CN111735596A

CN111735596A - 一种液压振动台

Info

Publication number: CN111735596A
Application number: CN202010794177.9A
Authority: CN
Inventors: 戴巨川; 仝宁可; 杨书仪; 胥小强; 陈哲吾; 郭勇; 凌启辉; 李洪周; 覃凌云
Original assignee: Hunan University of Science and Technology; Suzhou Dongling Vibration Test Instrument Co Ltd
Current assignee: Hunan University of Science and Technology; Suzhou Dongling Vibration Test Instrument Co Ltd
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2020-10-02

Abstract

本发明提供了一种液压振动台，包括工作台面、连接于工作台面下的活塞杆、连接于所述的活塞杆下端的活塞、缸体、设于缸体开口处的端盖，所述的活塞杆穿过所述的端盖，所述的活塞能够在缸体内上下移动，所述的活塞杆与所述的端盖之间设有静压支撑结构，所述的静压支撑结构包括设于端盖与活塞杆之间的环形液压油腔，所述的环形液压油腔连接有一进油孔，环形液压油腔的两端设有环形间隙密封圈，环形间隙密封圈与所述的活塞杆之间存在环形间隙，其中，位于上侧的环形间隙密封圈的上侧还设有一环形回油腔，所述的环形回油腔连接有一回油孔，位于下侧的环形间隙密封圈与所述缸体的内腔相连通。

Description

一种液压振动台

技术领域

本发明涉及力学环境试验技术领域，尤其涉及一种液压振动台。

背景技术

装甲车辆的工作环境非常恶劣，高速行驶时车体会产生强烈的振动，如坑洞冲击振动时，车体会产生很大速度和位移，往往会造成机械故障。人们普遍通过实验室模拟测试的方法进行车辆的疲劳试验和耐久性测试。为了在测试实验室中测得与原始路况下几乎完全相同的振动数据，需要设计一种速度高、位移大的液压振动台在实验室中对车辆进行模拟加载试验。

常规的液压振动台活塞杆与端盖以及活塞与缸体均采用密封件密封，直接接触，摩擦阻力大，发热量高。在高速度、大位移的振动环境下摩擦阻力会对试验的测试波形产生很大的干扰，导致无法完全复现真实振动环境。并且温度很高，易造成密封件损坏，丧失密封作用，常规的振动台的最高速度≤2m/s。急需设计一种高速液压振动台来满足高速、大行程的振动环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高速液压振动台。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液压振动台，包括工作台面、连接于工作台面下的活塞杆、连接于所述的活塞杆下端的活塞、缸体、设于缸体开口处的端盖，所述的活塞杆穿过所述的端盖，所述的活塞能够在缸体内上下移动，所述的活塞杆与所述的端盖之间设有静压支撑结构，所述的静压支撑结构包括设于端盖与活塞杆之间的环形液压油腔，所述的环形液压油腔连接有一进油孔，环形液压油腔的两端设有环形间隙密封圈，环形间隙密封圈与所述的活塞杆之间存在环形间隙，其中，位于上侧的环形间隙密封圈的上侧还设有一环形回油腔，所述的环形回油腔连接有一回油孔，位于下侧的环形间隙密封圈与所述缸体的内腔相连通。

优选地，所述的环形液压油腔内壁与活塞杆之间的间隙为15~30丝，进油孔与油源连通，所述的环形间隙密封圈与活塞杆之间的间隙为1~2丝之间，环形回油腔的内壁与活塞杆的间隙在30~50丝之间，回油孔的孔径与进油孔的孔径的比值为（1：6）~（1：4），环形回油腔内的油通过回油孔回流至油源。

优选地，所述的环形回油腔的上端部与活塞杆之间有一环形间隙，或，环形回油腔的上端通过一防尘圈密封。

优选地，所述的活塞与所述的缸体之间设有迷宫密封结构，所述的迷宫密封结构包括位于活塞与缸体之间的间隙，所述的活塞的侧壁上还设置有多个沿活塞的长度方向排列设置的环形膨胀腔。

优选地，所述的活塞与缸体之间的间隙为2~3丝。

优选地，所述的液压振动台还包括蓄能器，所述的缸体上安装有一阀块，阀块上安装有一伺服阀，所述的伺服阀连通至油源，所述的蓄能器安装在阀块上，所述的蓄能器与伺服阀的进油口相连通，当液压振动台的油源的流量不足时，所述的蓄能器能够向伺服阀补充油量；当油源对液压振动台产生压力脉动时，所述的蓄能器能够吸收脉动。

优选地，所述的端盖下端设置有一阶梯状的环形缓冲油腔，相对应地，活塞的上端设置有一环形台阶，环形缓冲油腔与环形台阶之间采用间隙配合。

优选地，所述的工作台面螺纹连接至活塞杆的上端，所述的活塞杆上还螺纹连接有一锁紧螺母，所述的工作台面与锁紧螺母留有一定的间隙，所述的工作台面和所述的锁紧螺母之间通过多个紧固螺钉锁紧，在紧固螺钉拧紧的过程中，工作台面和锁紧螺母相互靠近，工作台面和活塞杆之间及锁紧螺母和活塞杆之间的螺纹变形。

本发明的液压振动台，能够减小活塞杆与端盖之间的摩擦力，活塞与缸体之间的摩擦力，提高抗侧向力能力，降低成本，安全可靠。确保液压振动台在高速、大侧向力、大行程的振动过程中使用寿长，油液温度低，节能可靠。

附图说明

图1是本申请的液压振动台的结构示意图。

图2是本申请的静压支撑结构的示意图。

图3是本申请的迷宫密封结构的示意图。

图4是本申请的蓄能器的结构示意图。

图5是本申请的缓冲结构的示意图。

图6是本申请的锁紧放松装置的结构示意图。

其中：1、工作台面；2、锁紧放松装置；3、端盖；4、缓冲结构；5、活塞，6、蓄能器；7、底座；8、缸体；9、静压支撑结构；10、活塞杆；11、进油孔；12、回油孔；13、环形间隙密封圈；14、环形液压油腔；15、环形回油腔；16、间隙一；17、膨胀腔，18、间隙二；19、阀块；20、伺服阀；21、缓冲油腔；22、锁紧螺母；23、紧固螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，为本申请的一种液压振动台，包括工作台面1、连接于工作台面1下的活塞杆10、连接于所述的活塞杆10下端的活塞5、缸体8、设于缸体8开口处的端盖3，所述的活塞杆10穿过所述的端盖3，所述的活塞5能够在缸体8内上下移动。

所述的工作台面1与所述的活塞杆10通过锁紧放松装置相固定连接。所述的活塞杆10与所述的端盖3之间设有静压支撑结构，以减小活塞杆10与端盖3之间的摩擦。所述的活塞5与所述的缸体8之间设有迷宫密封结构，以减小活塞5与缸体8之间的摩擦。所述的缸体8上还安装有蓄能器6，所述的蓄能器6能够瞬时释放出瞬时流量来满足瞬时大速度的情况，也可以吸收脉动，降低噪声，起到稳压的作用。所述的端盖3、活塞杆10与活塞5之间还设置有缓冲结构4，可以减小由于设备故障对液压振动台产生损坏，提高振动台在高速运行中的可靠性能。

如图2所示，为设于端盖3与活塞杆10之间的静压支撑结构，所述的静压支撑结构包括设于端盖3与活塞杆10之间的环形液压油腔14，所述的环形液压油腔14连接有一进油孔11，环形液压油腔14的两端设有环形间隙密封圈13，环形间隙密封圈13与所述的活塞杆10之间存在环形间隙。其中，位于上侧的环形间隙密封圈13的上侧还设有一环形回油腔15，所述的环形回油腔连接有一回油孔12，位于下侧的环形间隙密封圈13与所述缸体8的内腔相连通。

所述的环形液压油腔14内的压强为14MPa左右，环形液压油腔14内壁与活塞杆10之间的间隙为20丝左右，进油孔11的孔径为4mm左右，进油孔11与油源连通。所述的环形间隙密封圈13与活塞杆10之间的间隙为1~2丝之间。环形回油腔的内壁与活塞杆10的间隙在30~50丝之间，回油孔12的孔径大于进油孔11的孔径，导致环形回油腔内的压强只有0.5MPa左右，环形回油腔15内的油通过回油孔12回流至油源。

在该静压支撑结构中，活塞杆10在环形液压油腔14的压力作用而被液压浮动。由于环形液压油腔14内的压强大，在流体静力作用下可以使活塞杆10顶住可能出现的横向侧向力而对准中心。由于环形间隙密封圈13与活塞杆10之间存在一环形间隙，因此只产生很小的恒定的摩擦。环形液压油腔14内的一部分油从下侧环形间隙密封圈13泄漏后进入缸体8的内腔，一部分油从上侧的环形间隙密封圈13泄漏后进入环形回油腔15内，通过回油孔12回油油源中。

环形回油腔15的上端部与活塞杆10之间可以有一环形间隙，由于环形回油腔15内的压强较小，且回油孔12的孔径较大，环形回油腔15内的油会经过回油孔12回流至油源中，只有很少部分油或没有油从环形回油腔15上端的环形间隙溢出。

在另一种实施方式中，环形回油腔的上端通过一防尘圈密封，由于环形回油腔15内的压强较小，防尘圈与活塞杆10之间不需要很大的压力就可以将环形回油腔15密封，防尘圈与活塞杆10之间的压力较小，因此，当活塞杆10上下运动时，与防尘圈的摩擦力也小。

如图3所示，为本申请的迷宫密封结构，包括位于活塞5与缸体8之间的间隙，所述的活塞5的侧壁上还设置有多个沿活塞5的长度方向排列设置的环形膨胀腔17。由于迷宫密封的活塞5与缸体8间存在间隙，无固体接触，因此摩擦力很小。以如图3为例，当油液进入间隙一16时，由于节流作用，油液的压力下降，而流速增加，以速度v₀流入膨胀腔17中，在膨胀腔17中容积突然加大，在容积比间隙容积大很多的膨胀腔17中，油液的流速下降到几乎为零，而油液沿流道的摩擦使得膨胀腔17中的油液压力小于间隙一16进口时的压力。在膨胀腔17中的油液受压流入间隙二18中，然后进入下一个膨胀腔17，又一次进行节流和膨胀作用，使得泄露的油液的流速和压力同时降低。因此迷宫密封可以起到很好的密封作用。在本申请中，由于活塞5与缸体8之间做往复运动，活塞5的上下运动会带动间隙中油的上下移动，如果活塞5与缸体8之间的间隙过大，就起不到密封的作用，因此，活塞5与缸体8之间的间隙设为2~3丝，这样即能使活塞5与缸体8之间的摩擦力很小，也能起到密封的作用。

在本申请中，端盖3与活塞杆10之间采用静压支撑结构，同时，活塞5与缸体8之间采用无接触的迷宫密封结构，活塞5与缸体8之间存在百分之几毫米的间隙，没有固体接触，因此摩擦阻力很小。传统的振动台因为受密封件的限制，缸径和杆径都有一个固定的规格，比如，活塞杆10是40mm，缸径基本上就是50mm或是60mm，都是一个标准的规格。而本申请的液压振动台的设计打破了这个局限，没有使用密封件，不会受到限制，比如40mm的活塞杆10，缸径可以是45-70mm这样一个范围，那这样的话，增加杆径时可以不用增加流量。因此，这种设计可以间接的减小油源的流量。

如图4所示，为本申请的蓄能器6的安装结构示意图，缸体8上安装有一阀块19，阀块19上安装有一伺服阀20，所述的蓄能器6安装在阀块19上，与伺服阀20的进油口相通，当液压振动台瞬时速度很大，且油源的流量不足时，伺服阀20进油口压力会减小，此时，蓄能器6中的压力将高于伺服阀20进油口处的压力，蓄能器6中的油液会因压差流向伺服阀20。这种设计可以帮助提高即时事件（如坑洞冲击）的模拟效果，并允许使用成本降低、流量较小的液压油源输送液压油。同时，油源在工作时，因其瞬时理论流量脉动将导致系统的压力脉动，蓄能器6也可以吸收脉动，降低噪声，起到稳压的作用。

常规油源设计，以最大速度v _max来计算得到最大流量Q _max，这种设计浪费极大。本申请采用蓄能器6在瞬时释放出瞬时流量来满足瞬时大速度的情况，例如坑洞冲击振动，可以使用平均速度来计算油源的流量，这样可以大大减小油源的流量，降低成本。将蓄能器6直接安装在振动台缸体8上，可最大程度缩短蓄能器6与伺服阀20之间油柱实际长度，提高蓄能器6的补油响应速度。

如图5所示，为本申请的缓冲结构4，该缓冲结构4设于端盖3下端与活塞5上端，所述的端盖3下端设置有一阶梯状的环形缓冲油腔21，相对应地，活塞5的上端设置有一环形台阶，环形缓冲油腔21与环形台阶之间采用间隙配合，配合间隙为百分之几毫米。当遇到紧急情况时，活塞5进入环形缓冲油腔21时，环形缓冲油腔21内的液压油从缝隙中被挤出来，从而产生阻力，随着缓冲油腔21容积的减小，油腔内的油压也会随之增大，并与活塞5另一端的油压产生平衡，可以减小由于设备故障对液压振动台产生损坏，提高振动台在高速运行中的可靠性能。

如图6所示，工作台面1与活塞杆10通过螺纹连接，锁紧螺母22与活塞杆10也通过螺纹连接，并且工作台面1与锁紧螺母22留有一定的间隙。通过紧固螺钉23对工作台面1和锁紧螺母22施加相互作用载荷，使得工作台面1与活塞杆10以及锁紧螺母22与活塞杆10之间螺纹变形，并产生很大的摩擦力，从而起到防松作用。该结构不仅安全可靠，且拆装方便。

本发明的高速液压振动台，振动速度可以达到3.5m/s，最大行程300mm。

以上所述实施例仅是为充分说是明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种液压振动台，其特征在于，包括工作台面、连接于工作台面下的活塞杆、连接于所述的活塞杆下端的活塞、缸体、设于缸体开口处的端盖，所述的活塞杆穿过所述的端盖，所述的活塞能够在缸体内上下移动，所述的活塞杆与所述的端盖之间设有静压支撑结构，所述的静压支撑结构包括设于端盖与活塞杆之间的环形液压油腔，所述的环形液压油腔连接有一进油孔，环形液压油腔的两端设有环形间隙密封圈，环形间隙密封圈与所述的活塞杆之间存在环形间隙，其中，位于上侧的环形间隙密封圈的上侧还设有一环形回油腔，所述的环形回油腔连接有一回油孔，位于下侧的环形间隙密封圈与所述缸体的内腔相连通。

2.如权利要求1所述的液压振动台，其特征在于，所述的环形液压油腔内壁与活塞杆之间的间隙为15~30丝，进油孔与油源连通，所述的环形间隙密封圈与活塞杆之间的间隙为1~2丝之间，环形回油腔的内壁与活塞杆的间隙在30~50丝之间，回油孔的孔径与进油孔的孔径的比值为（1：6）~（1：4），环形回油腔内的油通过回油孔回流至油源。

3.如权利要求1所述的液压振动台，其特征在于，所述的环形回油腔的上端部与活塞杆之间有一环形间隙，或，环形回油腔的上端通过一防尘圈密封。

4.如权利要求1所述的液压振动台，其特征在于，所述的活塞与所述的缸体之间设有迷宫密封结构，所述的迷宫密封结构包括位于活塞与缸体之间的间隙，所述的活塞的侧壁上还设置有多个沿活塞的长度方向排列设置的环形膨胀腔。

5.如权利要求4所述的液压振动台，其特征在于，所述的活塞与缸体之间的间隙为2~3丝。

6.如权利要求1所述的液压振动台，其特征在于，所述的液压振动台还包括蓄能器，所述的缸体上安装有一阀块，阀块上安装有一伺服阀，所述的伺服阀连通至油源，所述的蓄能器安装在阀块上，所述的蓄能器与伺服阀的进油口相连通，当液压振动台的油源的流量不足时，所述的蓄能器能够向伺服阀补充油量；当油源对液压振动台产生压力脉动时，所述的蓄能器能够吸收脉动。

7.如权利要求1所述的液压振动台，其特征在于，所述的端盖下端设置有一阶梯状的环形缓冲油腔，相对应地，活塞的上端设置有一环形台阶，环形缓冲油腔与环形台阶之间采用间隙配合。

8.如权利要求1所述的液压振动台，其特征在于，所述的工作台面螺纹连接至活塞杆的上端，所述的活塞杆上还螺纹连接有一锁紧螺母，所述的工作台面与锁紧螺母留有一定的间隙，所述的工作台面和所述的锁紧螺母之间通过多个紧固螺钉锁紧，在紧固螺钉拧紧的过程中，工作台面和锁紧螺母相互靠近，工作台面和活塞杆之间及锁紧螺母和活塞杆之间的螺纹变形。