CN111810372A - 一种高压柱塞泵液缸自增强工装 - Google Patents

一种高压柱塞泵液缸自增强工装 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高压柱塞泵液缸自增强工装，包括多级增压动力站、操作监视台单元、高压管道、十字相贯孔单元工装、测试辅助工作台；液缸内输入高压介质，所述高压介质通过多级增压动力站作为动力单元输送，所述多级增压动力站通过两组高压管道输送高压介质，一组高压管道一端连接缸的外腔，另一端连通十字相贯孔单元工装一端口；另一组高压管道一端连接缸的内腔，另一端连通十字相贯孔单元工装另一端口；所述操作监视台单元，用于实时采集两组高压介质通路过程中的压力值和渗漏点；所述十字相贯孔单元工装固定安装在测试辅助工作台内部。该工装能有效地抵消作业时交变应力的影响，从而有效提升产品的疲劳寿命。

Description

一种高压柱塞泵液缸自增强工装
技术领域
本发明属于液缸制备技术领域，特别涉及一种高压柱塞泵液缸自增强工装。
背景技术
现有液缸采用整体式锻件热处理后直接加工而成，而液缸中的十字相贯孔，目前无法使用机械设备进行快速加工，仍采用手工圆角的方式。手工圆角存在打磨不均匀、易产生不均匀的残余应力，且不易消除；同时在液缸作业时，液缸承受着高达15000PSI(103.5Mpa)的交变应力，易产生疲劳裂纹，同时会快速扩展打磨产生的残余应力，从而使得液缸过早失效，使用寿命大大降低。
发明内容
针对液缸相贯孔疲劳失效是影响液缸寿命的主要因素，而加工残余应力及作业时的交变应力是造成液缸疲劳失效原因的技术问题，本发明通过在液缸易产生残余应力和受交变应力影响的位置，使用高于工作压力2-5倍的高压介质作用于该区域，使该区域产生塑性变形，利用塑性变形的压力远远大于残余应力，从而消除了加工残余应力的影响，远高于作业压力产生的塑性变形，能有效地抵消作业时交变应力的影响，从而有效提升产品的疲劳寿命，进一步地提出了一种高压柱塞泵液缸自增强工装，包括多级增压动力站、操作监视台单元、高压管道、十字相贯孔单元工装、测试辅助工作台；
液缸内输入高压介质，所述高压介质通过多级增压动力站作为动力单元输送，所述多级增压动力站通过两组高压管道输送高压介质，一组高压管道一端连接缸的外腔，另一端连通十字相贯孔单元工装一端口；另一组高压管道一端连接缸的内腔，另一端连通十字相贯孔单元工装另一端口；所述操作监视台单元，用于实时采集两组高压介质通路过程中的压力值和渗漏点；所述十字相贯孔单元工装固定安装在测试辅助工作台内部。
作为改进，所述多级增压动力站，设置为低压泵、中压泵和高压泵多级增压方式，用于独立地对应排空及低压加载过程、中等压力加载过程、高压加载过程中腔体高压介质的排空处理。
作为改进，所述操作监视台单元包括防护拉杆、上压帽、上压盖、下底盖；其中所述防护拉杆间隔的平行设置有两组，上端从上到下通过上压帽和上压盖与十字相贯孔单元工装垂直方向的顶端固定连接，下端从上到下通过下底盖和另一组上压帽与十字相贯孔单元工装垂直方向的底端固定连接。
作为改进，还包括检测云台单元、高压防护房，其中所述高压防护房用于放置测试辅助工作台和十字相贯孔单元工装，所述操作监视台单元固定安装在高压防护房外部，所述检测云台单元设置为多组摄像装置，独立地固定安装在高压防护房内侧面的不同位置。
作为改进，所述测试辅助工作台包括压力传感器、数据采集单元、辅助监控单元，所述压力传感器固定安装在高压介质通路过程中不同位置，通过采集压力值传送至数据采集单元输入端；所述数据采集单元输出端通过将压力值传送至辅助监控单元；所述辅助监控单元，用于对数据进行分析和比对后输出工作信号。
作为改进，所述十字相贯孔单元工装采用封结构、U型密封唇密封结构、锥面密封结构三种密封方式结构进行密封。
作为改进，所述高压防护房采用合金钢框架结构，所述框架结构的外侧为10mm～50mm钢板封板，内侧设置为100mm～200mm的木板。
作为改进，所述十字相贯孔单元工装设置为水平轴和竖直轴成90°交叉的工装结构，包括U型密封唇、密封支撑背环、螺母、吸入孔堵、排水孔堵、锥形面密封、阀弹簧；所述水平轴一端底部采用U型密封唇，U型密封唇外侧依次设置为密封支撑背环和螺母；所述竖直轴两端分别设置为吸入孔堵、排水孔堵，其中所述吸入孔堵由内到外依次采用锥形面密封结构和O型圈密封结构、螺母密封；所述排水孔堵一侧安装有工件，工件顶端设置有一阀弹簧，工件延伸出竖直轴部分通过螺母密封安装；所述排水孔堵通过与外侧的一排水压帽固定安装。
作为改进，工件与螺母之间间隙位置设置有一组U型密封唇；所述阀弹簧用于低压排空过程；所述排水压帽上设置有泄漏口，用于液缸腔内充满介质后，多余介质的泄露。
有益效果：本发明提供的高压柱塞泵液缸自增强工装的方法，是能够消抵残余应力及平衡交变应力的方法，该工装与常规技术相比，具有的优势为：(1)采用多级增压的方式，能稳步提升输入压力，从而稳定输出200-800MPA的高压介质；(2)设置超高压管路，采用高压硬管及高压软管共同使用的方式，方便连接和使用安全；(3)两路输出高压管路，分别对内腔和外腔进行加压控制，保证腔体同时加载不同的塑性变形压力。远程操作和监控，每20-50MPA的增压提升幅度及稳压过程，保证塑性变形稳步逐渐提升；(4)通过本发明的稳定可靠的高压密封装置和一整套安全防护装置，避免高压作业过程中的危险。
本发明中利用塑性变形的压力远远大于残余应力，从而消除了加工残余应力的影响，远高于作业压力产生的塑性变形，能有效地抵消作业时交变应力的影响，从而有效提升产品的疲劳寿命。
附图说明
图1为本发明工装的结构示意图。
图2为本发明的十字相贯孔单元工装的结构示意图。
附图标记：多级增压动力站1、操作监视台单元2、高压管道3、测试辅助工作台4、检测云台单元5、防护拉6、上压帽7、上压盖8、十字相贯孔单元工装9、下底盖10、工件11、高压防护房12、水平轴13、U型密封唇14、密封支撑背环15、螺母16、吸入孔堵17、排水孔堵19、锥形面密封18、阀弹簧20。
具体实施方式
下面对本发明附图结合实施例作出进一步说明。
一种高压柱塞泵液缸自增强工装，包括多级增压动力站1、操作监视台单元2、高压管道3、十字相贯孔单元工装9、测试辅助工作台4；
液缸内输入高压介质，所述高压介质通过多级增压动力站1作为动力单元输送，所述多级增压动力站1通过两组高压管道3输送高压介质，一组高压管道3一端连接缸的外腔，另一端连通十字相贯孔单元工装9一端口；另一组高压管道3一端连接缸的内腔，另一端连通十字相贯孔单元工装9另一端口；所述操作监视台单元2，用于实时采集两组高压介质通路过程中的压力值和渗漏点；所述十字相贯孔单元工装9固定安装在测试辅助工作台4内部。
多级增压动力站1，设置为低压泵、中压泵和高压泵多级增压方式，用于独立地对应排空及低压加载过程、中等压力加载过程、高压加载过程中腔体高压介质的排空处理。这一动力站作为高压介质输出的动力单元，采用多级增加的方式，稳定输出200-800MPA的高压介质。采用多级增压的方式，低压时使用低压泵，大排量低压力，可快速冲压，完成腔体的排空及低压加载过程；中压泵，中排量中压力，完成中等压力的加载过程；高压泵，低排量高压力，完成高压加载及高压稳压保压过程。
将动力单元使用高压管道2，连接到十字相贯孔单元工装9上，高压管道2必须满足测试的额定压力要求。两组高压管道2分别对应连接液缸的外腔和内腔，同时对内外腔施压。本发明中对液缸内外腔体采用不同的塑性变形压力，使用两路通路，保证所有内外内腔能同时受压，避免额外的形变，如内腔受压时外腔不受压，外腔会产生额外形变，反之亦然。
操作监视台单元2包括防护拉杆6、上压帽7、上压盖8、下底盖10；其中所述防护拉杆6间隔的平行设置有两组，上端从上到下通过上压帽7和上压盖8与十字相贯孔单元工装垂直方向的顶端固定连接，下端从上到下通过下底盖10和另一组上压帽7与十字相贯孔单元工装9垂直方向的底端固定连接。
还包括检测云台单元5、高压防护房12，其中所述高压防护房12用于放置测试辅助工作台4和十字相贯孔单元工装9，所述操作监视台单元2固定安装在高压防护房12外部，所述检测云台单元5设置为多组摄像装置，独立地固定安装在高压防护房12内侧面的不同位置，用于实施的远程监控，监测试压过程，发现渗漏点。
本发明通过操作监视台单元，分步骤控制两通路的升压，稳压，至到达到设计的塑性变形压力。进一步地在设置时，要考虑第一、压力需稳步提升并适当保压；第二、两通路路因结构不同，塑性变形压力不同。
本发明通过对塑性变形的过程定义为一个循序渐进的过程，需要监控每一个试压步骤，保证塑性变形的结果，每工步增加20-50Mpa，并保压一段时间，达到最佳的塑性变形效果。
进一步地，将所述测试辅助工作台4设置包括压力传感器、数据采集单元、辅助监控单元，所述压力传感器固定安装在高压介质通路过程中不同位置，通过采集压力值传送至数据采集单元输入端；所述数据采集单元输出端通过将压力值传送至辅助监控单元；所述辅助监控单元，用于对数据进行分析和比对后输出工作信号。通过精密的压力传感器、数据采集单元、辅助监控单元，实施整个试压过程。
本发明中十字相贯孔单元工装9采用封结构、U型密封唇密封结构、锥面密封结构三种密封方式结构进行密封，具体的为采用O型圈密封、U型密封唇密封、锥面密封三种方式，实现塑性变形需求压力的密封要求。
十字相贯孔单元工装9设置为水平轴13和竖直轴成90°交叉的工装结构，包括U型密封唇14、密封支撑背环15、螺母16、吸入孔堵17、排水孔堵19、锥形面密封18、阀弹簧20。
水平轴13一端底部采用U型密封唇14，U型密封唇14外侧依次设置为密封支撑背环15和螺母16；通过采用U型密封唇14及密封支撑背环15的密封结构，配合水平轴13螺纹及螺母16，牢牢的锁紧密封，实现水平端高压密封。
所述竖直轴两端分别设置为吸入孔堵51、排水孔堵41，其中所述吸入孔堵17由内到外依次采用锥形面密封结构18和O型圈密封结构、螺母16密封，螺母16锁紧；所述排水孔堵19一侧安装有工件11，工件11顶端设置有一阀弹簧20，工件11延伸出竖直轴部分通过螺母16密封安装；所述排水孔堵19通过与外侧的一排水压帽固定安装。
工件11与螺母16之间间隙位置设置有一组U型密封唇14；所述阀弹簧20用于低压排空过程；所述排水压帽上设置有泄漏口，用于液缸腔内充满介质后，可以用于多余介质的泄露，也标识着腔内已排空。
安全防护装置设置为高压防护房12，所述高压防护房12采用合金钢框架结构，所述框架结构的外侧为10mm～50mm钢板封板，内侧设置为100mm～200mm的木板，避免高压作业过程中的危险，用于爆破时能量缓冲，吸收瞬时冲击力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：包括多级增压动力站(1)、操作监视台单元(2)、高压管道(3)、十字相贯孔单元工装(9)、测试辅助工作台(4)；
液缸内输入高压介质，所述高压介质通过多级增压动力站(1)作为动力单元输送，所述多级增压动力站(1)通过两组高压管道(3)输送高压介质，一组高压管道(3)一端连接缸的外腔，另一端连通十字相贯孔单元工装(9)一端口；另一组高压管道(3)一端连接缸的内腔，另一端连通十字相贯孔单元工装(9)另一端口；所述操作监视台单元(2)，用于实时采集两组高压介质通路过程中的压力值和渗漏点；所述十字相贯孔单元工装(9)固定安装在测试辅助工作台(4)内部。
2.根据权利要求1所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：所述多级增压动力站(1)，设置为低压泵、中压泵和高压泵多级增压方式，用于独立地对应排空及低压加载过程、中等压力加载过程、高压加载过程中腔体高压介质的排空处理。
3.根据权利要求1所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：所述操作监视台单元(2)包括防护拉杆(6)、上压帽(7)、上压盖(8)、下底盖(10)；其中所述防护拉杆(6)间隔的平行设置有两组，上端从上到下通过上压帽(7)和上压盖(8)与十字相贯孔单元工装垂直方向的顶端固定连接，下端从上到下通过下底盖(10)和另一组上压帽(7)与十字相贯孔单元工装(9)垂直方向的底端固定连接。
4.根据权利要求1所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：还包括检测云台单元(5)、高压防护房(12)，其中所述高压防护房(12)用于放置测试辅助工作台(4)和十字相贯孔单元工装(9)，所述操作监视台单元(2)固定安装在高压防护房(12)外部，所述检测云台单元(5)设置为多组摄像装置，独立地固定安装在高压防护房(12)内侧面的不同位置。
5.根据权利要求1所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：所述测试辅助工作台(4)包括压力传感器、数据采集单元、辅助监控单元，所述压力传感器固定安装在高压介质通路过程中不同位置，通过采集压力值传送至数据采集单元输入端；所述数据采集单元输出端通过将压力值传送至辅助监控单元；所述辅助监控单元，用于对数据进行分析和比对后输出工作信号。
6.根据权利要求1所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：所述十字相贯孔单元工装(9)采用封结构、U型密封唇密封结构、锥面密封结构三种密封方式结构进行密封。
7.根据权利要求4所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：所述高压防护房(12)采用合金钢框架结构，所述框架结构的外侧为10mm～50mm钢板封板，内侧设置为100mm～200mm的木板。
8.根据权利要求1所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：所述十字相贯孔单元工装(9)设置为水平轴(13)和竖直轴成90°交叉的工装结构，包括U型密封唇(14)、密封支撑背环(15)、螺母(16)、吸入孔堵(17)、排水孔堵(19)、锥形面密封(18)、阀弹簧(20)；所述水平轴(13)一端底部采用U型密封唇(14)，U型密封唇(14)外侧依次设置为密封支撑背环(15)和螺母(16)；所述竖直轴两端分别设置为吸入孔堵(51)、排水孔堵(41)，其中所述吸入孔堵(17)由内到外依次采用锥形面密封结构(18)和O型圈密封结构、螺母(16)密封；所述排水孔堵(19)一侧安装有工件(11)，工件(11)顶端设置有一阀弹簧(20)，工件(11)延伸出竖直轴部分通过螺母(16)密封安装；所述排水孔堵(19)通过与外侧的一排水压帽固定安装。
9.根据权利要求8所述的高压柱塞泵液缸自增强工装，其特征在于：工件(11)与螺母(16)之间间隙位置设置有一组U型密封唇(14)；所述阀弹簧(20)用于低压排空过程；所述排水压帽上设置有泄漏口，用于液缸腔内充满介质后，多余介质的泄露。
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