CN110243696A - 一种一键控制台架试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一键控制台架试验装置，包括液压站、冷水机、液压站控制柜、液压控制阀、扭转台架、试验轴件、扭转台架控制柜、电脑、以太网集线器、以太网用户终端和人机界面HMI，所述液压站分别连接冷水机和液压控制阀，液压控制阀连接扭转台架，所述试验轴件安装在扭转台架上，所述液压站控制柜连接液压站，所述扭转台架控制柜通过数据线分别连接扭转台架、液压控制阀和电脑；所述冷水机通过远程控制线连接液压站控制柜，液压站控制柜上设有人机界面HMI，液压站控制柜、电脑和以太网用户终端一同连接至以太网集线器。本系统对液压扭转试验台架实现一键控制、无人看守、自动停机、节能环保、远程监控和操作。

Description

一种一键控制台架试验装置
技术领域
本发明涉及试验装置，尤其涉及一种一键控制台架试验装 置。
背景技术
传统的扭转台架是用来进行各种轴类件的扭转试验。试验轴 件安装在扭转台架的液压缸中间支架和扭转传感器总成之间，从 液压控制阀4输出的高压油驱动扭转台架的液压缸，从而在液压 缸的输出端产生扭矩，驱动扭转试验轴件，进行扭转测试。扭转 测试包含静态扭转和动态扭转(疲劳)试验。扭转台架控制柜由 数据处理控制模块、开关、电池等组成，它通过数据线连接扭转 台架、液压控制阀和电脑，电脑上装有扭转台架控制操作的系列 软件，操作人员打开这些软件，并用鼠标进行人机界面操作，进 行试验轴件的扭转试验。
前述传统的轴件试验原理及操作，它存在一些缺点：
动态扭转测试是将轴件施加一定幅值的扭矩以相应的角度 顺时针和逆时针为一个循环次数进行重复扭转，扭转速度通常为 1-5Hz，直至零件断裂。汽车传动轴这样的一个试件，通常几十 万次断裂，一般持续1-3天。
1.零件断裂后，电脑上的软件通知液压控制阀上的电磁阀， 关闭扭转台架的供油油压。同时扭转台架上的液压缸停止动作。 也就是说扭转台架的工作会自动停止。但是此时液压站上所有电 机以及冷水机仍就工作。
2.如果扭转台架工作且在白天停止时，工作人员需要人为关 闭液压站和冷水机，以便节省能耗，而且减少液压站电机产生的 噪音时间。如果扭转台架在夜间、周末或节假日停止，如果没有 安排人员值班看管，则液压站和冷水机继续工作，这样会无端地 消耗能源，减少冷水机及液压站部件的寿命。为此，实验室需要 安排人员夜间或节假日值班，全天候看管扭转台架系统。
3.无论扭转台架的工作缸需要多大流量，液压站所有的电机 总是一直工作。也就是说，当扭转台架工作缸需要流量很小时 (如：小扭矩疲劳试验，静态扭转试验)，液压站所有电机泵全 部工作，此时液压站提供的流量远大于工作缸实际需要的流量， 多余的流量回流到液压站油箱里。此时大流量小负荷工作模式非 常耗能，有勃于工业上节能降耗的宗旨。
因此，研发一种一键控制台架试验装置，成为本领域技术人 员亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述不足，提供了一种一键控制台架试验 装置。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种一键控 制台架试验装置，包括液压站、冷水机、液压站控制柜、液压控 制阀、扭转台架、试验轴件、扭转台架控制柜、电脑、以太网集 线器、以太网用户终端和人机界面HMI，
所述液压站分别连接冷水机和液压控制阀，液压控制阀连接 扭转台架，所述试验轴件安装在扭转台架上，
所述液压站控制柜连接液压站，所述扭转台架控制柜通过数 据线分别连接扭转台架、液压控制阀和电脑；
所述冷水机通过远程控制线连接液压站控制柜，液压站控制 柜上设有人机界面HMI，液压站控制柜、电脑和以太网用户终端 一同连接至以太网集线器。
本发明的液压站1由电机、电动油泵(2-3个)、油箱、阀 件、传感器和管道等组成。电机驱动油泵，产生一定流量的高压 油。具体如下：
所述液压站包括基座，基座上安装固定有油箱和电动机，所 述油箱侧壁连接有开关阀，开关阀通过管道连接油泵，油泵设置 在电动机上，并由电机机驱动，所述油泵连接消音器，继而通过 管道连接至共轨管，共轨管一侧设有连接至扭转台架的出油口， 所述油箱顶部设有连接扭转台架的回油口；
所述油箱上设有热交换系统，热交换系统包括热交换器、电 动油泵和滤清器，所述热交换器上设有连接冷水机的进水口和出 水口，电动油泵连接油箱，并抽取油箱中的油，电动油泵通过管 道连接至滤清器，滤清器再连接热交换器，热交换器再连接至油 箱。
进一步地，所述热交换器为板式热交换器。
本发明中液压站的工作原理：油箱里装满液压油，经过开关 阀到油泵，油泵由电动机驱动。从油泵出来的高压油经过消音器 到共轨管，从而由出口输出给扭转台架系统。经过扭转台架的液 压油回到液压站回油口。另外，液压站里的液压油温度由于工作 不断升高，需要进行冷却，热油经过热交换器与冷水机输出的冷 水产生热交换。这一循环回路由电动油泵泵油，经过滤清器，到 板式热交换器，再回到油箱里。板式热交换器上，为连接冷水机 的进出水口。
本发明的冷水机主要是向液压站提供冷却水，使液压站里的 液压油冷却并保持在一定的工作温度。具体如下：
所述冷水机包括回水管、蒸发器、压缩机、冷凝器、过滤器、 膨胀阀、水箱、水泵和出水管，所述回水管连接蒸发器，蒸发器 连接压缩机，压缩机连接冷凝器，冷凝器连接过滤器，过滤器连 接膨胀阀，膨胀阀再连接蒸发器，蒸发器连接水箱，水箱连接水 泵，水泵连接出水管，所述压缩机处连接有压力控制器，所述压 缩机和冷凝器之间分一路连接至膨胀阀和蒸发器之间的管路。
进一步地，所述蒸发器为壳管蒸发器。
冷水机工作原理为：利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交 换，冷媒系统在吸收水中的热负荷，使水降温产生冷水后，通过 制冷压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与水进行热 交换，使水吸收热量后通过水管将热量带出外部的冷却塔散失 (水冷却)。该系统是先由制冷压缩机吸入蒸发制冷后的低温低 压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气 体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液 体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发 器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷 剂再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目 的。
本发明的液压控制柜由各类继电器、数据处理器、控制开关 等电气元件组成，它主要是用来设定液压站工作参数以及控制液 压站的启停。
本发明的液压控制阀将液压站输出的高压油按一定流量分 配到扭转台架，所述扭转台架包括底座，底座上设有液压缸、缸 支架、减震波纹管、中间支架和扭矩传感器总成，液压缸通过缸 支架固定在底座上，减震波纹管固定在缸支架和中间支架之间， 扭矩传感器总成固定在缸支架对侧，所述试验轴件安装在中间支 架和扭矩传感器总成之间。
该扭转台架是用来进行各种轴类件的扭转试验。试验轴件安 装在液压缸中间支架和扭转传感器总成之间，从液压控制阀输出 的高压油驱动扭转台架的液压缸，从而在液压缸的输出端产生扭 矩，驱动扭转试验轴件，进行扭转测试。扭转测试包含静态扭转 和动态扭转(疲劳)试验。扭转台架控制柜通过数据线连接扭转 台架、液压控制阀和电脑，电脑上装有扭转台架控制操作的系列 软件，操作人员打开这些软件，并用鼠标进行人机界面操作，进 行试验轴件的扭转试验。
本发明的工作原理：
在液压控制控制柜上安装人机界面HMI，根据使用逻辑进行 编程，使传统的机械控制开关在人机界面HMI上实现触屏操作。 并可以通过编程实现按扭转台架的工作缸需要的流量来启停液 压站电动泵的个数，也实现液压站油温过高或油箱漏油时自动停 机，进行安全保护。程序可编制为自动模式和手动模式。自动模 式用于日常试验。手动模式用于设备维修保养。
此外，如果扭转台架停止工作时，此时系统需要的流量小于 一定的范围，人机界面HMI上编制的程序可以让液压站在扭转台 架在一定的流量值以下运行一定时间(通常5分钟)后，液压站 电机部分或全部自动停机；同时液压控制柜的远程控制线在液压 站电机全部停止时通知冷水机停机。
如此一来，当试验轴件断裂，电脑的软件通过扭转角度的增 大的逻辑来指使扭转台架液压缸停止工作，此时，系统需要的流 量变小，人机界面HMI通知液压站电机工作短暂时间(通常5分 钟)后停止工作，同时液压控制柜通过冷水机远程控制线通知冷 水机停止工作。至此整个系统停止工作。实现了当扭转台架做疲 劳试验运行开始后，全程无需人员看守并且系统全部自动停机的 状态。
另外，电脑、液压控制柜、以太网用户终端均连接以太网集 电器。公司的IT专员分配给液压控制柜上的人机界面HMI一个 专用IP地址(192.168.xx.xx)，使人机界面HMI通过该IP地 址连接到以太网集电器。电脑和以太网用户终端安装Smart Client软件并以该IP地址登陆，可以实现以各太网用户利用各 自的电脑随时进行远程(如家中，出差途中，全球各地区的分公 司专员，液压设备供应商人员等)对液压站监控并操作人机界面 HMI，如观察液压站工作状态或根据需要人为地启停液压站。
本发明与现有技术相比的优点是：本系统对液压扭转试验台 架实现一键控制、无人看守、自动停机、节能环保、远程监控和 操作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中液压站的结构示意图。
图3是本发明中冷水机的工作原理图。
图4是本发明中扭转台架的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详述。
如图1、图2所示，一种一键控制台架试验装置，包括液压 站1、冷水机2、液压站控制柜3、液压控制阀4、扭转台架5、 试验轴件6、扭转台架控制柜7、电脑8、以太网集线器10、以 太网用户终端11和人机界面HMI 12，
所述液压站1分别连接冷水机2和液压控制阀4，液压控制 阀4连接扭转台架5，所述试验轴件6安装在扭转台架5上，
所述液压站控制柜3连接液压站1，所述扭转台架控制柜7 通过数据线9分别连接扭转台架5、液压控制阀4和电脑8；
所述冷水机2通过远程控制线13连接液压站控制柜3，液 压站控制柜3上设有人机界面HMI 12，液压站控制柜3、电脑8 和以太网用户终端11一同连接至以太网集线器10。
本发明的液压站1由电机、电动油泵(2-3个)、油箱、阀 件、传感器和管道等组成。电机驱动油泵，产生一定流量的高压 油。具体如下：
所述液压站包括基座，基座上安装固定有油箱1.1和电动机 1.4，所述油箱1.1侧壁连接有开关阀1.2，开关阀1.2通过管 道连接油泵1.3，油泵1.3设置在电动机1.4上，并由电机1.4 机驱动，所述油泵1.3连接消音器1.5，继而通过管道连接至共 轨管1.6，共轨管1.6一侧设有连接至扭转台架的出油口1.7， 所述油箱1.1顶部设有连接扭转台架的回油口1.8；
所述油箱1.1上设有热交换系统，热交换系统包括热交换器 1.9、电动油泵1.10和滤清器1.11，所述热交换器1.9上设有 连接冷水机2的进水口1.12和出水口1.13，电动油泵1.10连 接油箱1.1，并抽取油箱中的油，电动油泵1.10通过管道连接 至滤清器1.11，滤清器1.11再连接热交换器1.9，热交换器1.9 再连接至油箱1.1。
进一步地，所述热交换器1.9为板式热交换器。
本发明中液压站的工作原理：油箱1.1里装满液压油，经过 开关阀1.2到油泵1.3，油泵由电动机1.4驱动。从油泵出来 的高压油经过消音器1.5到共轨管1.6，从而由出口1.7输出给 扭转台架系统。经过扭转台架的液压油回到液压站回油口1.8。 另外，液压站里的液压油温度由于工作不断升高，需要进行冷却， 热油经过热交换器1.9与冷水机输出的冷水产生热交换。这一循 环回路由电动油泵1.10泵油，经过滤清器1.11，到板式热交换 器1.9，再回到油箱里。板式热交换器上1.12，1.13为连接冷 水机的进出水口。
本发明的冷水机2主要是向液压站1提供冷却水，使液压站 里的液压油冷却并保持在一定的工作温度。具体如下：
所述冷水机2包括回水管2.1、蒸发器2.2、压缩机2.3、 冷凝器2.4、过滤器2.5、膨胀阀2.6、水箱2.7、水泵2.8和出 水管2.9，所述回水管2.9连接蒸发器2.2，蒸发器2.2连接压 缩机2.3，压缩机2.3连接冷凝器2.4，冷凝器2.4连接过滤器 2.5，过滤器2.5连接膨胀阀2.6，膨胀阀2.6再连接蒸发器2.4， 蒸发器2.4连接水箱2.7，水箱2.7连接水泵2.8，水泵2.8连 接出水管2.9，所述压缩机2.3处连接有压力控制器2.10，所述 压缩机2.3和冷凝器2.4之间分一路连接至膨胀阀2.6和蒸发器 2.2之间的管路。
进一步地，所述蒸发器2.2为壳管蒸发器。
冷水机工作原理为：利用壳管蒸发器使水与冷媒进行热交 换，冷媒系统在吸收水中的热负荷，使水降温产生冷水后，通过 制冷压缩机的作用将热量带至壳管式冷凝器，由冷媒与水进行热 交换，使水吸收热量后通过水管将热量带出外部的冷却塔散失(水冷却)。该系统是先由制冷压缩机吸入蒸发制冷后的低温低 压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体送冷凝器；高压高温气 体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液 体流入热力膨胀阀，经节流成低温低压的湿蒸气，流入壳管蒸发 器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷 剂再吸回到压缩机中，又重复下一个制冷循环，从而实现制冷目 的。
本发明的液压控制柜3由各类继电器、数据处理器、控制开 关等电气元件组成，它主要是用来设定液压站工作参数以及控制 液压站的启停。
本发明的液压控制阀4将液压站1输出的高压油按一定流量 分配到扭转台架5，所述扭转台架5包括底座5.6，底座5.6上 设有液压缸5.1、缸支架5.2、减震波纹管5.3、中间支架5.4 和扭矩传感器总成5.5，液压缸5.1通过缸支架5.2固定在底座 5.6上，减震波纹管5.3固定在缸支架5.2和中间支架5.4之间， 扭矩传感器总成5.5固定在缸支架5.2对侧，所述试验轴件6安 装在中间支架5.4和扭矩传感器总成5.5之间。
该扭转台架5是用来进行各种轴类件的扭转试验。试验轴件 6安装在液压缸中间支架5.4和扭转传感器总成5.5之间，从液 压控制阀4输出的高压油驱动扭转台架5的液压缸5.1，从而在 液压缸的输出端产生扭矩，驱动扭转试验轴件6，进行扭转测试。 扭转测试包含静态扭转和动态扭转(疲劳)试验。扭转台架控制 柜7通过数据线9连接扭转台架5、液压控制阀4和电脑8，电 脑8上装有扭转台架控制操作的系列软件，操作人员打开这些软件，并用鼠标进行人机界面操作，进行试验轴件6的扭转试验。
本发明的工作原理：
在液压控制控制柜上安装人机界面HMI 12，根据使用逻辑 进行编程，使传统的机械控制开关在人机界面HMI 12上实现触 屏操作。并可以通过编程实现按扭转台架的工作缸需要的流量来 启停液压站电动泵的个数，也实现液压站油温过高或油箱漏油时 自动停机，进行安全保护。程序可编制为自动模式和手动模式。 自动模式用于日常试验。手动模式用于设备维修保养。
此外，如果扭转台架5停止工作时，此时系统需要的流量小 于一定的范围，人机界面HMI 12上编制的程序可以让液压站在 扭转台架5在一定的流量值以下运行一定时间(通常5分钟)后， 液压站1电机部分或全部自动停机；同时液压控制柜的远程控制 线13在液压站1电机全部停止时通知冷水机2停机。
如此一来，当试验轴件6断裂，电脑8的软件通过扭转角度 的增大的逻辑来指使扭转台架5液压缸停止工作，此时，系统需 要的流量变小，人机界面HMI 12通知液压站电机工作短暂时间 (通常5分钟)后停止工作，同时液压控制柜3通过冷水机远程 控制线13通知冷水机停止工作。至此整个系统停止工作。实现 了当扭转台架做疲劳试验运行开始后，全程无需人员看守并且系 统全部自动停机的状态。
另外，电脑8、液压控制柜3、以太网用户终端11均连接以 太网集电器10。公司的IT专员分配给液压控制柜3上的人机界 面HMI 12一个专用IP地址(192.168.xx.xx)，使人机界面HMI 12通过该IP地址连接到以太网集电器10。电脑8和以太网用户 终端11安装SmartClient软件并以该IP地址登陆，可以实现 以各太网用户11利用各自的电脑随时进行远程(如家中，出差 途中，全球各地区的分公司专员，液压设备供应商人员等)对液 压站1监控并操作人机界面HMI 12，如观察液压站工作状态或 根据需要人为地启停液压站。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利 范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效 流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包 括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种一键控制台架试验装置，其特征在于：包括液压站、冷水机、液压站控制柜、液压控制阀、扭转台架、试验轴件、扭转台架控制柜、电脑、以太网集线器、以太网用户终端和人机界面HMI，
所述液压站分别连接冷水机和液压控制阀，液压控制阀连接扭转台架，所述试验轴件安装在扭转台架上，
所述液压站控制柜连接液压站，所述扭转台架控制柜通过数据线分别连接扭转台架、液压控制阀和电脑；
所述冷水机通过远程控制线连接液压站控制柜，液压站控制柜上设有人机界面HMI，液压站控制柜、电脑和以太网用户终端一同连接至以太网集线器。
2.根据权利要求1所述的一种一键控制台架试验装置，其特征在于：所述液压站包括基座，基座上安装固定有油箱和电动机，所述油箱侧壁连接有开关阀，开关阀通过管道连接油泵，油泵设置在电动机上，并由电机机驱动，所述油泵连接消音器，继而通过管道连接至共轨管，共轨管一侧设有连接至扭转台架的出油口，所述油箱顶部设有连接扭转台架的回油口；
所述油箱上设有热交换系统，热交换系统包括热交换器、电动油泵和滤清器，所述热交换器上设有连接冷水机的进水口和出水口，电动油泵连接油箱，并抽取油箱中的油，电动油泵通过管道连接至滤清器，滤清器再连接热交换器，热交换器再连接至油箱。
3.根据权利要求1所述的一种一键控制台架试验装置，其特征在于：所述热交换器为板式热交换器。
4.根据权利要求1所述的一种一键控制台架试验装置，其特征在于：所述冷水机包括回水管、蒸发器、压缩机、冷凝器、过滤器、膨胀阀、水箱、水泵和出水管，所述回水管连接蒸发器，蒸发器连接压缩机，压缩机连接冷凝器，冷凝器连接过滤器，过滤器连接膨胀阀，膨胀阀再连接蒸发器，蒸发器连接水箱，水箱连接水泵，水泵连接出水管，所述压缩机处连接有压力控制器，所述压缩机和冷凝器之间分一路连接至膨胀阀和蒸发器之间的管路。
5.根据权利要求1所述的一种一键控制台架试验装置，其特征在于：所述蒸发器为壳管蒸发器。
6.根据权利要求1所述的一种一键控制台架试验装置，其特征在于：所述扭转台架包括底座，底座上设有液压缸、缸支架、减震波纹管、中间支架和扭矩传感器总成，液压缸通过缸支架固定在底座上，减震波纹管固定在缸支架和中间支架之间，扭矩传感器总成固定在缸支架对侧，所述试验轴件安装在中间支架和扭矩传感器总成之间。
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