CN110219858B - 一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，包括卧式液压缸、负载液压缸和油箱，所述主供油回路包括：油箱、液压泵、电机、过滤器和联轴器，所述液压泵与电机装配，所述液压泵与油箱固定连通，所述过滤器装配在液压泵上，负载液压缸的目的是为卧式液压缸提供变化的外负载，用来实现在卧式液压缸运动时，通过上位机对八油垫静压支承结构进行控制，达到克服变化负载的目的；结构简单，原理简单，易加工，易安装，同时实现成本低，可以实现试验台的抗偏载与摩擦力的能力，为克服恒定负载与摩擦力的影响提供了新的思路，具有广阔的市场推广使用前景。

Description

一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，具体领域为一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统。

背景技术

液压缸是液压系统的重要执行元件，其性能好坏直接影响到了整个液压系统的稳定性，在一些特殊领域，液压缸需采用卧式铰接安装，达到输出曲线力的目的，液压缸卧式铰接安装时，会受到导向套摩擦力与变化外载力的影响，在液压缸活塞杆运动时，卧式液压缸导向套与活塞杆之间会产生干摩擦，在受到变化的外负载的作用，使得卧式液压缸活塞杆会受到偏载力，使液压缸密封圈发生损毁，因此为实现相应试验台抗变负载与摩擦力的功能，设计了相应的液压控制系统，从而使试验台达到抗变负载与导向套处摩擦力的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，包括卧式液压缸、负载液压缸和主供油回路，所述主供油回路包括：油箱、液压泵、电机、过滤器和联轴器，所述液压泵与电机装配，所述液压泵与油箱固定连通，所述过滤器装配在液压泵上，所述液压泵向卧式液压缸、负载液压缸供油，所述卧式液压缸的内部装配有卧式液压缸回路溢流阀，所述卧式液压缸的内部装配有卧式液压缸回路比例换向阀，所述卧式液压缸的活塞杆上固定装配有拉力传感器，所述卧式液压缸有杆腔和无杆腔的进油管路上安装有卧式液压缸无杆腔压力传感器和卧式液压缸有杆腔压力传感器，所述卧式液压缸的内部安装有卧式液压缸位移传感器，所述卧式液压缸导向套处静压支承结构上分别固定装配有A或B油腔压力传感器、C或D油腔压力传感器、E或F油腔压力传感器和G或H油腔压力传感器，所述卧式液压缸导向套处静压支承结构上分别固定装配有A、B油腔比例节流阀、C、D油腔比例节流阀、E、F油腔比例节流阀和G、H油腔比例节流阀，所述负载液压缸的进油处固定装配有液压缸回路比例溢流阀，所述负载液压缸的内壁固定装配有负载液压缸比例换向阀，所述负载液压缸有杆腔和无杆腔进油管路上分别安装有负载液压缸无杆腔压力传感器和负载液压缸有杆腔压力传感器，所述负载液压缸的活塞杆处固定装配有负载液压缸位移传感器，所述卧式液压缸回路溢流阀、卧式液压缸回路比例换向阀、卧式液压缸无杆腔压力传感器、卧式液压缸有杆腔压力传感器、卧式液压缸位移传感器、A或B油腔压力传感器、C或D油腔压力传感器、E或F油腔压力传感器、G或H油腔压力传感器、A、B油腔比例节流阀、C、D油腔比例节流阀、E、F油腔比例节流阀、G、H油腔比例节流阀、负载液压缸回路比例溢流阀、负载液压缸比例换向阀、负载液压缸无杆腔压力传感器、负载液压缸有杆腔压力传感器和负载液压缸位移传感器均与控制器电性相连，所述控制器的一端电性连接有上位机，所述卧式液压缸的下端设有静压支承结构泵站；

所述静压支承结构泵站包括为静压支承结构小型电机，静压支承结构溢流阀、静压支承结构过滤器，所述小型电机与静压支承结构溢流阀相连，所述静压支承结构溢流阀与-静压支承结构过滤器相连。

优选的，所述控制系统包括八油垫静压支承液压缸、导向套、油腔压力传感器、A、B油垫、C、D油垫、E、F油垫、G、H油垫、阻尼器；比例节流阀；液压泵过滤器和溢流阀，所述八油垫静压支承液压缸的前侧固定装配有导向套，所述八油垫静压支承液压缸与油腔压力传感器电性相连，所述八油垫静压支承液压缸的内壁分别装配有A、B油垫、C、D油垫、E、F油垫和G、H油垫，所述八油垫静压支承液压缸与阻尼器相连，所述八油垫静压支承液压缸与比例溢流阀相连，所述八油垫静压支承液压缸与液压泵相连，所述八油垫静压支承液压缸与过滤器相连，所述八油垫静压支承液压缸与溢流阀相连。

优选的，所述卧式八油垫静压支承结构液压缸进行铰接安装，所述负载液压缸竖直安装在底座上，所述底座与上连杆一端固定铰接点连接，所述上连杆的另一端与卧式缸活塞杆销轴连接，所述卧式缸活塞杆销轴与下连杆一端连接，所述下连杆另一端与负载缸活塞杆销轴连接，所述底座的表面安装有竖架，所述竖架用来支撑液压缸进行固定铰接点进行安装，所述负载液压缸与底座固定在一起。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明针对液压缸在卧式铰接安装情况下，为实现该配套试验台的抗偏载与导向套处摩擦力的性能，设计相应的液压控制系统与方法，负载液压缸的目的是为卧式液压缸提供变化的外负载，用来实现在卧式液压缸运动时，通过上位机对八油垫静压支承结构进行控制，达到克服变化负载的目的；卧式液压缸运动时，由于活塞杆与导向套处产生了干摩擦力，通过上位机对静压支承八油垫压力进行控制，使卧式液压缸在运动时，导向套与活塞杆实时对中，从而实现抗变化负载与导向套处摩擦力的功能。

2.本发明所述试验台液压控制系统，结构简单，原理简单，易加工，易安装，同时实现成本低，可以实现试验台的抗偏载与摩擦力的能力，为克服恒定负载与摩擦力的影响提供了新的思路，具有广阔的市场推广使用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明试验台机械原理结构示意图；

图3为本发明八油垫静压支承结构液压控制系统原理图；

图4为本发明八油垫静压支承结构液压缸结构图。

图中：1-卧式液压缸、2-卧式液压缸回路溢流阀、3-卧式液压缸回路比例换向阀、4-卧式液压缸无杆腔压力传感器、5-卧式液压缸有杆腔压力传感器、6-卧式液压缸位移传感器、7- A或B油腔压力传感器、8- C或D油腔压力传感器、9- E或F油腔压力传感器、10- G或H油腔压力传感器、11- A、B油腔比例节流阀、12- C、D油腔比例节流阀、13- E、F油腔比例节流阀、14- G、H油腔比例节流阀、15-负载液压缸、16-负载液压缸回路比例溢流阀、17-负载液压缸比例换向阀、18-负载液压缸无杆腔压力传感器、19-负载液压缸有杆腔压力传感器、20-负载液压缸位移传感器、21-油箱、22-液压泵、23-电机、24-过滤器、25-联轴器、26-上位机、27-控制器、28-拉压力传感器、29-静压支承结构泵站、30-小型电机、31-静压支承结构溢流阀、32-静压支承结构过滤器、33-八油垫静压支承液压缸、34-导向套、35-油腔压力传感器、36- A、B油垫、37- C、D油垫、38- E、F油垫、39- G、H油垫、40-阻尼器、41-比例节流阀、42-液压泵、43-过滤器、44-溢流阀、45-卧式八油垫静压支承结构液压缸、46-负载液压缸、47-竖架、48-底座、49-上连杆、50-下连杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，包括卧式液压缸1、负载液压缸15和主供油回路，主供油回路包括：油箱21、液压泵22、电机23、过滤器(24)和联轴器25，液压泵22与电机23装配，液压泵22与油箱21固定连通，过滤器24装配在液压泵22上，液压泵22向卧式液压缸1、负载液压缸15供油，卧式液压缸1的内部装配有卧式液压缸回路溢流阀2，卧式液压缸1的内部装配有卧式液压缸回路比例换向阀，卧式液压缸1的活塞杆上固定装配有拉力传感器28，卧式液压缸1有杆腔和无杆腔的进油管路上安装有卧式液压缸无杆腔压力传感器4和卧式液压缸有杆腔压力传感器5，卧式液压缸1的内部安装有卧式液压缸位移传感器6，卧式液压缸导向套处静压支承结构上分别固定装配有A或B油腔压力传感器7、C或D油腔压力传感器8、E或F油腔压力传感器9和G或H油腔压力传感器10，卧式液压缸导向套处静压支承结构上分别固定装配有A、B油腔比例节流阀11、C、D油腔比例节流阀12、E、F油腔比例节流阀13和G、H油腔比例节流阀14，负载液压缸15的进油处固定装配有液压缸回路比例溢流阀16，负载液压缸15的内壁固定装配有负载液压缸比例换向阀17，负载液压缸15有杆腔和无杆腔进油管路上分别安装有负载液压缸无杆腔压力传感器18和负载液压缸有杆腔压力传感器19，负载液压缸15的活塞杆处固定装配有负载液压缸位移传感器20，卧式液压缸回路溢流阀2、卧式液压缸回路比例换向阀3、卧式液压缸无杆腔压力传感器4、卧式液压缸有杆腔压力传感器5、卧式液压缸位移传感器6、A或B油腔压力传感器7、C或D油腔压力传感器8、E或F油腔压力传感器9、G或H油腔压力传感器10、A、B油腔比例节流阀11、C、D油腔比例节流阀12、E、F油腔比例节流阀13、G、H油腔比例节流阀14、负载液压缸回路比例溢流阀16、负载液压缸比例换向阀17、负载液压缸无杆腔压力传感器18、负载液压缸有杆腔压力传感器19和负载液压缸位移传感器20均与控制器27电性相连，控制器27的一端电性连接有上位机26，卧式液压缸2的下端设有静压支承结构泵站29。

静压支承结构泵站29包括为静压支承结构小型电机30，静压支承结构溢流阀31、静压支承结构过滤器32，小型电机30与静压支承结构溢流阀31相连，静压支承结构溢流阀31与静压支承结构过滤器32相连。

根据以上卧式液压缸无杆腔压力传感器4、卧式液压缸有杆腔压力传感器5、拉压力传感器28的数据，运用公式

其中f表示摩擦力大小，p1表示液压缸无杆腔压力，A1表示液压缸无杆腔面积，p2表示液压缸有杆腔压力，A2表示液压缸有杆腔面积，F表示拉压力传感器的数值大小，近似计算出卧式液压缸在运动过程中，摩擦力的大小。将摩擦力进行反馈，根据卧式液压缸的不同的运动状态，控制静压支承结构的比例节流阀，该试验台包括：卧式八油垫静压支承结构液压缸、负载液压缸、上连杆、下连杆、固定铰接点、底座，卧式液压缸采用固定铰接点进行安装，使其在工作过程中，可以绕着铰接点转动，卧式液压缸活塞杆的顶端与上、下连杆通过销轴进行安装，上连杆的另一端与固定铰接点采用销轴进行连接，下连杆的另一端与负载液压缸的活塞杆通过销轴进行连接，负载液压缸与底座固定在一起，卧式液压缸在活塞杆运动过程中，主要是活塞杆容易与导向套产生干摩擦，所以根据油腔压力闭环控制原理，通过与反馈回来的油腔压力传感器的值进行比较，进而控制静压支承结构节流阀，进而控制其油腔压力，从而实现对卧式液压缸静压支承结构支承作用。在变化负载使活塞杆受到偏载力时，根据油腔压力控制原理，通过对比油腔压力传感器反馈回来的值，控制比例节流阀的开口度，进而控制静压结构油腔的油腔压力。采用压力闭环同步控制的原理，通过对比油腔压力传感器的值，进而控制油腔比例节流阀的开口度，从而实现对油腔压力的控制，使得油腔中产生的油膜对卧式液压缸的活塞杆起到支撑作用，保持卧式液压缸缸体与活塞杆实时对中，从而克服变化外负载的影响，油垫静压支承结构的卧式液压缸其中包括活塞杆、缸体、缸盖、密封圈、导向套、阻尼器，在导向套中设置非对称静压支承八油垫油腔，液压缸活塞杆置于导向套中，在活塞杆的轴线上、下方分别为并列的宽窄不同的四组油垫，下方的两组油垫前宽后窄，其中两个宽油垫按前后顺序分别为A油垫、B油垫，两个窄油垫按前后顺序分别为C油垫、D油垫。上方的两组油垫也是前宽后窄，其中两个宽油垫按前后顺序分别为E油垫、F油垫，两个窄油垫按前后顺序分别为G油垫、H油垫。在每个油垫的进油口处都装有一个阻尼器f，每个油垫都经过进油口阻尼器进行独立供油。

具体而言，控制系统包括八油垫静压支承液压缸33、导向套34、油腔压力传感器35、A、B油垫36、C、D油垫37、E、F油垫38、G、H油垫39、阻尼器40；比例节流阀41；液压泵42过滤器43和溢流阀44，八油垫静压支承液压缸33的前侧固定装配有导向套34，八油垫静压支承液压缸33与油腔压力传感器35电性相连，八油垫静压支承液压缸33的内壁分别装配有A、B油垫36、C、D油垫37、E、F油垫38和G、H油垫39，八油垫静压支承液压缸33与阻尼器40相连，八油垫静压支承液压缸33与比例溢流阀41相连，八油垫静压支承液压缸33与液压泵42相连，八油垫静压支承液压缸33与过滤器43相连，八油垫静压支承液压缸33与溢流阀44相连。

具体而言，卧式八油垫静压支承结构液压缸45进行铰接安装，负载液压缸46竖直安装在底座48上，底座48与上连杆49一端固定铰接点连接，上连杆49的另一端与卧式缸活塞杆销轴连接，卧式缸活塞杆销轴与下连杆50一端连接，下连杆50另一端与负载缸活塞杆销轴连接，底座48的表面安装有竖架47，竖架47用来支撑液压缸进行固定铰接点进行安装，负载液压缸与底座48固定在一起。

工作原理：卧式液压缸与负载液压缸都是由一个油箱供油，液压泵在电机作用下，从油箱中抽出油液，经过滤器过滤输送给两个液压缸，在液压系统中，分别给两个液压缸的无杆腔与有杆腔安装压力传感器，用来测量相应工作腔中的压力大小，同时给两个液压缸安装位移传感器，用来测量对应液压缸的工作位移，另外，给卧式液压缸的活塞杆的端部安装拉压力传感器，用来测量卧式液压缸的轴向力，卧式液压缸与负载液压缸的运动与换向，均有各自的比例换向阀控制完成，为实现给卧式液压缸添加一个稳定的外负载，需要控制比例溢流阀的开口大小，从而对负载液压缸液压回路油液压力进行控制，实现变化的负载力输出。卧式液压缸在活塞杆运动过程中，主要是活塞杆与导向套产生干摩擦，所以根据拉压力传感器的数值，计算摩擦力进行比较，进而控制静压支承结构节流阀，进而控制其油腔压力，从而实现对卧式液压缸静压支承结构支承作用。在变化负载使活塞杆受到偏载力时，根据油腔压力控制原理，通过对比各个油腔压力传感器反馈回来的值，控制比例节流阀的开口度，进而控制静压结构油腔的压力，达到抗偏载的目的。整个液压系统中数据的交换与传输，以及液压元件的控制，都是由上位机来控制。该试验台液压控制系统的设计可以克服液压缸在卧式铰接安装时，外负载与导向套处摩擦力的影响，从而保证卧式液压缸在运动过程中，缸体与活塞杆实时对中。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设置备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，其特征在于，包括卧式液压缸、负载液压缸和主供油回路，所述主供油回路包括：油箱、液压泵、电机、过滤器和联轴器，所述液压泵与电机装配，所述液压泵与油箱固定连通，所述过滤器装配在液压泵上，所述液压泵向卧式液压缸、负载液压缸供油，所述卧式液压缸的内部装配有卧式液压缸回路溢流阀，所述卧式液压缸的内部装配有卧式液压缸回路比例换向阀，所述卧式液压缸的活塞杆上固定装配有拉力传感器，所述卧式液压缸有杆腔和无杆腔的进油管路上安装有卧式液压缸无杆腔压力传感器和卧式液压缸有杆腔压力传感器，所述卧式液压缸的内部安装有卧式液压缸位移传感器，所述卧式液压缸导向套处静压支承结构上分别固定装配有A或B油腔压力传感器、C或D油腔压力传感器、E或F油腔压力传感器和G或H油腔压力传感器，所述卧式液压缸导向套处静压支承结构上分别固定装配有A、B油腔比例节流阀、C、D油腔比例节流阀、E、F油腔比例节流阀和G、H油腔比例节流阀，所述负载液压缸的进油处固定装配有液压缸回路比例溢流阀，所述负载液压缸的内壁固定装配有负载液压缸比例换向阀，所述负载液压缸有杆腔和无杆腔进油管路上分别安装有负载液压缸无杆腔压力传感器和负载液压缸有杆腔压力传感器，所述负载液压缸的活塞杆处固定装配有负载液压缸位移传感器，所述卧式液压缸回路溢流阀、卧式液压缸回路比例换向阀、卧式液压缸无杆腔压力传感器、卧式液压缸有杆腔压力传感器、卧式液压缸位移传感器、A或B油腔压力传感器、C或D油腔压力传感器、E或F油腔压力传感器、G或H油腔压力传感器、A、B油腔比例节流阀、C、D油腔比例节流阀、E、F油腔比例节流阀、G、H油腔比例节流阀、负载液压缸回路比例溢流阀、负载液压缸比例换向阀、负载液压缸无杆腔压力传感器、负载液压缸有杆腔压力传感器和负载液压缸位移传感器均与控制器电性相连，所述控制器的一端电性连接有上位机，所述卧式液压缸的下端设有静压支承结构泵站；

所述静压支承结构泵站包括为静压支承结构小型电机，静压支承结构溢流阀、静压支承结构过滤器，所述小型电机与静压支承结构溢流阀相连，所述静压支承结构溢流阀与静压支承结构过滤器相连。

2.根据权利要求1所述的一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，其特征在于：所述控制系统包括八油垫静压支承液压缸、导向套、油腔压力传感器、A、B油垫、C、D油垫、E、F油垫、G、H油垫、阻尼器；比例节流阀；液压泵过滤器和溢流阀，所述八油垫静压支承液压缸的前侧固定装配有导向套，所述八油垫静压支承液压缸与油腔压力传感器电性相连，所述八油垫静压支承液压缸的内壁分别装配有A、B油垫、C、D油垫、E、F油垫和G、H油垫，所述八油垫静压支承液压缸与阻尼器相连，所述八油垫静压支承液压缸与比例溢流阀相连，所述八油垫静压支承液压缸与液压泵相连，所述八油垫静压支承液压缸与过滤器相连，所述八油垫静压支承液压缸与溢流阀相连。

3.根据权利要求1所述的一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统，其特征在于：所述卧式八油垫静压支承结构液压缸进行铰接安装，所述负载液压缸竖直安装在底座上，所述底座与上连杆一端固定铰接点连接，所述上连杆的另一端与卧式缸活塞杆销轴连接，所述卧式缸活塞杆销轴与下连杆一端连接，所述下连杆另一端与负载缸活塞杆销轴连接，所述底座的表面安装有竖架，所述竖架用来支撑液压缸进行固定铰接点进行安装，所述负载液压缸与底座固定在一起。

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