导管、接头组件的压力脉冲试验方法及其试验设备
技术领域
本申请涉及航空液压导管、接头标准试验领域,尤其是涉及一种导管、接头组件的压力脉冲试验方法及其试验设备。
背景技术
针对液压软管、导管、接头组件,需要进行压力脉冲试验,压力脉冲试验指对导管内施加脉冲压,该脉冲压大于导管的额定压力,然后降至额定压力保持一段时间后降至最低压力的试验方法。该试验方法具有一项航空工业部标准,记载于《HB 6133-87液压软管、导管、接头组件的脉冲试验》中。
根据该标准及确定的试件,能够计算出脉冲压的升率、各阶段的维持时间、循环试验的次数、允许的公差等。但目前实施该试验需要使用复杂的液压系统,液压系统的某些部件依赖国外进口,试验成本过高。
发明内容
为了减少试验成本,本申请提供一种导管、接头组件的压力脉冲试验方法及其试验设备。
第一方面,本申请提供的一种导管、接头组件的压力脉冲试验方法,采用如下的技术方案:
一种导管、接头组件的压力脉冲试验方法,包括以下步骤:
步骤S1:取电缸、油缸,所述电缸包括伺服电机、由伺服电机驱动转动的丝杆、与丝杆螺纹连接的驱动头,所述油缸包括缸体、滑动设置于缸体内的活塞,所述驱动头连接于活塞用于驱使活塞滑动,所述缸体与待试验的试件连通;
步骤S2:密封试件背离油缸的端部,在试件、缸体内充满液压油;
步骤S3:试验步骤,包括以下多个子步骤:
子步骤S31:t1内到达1.25倍或1.5倍的导管额定压力;
子步骤S32:t2内降至额定压力;
子步骤S33:额定压力保压t3;
子步骤S34:t4内降压至≤0.5MPa;
子步骤S35:维持压力≤0.5MPa时间至一个循环的时间,一个循环的时间为T;
压力指试件内液压油的压力,所述试验步骤通过压力传感器试验试件内压力,通过控制伺服电机的运转控制驱动头移动,驱动头带动活塞滑动从而改变液压油的压力。
通过采用上述技术方案,本试验方法采用电缸伸缩的方式带动液压变化,从而起到与液压系统相同的试验效果;本试验方法无需采用复杂的液压系统提供压力变化,极大地减少了成本。
可选的,所述步骤S3时,电缸的伸缩包括以下阶段:
对应于子步骤S31的阶段一:伸出至位移S1;
对应于子步骤S32的阶段二:退回至位移S2;
对应于子步骤S34的阶段三:退回至原点,位移S3。
通过采用上述技术方案,电缸伸长时压缩液压油,使试验的压力升高,对应于步骤S31;电缸缩短后舒张液压油,使试验的压力降低,对应于步骤S32、步骤S34。
可选的,所述阶段一、阶段二、阶段三时,电缸伸缩均采用先匀加速、再匀减速的工作模式。
通过采用上述技术方案,通过试验,这样设置能使压力变化速度均匀,提高试验的准确性。
可选的,所述阶段一时,设定:
通过采用上述技术方案,通过试验,这样设置能使阶段一的压力变化速度均匀,提高试验的准确性。
可选的,所述阶段二时,设定:
通过采用上述技术方案,通过试验,这样设置能使阶段二的压力变化速度均匀,提高试验的准确性。
可选的,所述阶段三时,设定:
通过采用上述技术方案,通过试验,这样设置能使阶段三的压力变化速度均匀,提高试验的准确性。
可选的,所述步骤S3时,t2=t4。
通过采用上述技术方案,t2和t4分别对应压降的时间,通过设定两个压降时间相同,便于对伺服电机进行控制。
第二方面,本申请提供的一种导管、接头组件的压力脉冲试验设备,采用如下的技术方案:
一种导管、接头组件的压力脉冲试验设备,包括电缸、油缸,所述电缸包括伺服电机、由伺服电机驱动转动的丝杆、与丝杆螺纹连接的驱动头,所述油缸包括缸体、滑动设置于缸体内的活塞,所述驱动头连接于活塞用于驱使活塞滑动,所述缸体连接有安装管,所述缸体内设有油压腔,所述油压腔与安装管连通,所述安装管背离缸体的端部用于连接试件。
通过采用上述技术方案,试验时,将试件背离安装管的端部密封,试件、安装管、油压腔内均充满液压油。通过控制伺服电机运转,使丝杆转动,丝杆带动驱动头移动,驱动头带动活塞在缸体内滑动,活塞挤压或扩张液压油使试件内压力按照需求变化。
可选的,所述安装管上连接设置有压力传感器,所述压力传感器用于试验安装管内压力。
通过采用上述技术方案,试件、安装管、油压腔内均充满液压油后,由于安装管内空间与油压腔、试件内部连通,则压力传感器检测到的压力即试件内的压力。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.本试验方法采用电缸伸缩的方式带动液压变化,从而起到与液压系统相同的试验效果;
2.本试验方法无需采用复杂的液压系统提供压力变化,极大地减少了成本;
3.本试验方法满足设计及计算要求,以及试验压力曲线要求。
附图说明
图1是实施例一的一种导管、接头组件的压力脉冲试验设备的示意图。
图2是实施例二的脉冲压力曲线原理图。
图3是实施例二的试验原理图。
图4是实施例二的驱动头的理论位移曲线图。
图5是实施例二的伺服电机的理论速度曲线图。
图6是实施例二试验得到的脉冲压力曲线图。
图7是实施例二试验得到的伺服电机转速曲线图。
图8是实施例二试验得到的电缸运行位移图。
附图标记说明:1、电缸;2、油缸;3、安装管;11、缸座;12、伺服电机;13、丝杆;14、驱动头;21、缸体;22、活塞;4、连接架;221、活塞杆;211、油压腔;31、压力传感器。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
实施例一:
本申请实施例一公开了一种导管、接头组件的压力脉冲试验设备。参照图1,导管、接头组件的压力脉冲试验设备包括电缸1、油缸2、安装管3,本试验设备用于对导管、液压软管或接头组件进行压力脉冲试验。
电缸1包括缸座11、设于缸座11上的伺服电机12,缸座11内转动设置有丝杆13,丝杆13由伺服电机12驱动转动,缸座11上滑动设置有驱动头14,驱动头14的滑动方向沿丝杆13的长度方向,驱动头14与丝杆13螺纹连接,驱动头14的端部伸出缸座11的端部外。伺服电机12自带驱动器,能通过程序设置转速、转动角度、加速度;伺服电机12运转时,丝杆13转动带动驱动头14移动。
油缸2包括缸体21、滑动设置于缸体21内的活塞22,缸体21、缸座11间通过固定连接架4建立连接。活塞22固定连接有活塞杆221,活塞杆221伸出缸体21并固定连接于驱动头14的端部。缸体21内设有油压腔211,油压腔211位于活塞22背离电缸1的一侧。驱动头14移动时带动活塞22移动,使油压腔211的体积发生变化。
安装管3连接于缸体21背离电缸1的端部,安装管3内空间与油压腔211连通,安装管3背离缸体21的端部用于连接试件。安装管3上连接设置有压力传感器31,压力传感器31用于试验安装管3内压力,压力传感器31采用电子式、能实时输出试验数据的类型。
本申请实施例的导管、接头组件的压力脉冲试验设备的实施原理为:试验时,将试件背离安装管3的端部密封,试件、安装管3、油压腔211内均充满液压油,由于安装管3内空间与油压腔211、试件内部连通,则压力传感器31检测到的压力即试件内的压力。通过控制伺服电机12运转,使丝杆13转动,丝杆13带动驱动头14移动,驱动头14带动活塞22在缸体21内滑动,活塞22挤压或扩张液压油使试件内压力按照需求变化。
实施例二:
本申请实施例二公开了一种导管、接头组件的压力脉冲试验方法,使用了实施例一的试验设备,包括以下步骤:
导管试件的尺寸参数为
该导管的额定压力为1.6MPa,脉冲峰值压力为2.4MPa。先采用传统的试验方法(即液压系统)试验导管试件,并确保该批试件的性能满足要求。
通过查阅《HB 6133-87液压软管、导管、接头组件的脉冲试验》的标准,试验过程如下:
(1)t1内到达1.25倍或1.5倍的导管额定压力;
(2)t2内降至额定压力;
(3)额定压力保压t3;
(4)t4内降压至≤0.5MPa(即最低压力);
(5)一个循环时间T。
根据标准,代入导管试件的参数,计算得到以上各参数的数值为:
根据标准及导管级别、外径确定1.25倍或1.5倍的导管额定压力,则本实施例确定t1内到达1.5倍的导管额定压力。
确定t1=90ms,t2=45ms,t3=292ms,t4=45ms,T=900ms;各时间参数允许±5ms的误差。
脉冲压力曲线如图2所示。
步骤S1:取实施例一的试验设备,连接好试件,试验原理如图3所示。
步骤S2:在试件、缸体21内充满液压油,液压油使用46#抗磨液压油;然后密封试件背离油缸2的端部,并确保液压油被试验设备、试件完全密封。
步骤S3:试验步骤,包括以下多个子步骤:
子步骤S31:90ms内到达1.5倍的导管额定压力2.4MPa;
子步骤S32:45ms内降至额定压力1.6MPa;
子步骤S33:额定压力保压292ms;
子步骤S34:45ms内降压至≤0.5MPa;
子步骤S35:维持压力≤0.5MPa时间至一个循环的时间,一个循环的时间为900ms。
压力指试件内液压油的压力,试验步骤通过压力传感器31试验试件内压力,通过控制伺服电机12的运转控制驱动头14移动,驱动头14带动活塞22滑动从而改变液压油的压力。
步骤S3时,电缸1的伸缩(即驱动头14的移动)包括以下阶段:
对应于子步骤S31的阶段一:伸出至位移S1;
对应于子步骤S32的阶段二:退回至位移S2;
对应于子步骤S34的阶段三:退回至原点,位移S3。
对于S1、S2、S3的取值,预先采用实验的方法测得,以子步骤S31为例,压力从零开始到达1.5倍的导管额定压力,测出驱动头14的位移量作为S1。用该方法得到S1=1.778mm,S2=0.50mm,S3=1.277mm。
阶段一、阶段二、阶段三时,电缸1伸缩均采用先匀加速、再匀减速的工作模式。
阶段一(90ms)时,设定:
伺服电机12转速极限值:
(P
h为丝杆13的导程);
阶段二(45ms)时,设定:
伺服电机12转速极限值:
(P
h为丝杆13的导程);
阶段三(45ms)时,设定:
伺服电机12转速极限值:
(P
h为丝杆13的导程);
上述计算得出的参数为理论参数,整理如下表:
表一:
脉冲参数理论计算表
驱动头14的理论位移曲线如图4所示,伺服电机12的理论速度曲线如图5所示。
将上述理论参数输入伺服电机12的驱动器或驱动软件,使伺服电机12按照该工况循环工作,分别采集压力、驱动头14位移、伺服电机12速度曲线。压力的采集通过压力传感器31,驱动头14位移、伺服电机12速度的采集由电缸1自带的驱动器或驱动软件实现;采集数据时,也可借助市面上有售的数据采集卡,在此不作赘述。
得到的脉冲压力曲线图如图6所示。
得到的伺服电机12转速曲线图如图7所示。
得到的电缸1运行位移图(即驱动头位移图)如图8所示。
分析测试压力结果,试验结果与理论曲线有关参数对比如表二所示。
表二:
序号 |
对比项目 |
理论值 |
测试值 |
1 |
1.5倍额定压力 |
2.4MPa |
2.349MPa |
2 |
升压时间 |
90ms |
90ms |
3 |
额定压力 |
1.6MPa |
1.687MPa |
4 |
降压时间 |
45ms |
45ms |
5 |
额定压力稳定时间 |
292ms |
285ms |
6 |
最低压力 |
≤0.5MPa |
0.486MPa |
7 |
降压时间 |
45ms |
44ms |
8 |
总周期时间 |
900ms |
910ms |
测试压力曲线与理论压力曲线对比表
对比图2、图6可以看出实测结果与计算结果几乎吻合,本试验方法满足设计及计算要求,本试验方法满足试验压力曲线要求,即设定完成后可对同一规格的试件进行高准确度的试验。本试验方法无需采用复杂的液压系统提供压力变化,电缸1、油缸2在国内均能通过购买得到,极大地减少了成本。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。