03-22

Abstract

本发明涉及一种软管曲挠液压脉冲试验台，包括脉冲加载系统、曲挠运动系统、电控系统、补油系统、固定阀块、移动阀块，被试软管一端安装在固定阀块上，另一端安装在移动阀块上，所述移动阀块安装在Y轴的机械传动轴与导轨上，Y轴的机械传动轴与导轨通过支架安装在X轴的机械传动轴与导轨上，X轴与Y轴的机械传动轴由电控系统的伺服电机进行控制，通过移动阀块在X轴及Y轴上的联合运动，实现被试软管的曲挠运动。本发明针对软管曲挠液压脉冲试验，适用于稳定的曲挠高压要求，具有结构紧凑、实用性强的特点。

Description

一种软管曲挠液压脉冲试验台

技术领域

本发明涉及液压软管总成试验装置，特别涉及一种软管曲挠液压脉冲试验台。

背景技术

根据国家标准GB/T 7939-2008《液压软管总成试验方法》中脉冲（耐久性）试验及国家标准GB/T 14904-2011《钢丝增强橡胶和塑料软管及软管组合件曲挠液压脉冲试验》的要求，液压软管曲挠脉冲试验需要对软管内部施加0.5Hz-1.3Hz的脉冲压力，升压率在100-350MPa之间，同时试验台包括一个固定岐管和一个活动岐管，后者可进行旋转运动（旋转运动如图1所示）。固定岐管中心线与活动岐管的旋转中心等高且水平，活动岐管每分钟转动次数占每分钟脉冲压力循环次数的34% ~ 38%。

与国外相比，国内对液压软管脉冲实验的研究起步较晚，目前还处于探索阶段。国产的液压软管脉冲试验台能够生成脉冲压力进行液压软管耐久性试验，但并没有能够同时进行曲挠运动的试验台。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种软管曲挠液压脉冲试验台，适用于高精度的曲挠试验，具有脉冲压力升压泄压快速、脉冲时间精确性强、曲挠试验精度高、实用性强的特点。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种软管曲挠液压脉冲试验台，包括脉冲加载系统、曲挠运动系统、电控系统、补油系统、固定阀块、移动阀块，被试软管一端安装在固定阀块上，另一端安装在移动阀块上，所述移动阀块安装在Y轴的机械传动轴与导轨上，Y轴的机械传动轴与导轨通过支架安装在X轴的机械传动轴与导轨上，X轴与Y轴的机械传动轴由电控系统的伺服电机进行控制，通过移动阀块在X轴及Y轴上的联合运动，实现被试软管的曲挠运动。

所述脉冲加载系统包括主油箱、第一高压球阀、由变频电机和定量泵组成的主泵泵源、第一单向阀、第一电磁溢流阀、第一直动式溢流阀、第一过滤器、蓄能器、比例换向阀、增压缸；所述主油箱装有第二空气过滤器、第一液位计和第一温度传感器，主油箱与第一高压球阀的进油口以及第一过滤器的出油口相连，第一高压球阀的出油口与主泵泵源的进油口相连，主泵泵源的出油口与第一单向阀的进油口相连，第一单向阀的出油口与比例换向阀的P口、蓄能器与第一电磁溢流阀的进油口相连，三个部件之间有第一压力表与第一压力传感器，蓄能器来补充比例换向阀换向时增压缸活塞伸出所需流量，比例换向阀的A口与增压缸的进油口相连，增压缸装有磁致伸缩位移传感器，比例换向阀的B口与增压缸的中部相连，之间有第三温度传感器，增压缸的出油口与固定阀块之间有第二压力传感器，第一直动式溢流阀与第一过滤器的进油口相连。

所述补油系统包括高温油箱、第四高压球阀、由电机和补油泵组成的补油泵源、第四单向阀、第二电磁溢流阀、第二直动式溢流阀、电磁换向阀、液控单向阀、第二单向阀；高温油箱装有第三空气过滤器、第二液位计、第二温度传感器和电加热器，高温油箱与第四高压球阀的进口和液控单向阀的进口相连，第四高压球阀的出口与补油泵源的进口相连，第四高压球阀的出油口与第二电磁溢流阀的进口和第二单向阀的进油口相连，三个部件之间有第二压力表与第三压力传感器，第二单向阀的出油口与增压缸的尾部相连，液控单向阀的控制油口与电磁换向阀的出油口相连，电磁换向阀的进油口与第一单向阀的出油口相连。

所述曲挠运动系统包括移动阀块、X轴丝杠与导轨、Y轴丝杠与导轨、X轴伺服电机、Y轴伺服电机；所述移动阀块安装在Y轴丝杠与导轨上，Y轴丝杠与导轨通过支架安装在X轴丝杠与导轨上，X轴丝杠与导轨与X轴伺服电机相连，Y轴丝杠与导轨与Y轴伺服电机相连。

还包括冷却系统，所述冷却系统包括主油箱、第二高压球阀、电机和冷却泵组成的冷却泵源、水冷器、第二过滤器；主油箱与第二高压球阀的进油口以及第二过滤器的出油口相连，第二高压球阀的出油口与冷却泵源的进油口相连，冷却泵源的出油口与水冷器的进油口相连，水冷器的出油口与第二过滤器进油口相连，所述冷却系统进行水冷循环，使得试验能够无间断进行，防止油液过热。

还包括漏油回收系统，所述漏油回收系统包括漏油油箱、电机和漏油泵组成的漏油泵源、第三过滤器、第一空气过滤器、第三液位计、第三高压球阀、第三单向阀；漏油油箱安装有第一空气过滤器、第三液位计，漏油油箱与第三高压球阀进油口相连，第三高压球阀出油口与漏油泵源进油口相连，漏油泵源出油口与第三过滤器进油口相连，第三过滤器出油口与第三单向阀进油口相连，第三单向阀出油口与高温油箱相连，所述漏油回收系统用来收集被试软管发生损坏时的漏油及拆装被试软管工件时的漏油。

本发明与现有技术相比，有以下显而易见的突出实质性的特点和显著的优点：

本发明通过PLC自带的圆弧插补程序控制伺服电机，FX2N-20GM是晶体管输出形式，可最高输出200kHz，插补时为100kHz的脉冲＋方向或者正转＋反转脉冲串。可大幅度避免因为曲挠运动精度误差造成被试件弯曲半径与规定不符，从而减小试验结果的误差。

本发明采用了变频电机与定量泵的形式组成泵源，通过改变变频电机的转速，调节定量泵出口的流量，控制脉冲波形。

本发明将脉冲试验与曲挠装置合并，可同时进行试验，节约大量人工成本与时间成本。

附图说明

图1是软管曲挠液压脉冲试验标准规定的移动阀块旋转运动图例。

图2是本发明的各系统原理图。

图3是本发明的曲挠装置结构图。

图4是本发明的电控系统连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图2所示，一种软管曲挠液压脉冲试验台，包括脉冲加载系统、曲挠运动系统、电控系统、补油系统、固定阀块45、移动阀块46，被试软管47一端安装在固定阀块45上，另一端安装在移动阀块46上，所述移动阀块46安装在Y轴的机械传动轴与导轨上，Y轴的机械传动轴与导轨通过支架安装在X轴的机械传动轴与导轨上，X轴与Y轴的机械传动轴由电控系统的伺服电机进行控制，通过移动阀块46在X轴及Y轴上的联合运动，实现被试软管47的曲挠运动。

所述脉冲加载系统包括主油箱1、第一高压球阀41、由变频电机和定量泵组成的主泵泵源4、第一单向阀8、第一电磁溢流阀12、第一直动式溢流阀14、第一过滤器26、蓄能器21、比例换向阀22、增压缸23；所述主油箱1装有第二空气过滤器30、第一液位计32和第一温度传感器35，主油箱1与第一高压球阀41的进油口以及第一过滤器26的出油口相连，第一高压球阀41的出油口与主泵泵源4的进油口相连，主泵泵源4的出油口与第一单向阀8的进油口相连，第一单向阀8的出油口与比例换向阀22的P口、蓄能器21与第一电磁溢流阀12的进油口相连，三个部件之间有第一压力表16与第一压力传感器18，蓄能器21来补充比例换向阀22换向时增压缸23活塞伸出所需流量，比例换向阀22的A口与增压缸23的进油口相连，增压缸23装有磁致伸缩位移传感器24，比例换向阀22的B口与增压缸23的中部相连，之间有第三温度传感器37，增压缸23的出油口与固定阀块45之间有第二压力传感器19，第一直动式溢流阀14与第一过滤器26的进油口相连。

所述补油系统包括高温油箱2、第四高压球阀44、由电机和补油泵组成的补油泵源6、第四单向阀11、第二电磁溢流阀13、第二直动式溢流阀15、电磁换向阀39、液控单向阀40、第二单向阀9；高温油箱2装有第三空气过滤器31、第二液位计33、第二温度传感器36和电加热器38，高温油箱2与第四高压球阀44的进口和液控单向阀40的进口相连，第四高压球阀44的出口与补油泵源6的进口相连，第四高压球阀44的出油口与第二电磁溢流阀13的进口和第二单向阀9的进油口相连，三个部件之间有第二压力表17与第三压力传感器20，第二单向阀9的出油口与增压缸23的尾部相连，液控单向阀40的控制油口与电磁换向阀39的出油口相连，电磁换向阀39的进油口与第一单向阀8的出油口相连。

如图3所示，所述曲挠运动系统包括移动阀块46、X轴丝杠与导轨48、Y轴丝杠与导轨49、X轴伺服电机51、Y轴伺服电机50；所述移动阀块46安装在Y轴丝杠与导轨49上，Y轴丝杠与导轨49通过支架安装在X轴丝杠与导轨48上，X轴丝杠与导轨48与X轴伺服电机51相连，Y轴丝杠与导轨49与Y轴伺服电机50相连。电控系统连接示意图如图4所示。工控机接受曲挠运动参数，通过RS232将参数传输进PLC，FX2N-20GM可同时控制2个伺服电机进行直线插补或圆弧插补，晶体管输出形式，可最高输出200kHz，插补时为100kHz的脉冲＋方向或者正转＋反转脉冲串。伺服放大器接受FX2N-20GM所给出的位置控制信号，并传输给伺服电机，从而使电机转动丝杆达到曲挠运动的效果。

还包括冷却系统，所述冷却系统包括主油箱1、第二高压球阀42、电机和冷却泵组成的冷却泵源5、水冷器25、第二过滤器27；主油箱1与第二高压球阀42的进油口以及第二过滤器27的出油口相连，第二高压球阀42的出油口与冷却泵源5的进油口相连，冷却泵源5的出油口与水冷器25的进油口相连，水冷器25的出油口与第二过滤器27进油口相连，所述冷却系统进行水冷循环，使得试验能够无间断进行，防止油液过热。

还包括漏油回收系统，所述漏油回收系统包括漏油油箱3、电机和漏油泵组成的漏油泵源7、第三过滤器28、第一空气过滤器29、第三液位计34、第三高压球阀43、第三单向阀10；漏油油箱3安装有第一空气过滤器29、第三液位计34，漏油油箱3与第三高压球阀43进油口相连，第三高压球阀43出油口与漏油泵源7进油口相连，漏油泵源7出油口与第三过滤器28进油口相连，第三过滤器28出油口与第三单向阀10进油口相连，第三单向阀10出油口与高温油箱2相连，所述漏油回收系统用来收集被试软管47发生损坏时的漏油及拆装被试软管47工件时的漏油。

本发明的工作原理如下：

主泵泵源4出口压力由第一电磁溢流阀12和第一直动式溢流阀14组成的远程调压模块调节。主泵泵源4至比例换向阀22前添加蓄能器21，用来补充比例换向阀22换向时增压缸23活塞伸出所需流量。增压缸23有两个出口，一口连接被测软管的油路，另一口连接补油泵油路。被试软管47一端安装在固定阀块45上，另一端安装在移动阀块46上。固定阀块45上安装有第二压力传感器19，第三温度传感器37，用于检测被试软管47内的实时压力，实时温度。

补油泵油路主要由补油泵源6和第二电磁溢流阀13及第二直动式溢流阀15组成的远程调压模块组成。这个油路的功能在于，首先，当被试软管47内的油液温度不满足试验标准时，电磁换向阀39打开，主泵泵源4输出的一路压力油液将液控单向阀40打开，补油泵源6将高温油箱2里的高温油液由电加热器38加热至标准试验温度补充入被试软管47，高温油液在被试软管47内循环流动，当固定阀块45上的第三温度传感器37检测到油液满足试验标准时，电磁换向阀39关闭，被试软管47内的油液不再循环。其次，当比例换向阀22换向使增压缸23活塞缩回时，同时依靠主泵泵源4输出的压力油液及补油泵源6输出的压力油液使其缩回，这样既可以让其缩回速度更快又可以保证蓄能器21充满油液。

本实验系统有三个独立的油箱，一个为主油箱1，用于主泵泵源4油路供油，另有水冷器25将主油箱4里的油液稳持在稳定的区间内；一个为高温油箱2，内有电加热器38，将高温油箱2内油液保持在标准试验温度内；另一个为漏油油箱3，漏油泵源7用来收集被试软管47发生损坏时的漏油及拆装被试软管47工件时的漏油。

本发明由脉冲加载系统与补油系统给液压软管进行脉冲打压，由曲挠运动系统进行移动阀块旋转运动，从而达到国家标准GB/T 7939-2008《液压软管总成试验方法》中脉冲耐久性试验及国家标准GB/T 14904-2011《钢丝增强橡胶和塑料软管及软管组合件曲挠液压脉冲试验》的要求。

Claims

1.一种软管曲挠液压脉冲试验台，其特征在于，包括脉冲加载系统、曲挠运动系统、电控系统、补油系统、固定阀块（45）、移动阀块（46），被试软管（47）一端安装在固定阀块（45）上，另一端安装在移动阀块（46）上，所述移动阀块（46）安装在Y轴的机械传动轴与导轨上，Y轴的机械传动轴与导轨通过支架安装在X轴的机械传动轴与导轨上，X轴与Y轴的机械传动轴由电控系统的伺服电机进行控制，通过移动阀块（46）在X轴及Y轴上的联合运动，实现被试软管（47）的曲挠运动。

2.根据权利要求1所述的软管曲挠液压脉冲试验台，其特征在于，所述脉冲加载系统包括主油箱（1）、第一高压球阀（41）、由变频电机和定量泵组成的主泵泵源（4）、第一单向阀（8）、第一电磁溢流阀（12）、第一直动式溢流阀（14）、第一过滤器（26）、蓄能器（21）、比例换向阀（22）、增压缸（23）；所述主油箱（1）装有第二空气过滤器（30）、第一液位计（32）和第一温度传感器（35），主油箱（1）与第一高压球阀（41）的进油口以及第一过滤器（26）的出油口相连，第一高压球阀（41）的出油口与主泵泵源（4）的进油口相连，主泵泵源（4）的出油口与第一单向阀（8）的进油口相连，第一单向阀（8）的出油口与比例换向阀（22）的P口、蓄能器（21）与第一电磁溢流阀（12）的进油口相连，三个部件之间有第一压力表（16）与第一压力传感器（18），蓄能器（21）来补充比例换向阀（22）换向时增压缸（23）活塞伸出所需流量，比例换向阀（22）的A口与增压缸（23）的进油口相连，增压缸（23）装有磁致伸缩位移传感器（24），比例换向阀（22）的B口与增压缸（23）的中部相连，之间有第三温度传感器（37），增压缸（23）的出油口与固定阀块（45）之间有第二压力传感器（19），第一直动式溢流阀（14）与第一过滤器（26）的进油口相连。

3.根据权利要求1所述的软管曲挠液压脉冲试验台，其特征在于，所述补油系统包括高温油箱（2）、第四高压球阀（44）、由电机和补油泵组成的补油泵源（6）、第四单向阀（11）、第二电磁溢流阀（13）、第二直动式溢流阀（15）、电磁换向阀（39）、液控单向阀（40）、第二单向阀（9）；高温油箱（2）装有第三空气过滤器（31）、第二液位计（33）、第二温度传感器（36）和电加热器（38），高温油箱（2）与第四高压球阀（44）的进口和液控单向阀（40）的进口相连，第四高压球阀（44）的出口与补油泵源（6）的进口相连，第四高压球阀（44）的出油口与第二电磁溢流阀（13）的进口和第二单向阀（9）的进油口相连，三个部件之间有第二压力表（17）与第三压力传感器（20），第二单向阀（9）的出油口与增压缸（23）的尾部相连，液控单向阀（40）的控制油口与电磁换向阀（39）的出油口相连，电磁换向阀（39）的进油口与第一单向阀（8）的出油口相连。

4.根据权利要求1所述的软管曲挠液压脉冲试验台，其特征在于，所述曲挠运动系统包括移动阀块（46）、X轴丝杠与导轨（48）、Y轴丝杠与导轨（49）、X轴伺服电机（51）、Y轴伺服电机（50）；所述移动阀块（46）安装在Y轴丝杠与导轨（49）上，Y轴丝杠与导轨（49）通过支架安装在X轴丝杠与导轨（48）上，X轴丝杠与导轨（48）与X轴伺服电机（51）相连，Y轴丝杠与导轨（49）与Y轴伺服电机（50）相连。

5.根据权利要求1所述的软管曲挠液压脉冲试验台，其特征在于，还包括冷却系统，所述冷却系统包括主油箱（1）、第二高压球阀（42）、电机和冷却泵组成的冷却泵源（5）、水冷器（25）、第二过滤器（27）；主油箱（1）与第二高压球阀（42）的进油口以及第二过滤器（27）的出油口相连，第二高压球阀（42）的出油口与冷却泵源（5）的进油口相连，冷却泵源（5）的出油口与水冷器（25）的进油口相连，水冷器（25）的出油口与第二过滤器（27）进油口相连，所述冷却系统进行水冷循环，使得试验能够无间断进行，防止油液过热。

6.根据权利要求1所述的软管曲挠液压脉冲试验台，其特征在于，还包括漏油回收系统，所述漏油回收系统包括漏油油箱（3）、电机和漏油泵组成的漏油泵源（7）、第三过滤器（28）、第一空气过滤器（29）、第三液位计（34）、第三高压球阀（43）、第三单向阀（10）；漏油油箱（3）安装有第一空气过滤器（29）、第三液位计（34），漏油油箱（3）与第三高压球阀（43）进油口相连，第三高压球阀（43）出油口与漏油泵源（7）进油口相连，漏油泵源（7）出油口与第三过滤器（28）进油口相连，第三过滤器（28）出油口与第三单向阀（10）进油口相连，第三单向阀（10）出油口与高温油箱（2）相连，所述漏油回收系统用来收集被试软管（47）发生损坏时的漏油及拆装被试软管（47）工件时的漏油。