CN110779672A - 一种高频疲劳作动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频疲劳作动装置，属于疲劳试验设备技术领域。一种高频疲劳作动装置，包括：电磁谐振发生器、活塞组件、第一液压缸以及第二液压缸；活塞组件包括活塞和连杆；活塞置于第一液压缸内并与第一液压缸的内侧壁滑动配合，活塞与第一液压缸的侧壁和顶壁之间形成压力腔室；连杆的顶端与活塞连接，连杆的底端穿过第一液压缸的底侧并与电磁谐振发生器连接；第一液压缸设有分别与压力腔室连通的进油通道和出油通道，出油通道还通过管道与第二液压缸连通。本发明基于帕斯卡原理，可以通过液压油压力传递实现载荷按照一定比例放大，降低了传统高频疲劳设备的使用功率，并且能够实现超大力值的高频振动。
Description
技术领域
本发明涉及疲劳试验设备技术领域，具体涉及一种高频疲劳作动装置。
背景技术
目前，高频疲劳设备主要分成两种，一种采用液压控制的方式，结合高频率的伺服阀，实现设备的高频率振动，此方式需要配备多套高压力、大流量的液压泵，及其多组大功率的电机，液压系统庞大复杂，需要配备冷却系统，制造成本非常昂贵，耗能严重，并且很难做到超大力值的高频率振动。
另一种采用机械传动方式的高频率振动设备，以电磁谐振式疲劳设备为代表，电磁谐振发生装置的输出轴与试件进行刚性连接，振动频率可达几百赫兹，随着载荷的增大，电磁谐振发生装置的体积也增大，功率也增大，耗能比较严重，也是很难做到超大力值的高频振动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高频疲劳作动装置，以解决现有高频疲劳设备很难做到超大力值高频率振动的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种高频疲劳作动装置，包括：电磁谐振发生器、活塞组件、第一液压缸以及第二液压缸；活塞组件包括活塞和连杆；活塞置于第一液压缸内并与第一液压缸的内侧壁滑动配合，活塞与第一液压缸的侧壁和顶壁之间形成压力腔室；连杆的顶端与活塞连接，连杆的底端穿过第一液压缸的底侧并与电磁谐振发生器连接；第一液压缸设有分别与压力腔室连通的进油通道和出油通道，出油通道还通过管道与第二液压缸连通。
本发明通过电磁谐振发生器产生可控制的频率振动，带动活塞在第一液压缸中振动，由于第一液压缸与第二液压缸相通，基于帕斯卡原理，可以通过液压油压力实现载荷按照一定比例放大，降低了传统高频疲劳设备的使用功率，并且能够达到超大力值的高频振动。
高频疲劳作动装置的工作过程：(1)液压油从进油通道进入到第一液压缸中，压力腔室中充满液压油后，液压油从出油通道进入到第二液压缸中；(2)液压油充满第二液压缸后，将液压油的压力施加到目标力值，此时，第一液压缸和第二液压缸中的液体压力一致并停止供油；(3)启动电磁谐振发生器，使电磁谐振发生器产生一定频率的振动，电磁谐振发生器带动活塞在第一液压缸中进行相应频率的振动；(4)由于第一液压缸与第二液压缸的截面呈一定比值，即缸径比，根据帕斯卡原理，第二液压缸中液压油的力值振幅会按照缸径比实现比例放大，从而在第二液压缸中液压油工作频率一致的情况下，降低了传统高频疲劳设备的使用功率，相应地减小了电磁谐振发生器的体积，同时，还可以通过放大原理，实现超大力值的高频振动。
进一步地，上述进油通道横向设置在第一液压缸的底侧；活塞组件设有输送通道，输送通道的两端分别与压力腔室和进油通道连通。
本发明的液压油从活塞组件进入到第一液压缸中，即液压油从下往上输送，便于填满压力腔室，确保在工作过程中，不受空气压缩的影响。
进一步地，上述输送通道包括位于连杆内的第一油孔以及贯穿活塞的第二油孔；第一油孔的两个孔口分别位于连杆的侧壁和顶壁，第一油孔分别与第一油孔和进油通道连通。
本发明的第一油孔的其中一个孔口位于连杆的侧壁，同时，进油通道设置在第一液压缸的底侧，即第一油孔与进油通道连通后，液压油会经过连杆与第一液压缸接触的位置。由于电磁谐振发生器会产生可控制的高频振动，连杆与第一液压缸之间会产生高频的摩擦，液压油可以为连杆与第一液压缸摩擦的位置进行润滑及散热。
进一步地，上述连杆的侧壁设有过油环槽，第一油孔位于连杆侧壁的孔口位于过油环槽中；第一液压缸与连杆接触的位置设有润滑环槽，过油环槽位于润滑环槽中，并且润滑环槽的宽度大于过油环槽的宽度。
本发明的过油环槽与润滑环槽可以便于液压油的流动，使液压油能够围绕连杆，从而便于润滑及散热。润滑环槽的宽度大于过油环槽的宽度时，连杆的运动不会使过油环槽脱离润滑环槽，保证有效地润滑和散热。
进一步地，上述第一液压缸与连杆接触的位置还设有第一密封圈和第二密封圈，润滑环槽位于第一密封圈和第二密封圈之间。
本发明的第一密封圈和第二密封圈可以避免液压油从连杆与第一液压缸的接触位置外漏，从而保证油路、压力腔室以及第二液压缸中的液压油压力保持不变。
进一步地，上述连杆的顶壁与活塞之间设有第三密封圈，第三密封圈围绕第一油孔设置。
本发明的第一油孔和第二油孔分别位于连杆和活塞中，液压油势必会经过连杆与活塞之间的位置，第三密封圈可以将连杆与活塞之间的位置进行密封，避免液压油从连杆与活塞之间的位置泄露，导致液压油工作压力的变化。
进一步地，上述连杆伸入活塞内并且连杆与活塞螺纹连接；连杆还连接有螺母，螺母与活塞接触。
本发明的连杆与活塞通过螺纹固定连接后，在连杆上设置螺母，螺母旋紧后，在螺牙的挤压作用下，可以实现连杆与活塞紧密连接，避免在高频工作下，连杆与活塞松动。
进一步地，上述第一液压缸的直径小于第二液压缸的直径。
本发明的第一液压缸的直径小于第二液压缸的直径时，可以实现力值的放大，通过改变第二液压缸的直径，可以改变力值放大的倍数，从而可以实现超大力值的高频振动。
进一步地，上述第一液压缸包括缸体以及分别设置在缸体两端的上端盖和下端盖；缸体的底部侧壁设有溢油口；进油通道和出油通道分别设置在下端盖和上端盖上。
由于液压油具有较高的压力，液压油在压力的作用下可能会从活塞与第一液压缸之间的区域进入到缸体的下部空间，缸体底部侧壁的溢油口可以将位于缸体下部空间的液压油导出。
进一步地，上述进油通道通过管道连接有控制阀。
本发明通过控制阀可以精确的控制液压油的压力，从而改变第二液压缸中液压油的工作压力。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过电磁谐振发生器产生可控制的频率振动，带动活塞在第一液压缸中振动，由于第一液压缸与第二液压缸相同，基于帕斯卡原理，可以通过液压油压力实现载荷按照一定比例放大，降低了传统高频疲劳设备的使用功率，并且能够达到超大力值的高频振动。
(2)本发明还可以通过液压油对连杆与第一液压缸之间的接触位置进行润滑和散热，提高装置的使用寿命，避免连杆与第一液压缸之间产生较高的温度而降低检修间隔时间。
(3)本发明还具有体积小、结构简单，响应速度快、控制波动小、精度高、低噪声、低能耗等优点。
附图说明
图1为本发明的高频疲劳作动装置的结构示意图；
图2为本发明的第一液压缸的结构示意图；
图3为本发明的活塞组件的结构示意图。
图中：10-电磁谐振发生器；20-活塞组件；21-活塞；22-连杆；24-过油环槽；25-螺母；30-第一液压缸；31-压力腔室；32-进油通道；33-出油通道；34-润滑环槽；35-缸体；36-上端盖；37-下端盖；38-溢油口；40-第二液压缸；50-第一密封圈；51-第二密封圈；52-第三密封圈；60-支架；70-联轴器；231-第一油孔；232-第二油孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
请参照图1，一种高频疲劳作动装置，包括：电磁谐振发生器10、活塞组件20、第一液压缸30以及第二液压缸40。电磁谐振发生器10的顶部设有支架60，第一液压缸30安装在支架60上。活塞组件20的顶端置于所述第一液压缸30内，底端通过联轴器70与电磁谐振发生器10连接。第一液压缸30的顶部通过管道与第二液压缸40连通。在本实施例中，为了实现力值的放大，第一液压缸30的直径小于第二液压缸40的直径。
请参照图2，第一液压缸30包括缸体35，缸体35的上、下两端分别设有上端盖36和下端盖37，缸体35与上端盖36和下端盖37通过螺栓可拆卸连接，并且在缸体35与上端盖36和下端盖37连接的位置设有密封圈。
缸体35的底部侧壁设有溢油口38，溢油口38处设有液压接头。上端盖36设有出油通道33，出油通道33处通过液压接头连接有管道，并且管道与第二液压缸40连通。下端盖37沿纵向设有轴孔，用于安装活塞组件20中的连杆22。轴孔中设有润滑环槽34、第一密封圈50以及第二密封圈51，润滑环槽34位于第一密封圈50和第二密封圈51之间，液压油进入轴孔后，由第一密封圈50和第二密封圈51进行密封，避免液压油溢出。下端盖37沿横向设有进油通道32，进油通道32的孔口位于润滑环槽34中，进油通道32通过管道与液压油容器连通，管道上还设有控制阀，用以控制液压油工作压力。
请参照图3，活塞组件20包括活塞21和连杆22。活塞21位于第一液压缸30内，并且活塞21与缸体35相匹配，使得活塞21可以沿缸体35的内壁滑动，活塞21与缸体35的侧壁以及上端盖36一起形成压力腔室31。为了避免液压油从活塞21与缸体35之间的间隙溢出，在活塞21的外侧设有密封圈，活塞21在运动时，密封圈随活塞21运动，同时，液压油对活塞21的运动具有润滑和散热的作用。
活塞21的底侧设有螺纹孔，螺纹孔的孔底设有贯穿活塞21的第二油孔232。连杆22的顶端通过螺纹固定安装在螺纹孔中，连杆22的外设套设有螺母25，连杆22与活塞21连接后，通过旋紧螺母25可以实现连杆22与活塞21的紧密连接，避免在运动过程中，活塞21与连杆22之间出现松动。连杆22的底端从下端盖37的轴孔中伸出并通过联轴器70与电磁谐振发生器10连接。
连杆22的中部位于轴孔中，连杆22的中部外侧设有过油环槽24，过油环槽24位于润滑环槽34中，并且过油环槽24的宽度小于润滑环槽34的宽度，在连杆22的运动过程中，过油环槽24始终位于润滑环槽34中。连杆22的内部设有第一油孔231，第一油孔231与第二油孔232一起为活塞组件20的输送通道。第一油孔231的其中一个孔口位于连杆22的顶壁，另一个孔口位于过油环槽24中，液压油从进油通道32进入后，会依次从第一油孔231和第二油孔232进入到压力腔室31中，同时，液压油也会进入过油环槽24和润滑环槽34中，对连杆22进行润滑和降温。
高频疲劳作动装置的工作过程：(1)液压油从进油通道32进入到第一液压缸30中，压力腔室31中充满液压油后，液压油从出油通道33进入到第二液压缸40中；(2)液压油充满第二液压缸40后，将液压油的压力施加到目标力值，此时，第一液压缸30和第二液压缸40中的液体压力一致；(3)控制阀回到中位截止状态，停止供油；(4)启动电磁谐振发生器10，使电磁谐振发生器10产生可控制的频率振动，电磁谐振发生器10带动活塞21在第一液压缸30中进行相应频率的振动；(5)由于第一液压缸30与第二液压缸40的截面呈一定比值，即缸径比，根据帕斯卡原理，第二液压缸40中液压油的力值振幅会按照缸径比实现比例放大，从而在第二液压缸40中液压油工作频率一致的情况下，降低了传统高频疲劳设备的使用功率，相应地减小了电磁谐振发生器10的体积，同时，还可以通过放大原理，实现超大力值的高频振动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高频疲劳作动装置，其特征在于，包括：电磁谐振发生器(10)、活塞组件(20)、第一液压缸(30)以及第二液压缸(40)；所述活塞组件(20)包括活塞(21)和连杆(22)；所述活塞(21)置于所述第一液压缸(30)内并与所述第一液压缸(30)的内侧壁滑动配合，所述活塞(21)与所述第一液压缸(30)的侧壁和顶壁之间形成压力腔室(31)；所述连杆(22)的顶端与所述活塞(21)连接，所述连杆(22)的底端穿过所述第一液压缸(30)的底侧并与所述电磁谐振发生器(10)连接；所述第一液压缸(30)设有分别与所述压力腔室(31)连通的进油通道(32)和出油通道(33)，所述出油通道(33)还通过管道与所述第二液压缸(40)连通。
2.根据权利要求1所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述进油通道(32)横向设置在所述第一液压缸(30)的底侧；所述活塞组件(20)设有输送通道，所述输送通道的两端分别与所述压力腔室(31)和所述进油通道(32)连通。
3.根据权利要求2所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述输送通道包括位于所述连杆(22)内的第一油孔(231)以及贯穿所述活塞(21)的第二油孔(232)；所述第一油孔(231)的两个孔口分别位于所述连杆(22)的侧壁和顶壁，所述第一油孔(231)分别与所述第一油孔(231)和进油通道(32)连通。
4.根据权利要求3所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述连杆(22)的侧壁设有过油环槽(24)，所述第一油孔(231)位于所述连杆(22)侧壁的孔口位于所述过油环槽(24)中；所述第一液压缸(30)与所述连杆(22)接触的位置设有润滑环槽(34)，所述过油环槽(24)位于所述润滑环槽(34)中，并且所述润滑环槽(34)的宽度大于所述过油环槽(34)的宽度。
5.根据权利要求4所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述第一液压缸(30)与所述连杆(22)接触的位置还设有第一密封圈(50)和第二密封圈(51)，所述润滑环槽(34)位于所述第一密封圈(50)和第二密封圈(51)之间。
6.根据权利要求5所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述连杆(22)的顶壁与所述活塞(21)之间设有第三密封圈(52)，所述第三密封圈(52)围绕所述第一油孔(231)设置。
7.根据权利要求6所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述连杆(22)伸入所述活塞(21)内并且所述连杆(22)与所述活塞(21)螺纹连接；所述连杆(22)还连接有螺母(25)，所述螺母(25)与所述活塞(21)接触。
8.根据权利要求1至7任一项所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述第一液压缸(30)的直径小于第二液压缸(40)的直径。
9.根据权利要求8所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述第一液压缸(30)包括缸体(35)以及分别设置在所述缸体(35)两端的上端盖(36)和下端盖(37)；所述缸体(35)的底部侧壁设有溢油口(38)；所述进油通道(32)和出油通道(33)分别设置在所述下端盖(37)和上端盖(36)上。
10.根据权利要求9所述的高频疲劳作动装置，其特征在于，所述进油通道(32)通过管道连接有控制阀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911192120.5A CN110779672A (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种高频疲劳作动装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911192120.5A CN110779672A (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种高频疲劳作动装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN110779672A true CN110779672A (zh) | 2020-02-11 |
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ID=69393116
Family Applications (1)
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| CN201911192120.5A Pending CN110779672A (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种高频疲劳作动装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN110779672A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115950745A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-11 | 平顶山天安煤业股份有限公司 | 一种多煤层综合监测主体模型 |
-
2019
- 2019-11-28 CN CN201911192120.5A patent/CN110779672A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115950745A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-04-11 | 平顶山天安煤业股份有限公司 | 一种多煤层综合监测主体模型 |
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