CN112664516A - 一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器及其工作方法，包括液压泵，液压泵依次通过过滤器和第一单向阀与液压脉冲发生装置相连通且第一单向阀与液压脉冲发生装置之间设置有蓄能装置，液压脉冲发生装置与增压器相连通，增压器通过第二单向阀与补油管路相连通；所述液压脉冲发生装置与上位机相连接。本发明利用蓄能器组合液压脉冲发生装置整体实现了压力上升速率高、压力上升速率可控可调的效果，通过调节压力上升速率实现液压元件的压力疲劳寿命试验，为重要液压元件工艺改进、设计定型、研究开发提供重要数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及液压元件性能试验的技术领域，尤其涉及一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器及其工作方法。
背景技术
随着我国工业的迅速发展，液压系统在各个领域得到广泛的应用。液压冲击会对液压管路系统的可靠性产生严重威胁，并且此种威胁不可消除，这是在管道及液压元件设计时必须考虑的问题，并且随着我国机械行业的飞速、健康、稳定的发展，对产品的寿命要求越来越严格，对各种设备液压系统中所用的管路的质量要求随之提高，其中液压系统管路及附件的抗压、耐冲击性能成为重要的性能指标，专业的、高压高性能的压力脉冲检测设备显得越来越重要。
在液压系统管路中，液体速度由于某种原因而产生急剧变化时，引起管路中液体压力的急剧变化，从而产生高频液压振荡，形成液压冲击时，对液压管路、附件的破坏现象。液压冲击会对液压管路系统及元件的可靠性产生严重威胁，因此在管道及液压元件设计时必须考虑考核元件和管道在长时间高压脉冲作用下的性能；在专利申请号为“201210431367.x”、专利名称为“一种连续水锤冲击振动方法”中公开了连续水锤冲击振动发生器、水箱、液压活塞振动器和管路，通过芯轴不停地旋转，将会在与在第二导流孔连接的管路中产生连续的类似“水锤”冲击波；上述技术方案通过水锤冲击波实现采用纯水作为工作介质时达到节能的目的，但是目前液压系统管路中压力脉冲试验设备中，压力上升速率慢，并且不能对压力上升速率调控，试验效果差。
发明内容
针对目前液压系统管路中元件性能试验设备中，压力上升速率慢，并且不能对压力上升速率调控，试验效果差的技术问题，本发明提出一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器及其工作方法。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器，包括液压泵，液压泵依次通过过滤器和第一单向阀与液压脉冲发生装置相连通且第一单向阀与液压脉冲发生装置之间设置有蓄能装置，液压脉冲发生装置与增压器相连通，增压器通过第二单向阀与补油管路相连通；所述液压脉冲发生装置与上位机相连接。
优选地，所述液压脉冲发生装置包括伺服阀、旁通阀和换向阀，液压泵依次通过过过滤器和第一单向阀分别与旁通阀和伺服阀的进油口相连通，旁通阀和伺服阀的出油口均与换向阀的进油口相连通，换向阀的出油口与增压器相连通，伺服阀的回油口和换向阀的回油口均与回油管路相连通，回油管路通过回油阀分别与溢流阀和油源相连通，溢流阀分别与过滤器和第一单向阀相连通；所述旁通阀、伺服阀和换向阀均与上位机相连接；所述第一单向阀与旁通阀和伺服阀之间设置有蓄能装置。
优选地，所述蓄能装置包括蓄能器组，蓄能器组一侧设置有压力表，蓄能器组分别与旁通阀、伺服阀的进油口、放油阀和第一单向阀相连通，放油阀分别与第一单向阀、旁通阀和伺服阀的进油口相连通。
基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器的工作方法，包括以下步骤
S1、首先通过液压泵引入液压油依次通过过滤器和第一单向阀送入到液压脉冲发生装置中，液压脉冲发生装置将液压油送入增压器中，增压器活塞动作将液压油送入被测试工件，在试验过程中通过补油管路向增压器内补油；
S2、在脉冲曲线的工作压力稳定段和反压段，油源将液压能储入蓄能器组中；在上升段，蓄能器组向液压脉冲发生装置释放储存的液压能，使液压脉冲发生装置产生所需要的上升斜率和峰值，同时上位机通过控制液压脉冲发生装置中旁通阀、伺服阀和换向阀节流开口大小控制波形的上升斜率和峰值；
S3、根据步骤S2，当试验需要的压力上升速率不高、伺服阀的流量控制能够满足试验上升斜率和峰值需要时，通过上位机控制换向阀处于左位使管路处于连通状态，随后通过上位机调节伺服阀节流开口大小来控制波形的上升斜率和峰值；
S4，根据步骤S2，当试验需要的压力上升速率较高、伺服阀的流量控制无法满足上升斜率和峰值的需要时，首先通过上位机控制旁通阀打开伺服阀关闭，随后控制换向阀动作，观察压力上升速率和峰值情况，反复调节伺服阀节流开口大小直至伺服阀流量满足试验上升斜率和峰值的需要时，固定伺服阀节流开口大小，最后通过调节换向阀的简单开闭实现波形的上升斜率和峰值。
优选地，所述补油回路的能力不小于增压器高压端瞬时补油流量QHb以及补油量ΔVHb的最小值；
V表示为被测试工件容积，dp/dt表示为压力变化速率，E表示为油液弹性模量；
Δp表示压差；蓄能器组的能力不小于增压器低压端瞬时补油流量QLb以及补油量ΔVLb的最小值，液压泵提供不小于增压器低压端瞬时补油流量QLb的能力，QLb＝a×QHb，a表示为增压比；ΔVLb＝a×ΔVHb，ΔVHb表示为增压器高压端补油量。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明利用蓄能器组合液压脉冲发生装置整体实现了压力上升速率高、压力上升速率可控可调的效果，通过调节压力上升速率实现液压元件的压力疲劳寿命试验，为重要液压元件工艺改进、设计定型、研究开发提供重要数据支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图中，1为液压泵，2为过滤器，3为溢流阀，4为第一单向阀，5为蓄能器组，6为放油阀，7为压力表，8为旁通阀，9为伺服阀，10为换向阀，11为增压器，12为第二单向阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图1所示，一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器，包括液压泵1，油源引入的介质自接口A进入液压泵1，然后进入液压脉冲发生装置，液压泵1依次通过过滤器2和第一单向阀4与液压脉冲发生装置相连通，第一单向阀的目的在于阻止压力波反回至油源，且第一单向阀4与液压脉冲发生装置之间设置有蓄能装置，蓄能装置用于补充脉冲发生时所需要的瞬时大流量，液压脉冲发生装置与增压器11相连通，增压器11通过第二单向阀12与补油管路相连通；所述液压脉冲发生装置与上位机相连接。
所述液压脉冲发生装置包括伺服阀9、旁通阀8和换向阀10，液压泵1依次通过过滤器2和第一单向阀4分别与旁通阀8和伺服阀9的进油口相连通，旁通阀8和伺服阀9的出油口均与换向阀10的进油口相连通，换向阀10的出油口与增压器11相连通，伺服阀9的回油口和换向阀10的回油口均与回油管路相连通，回油管路通过回油阀13分别与溢流阀3和油源相连通，溢流阀3分别与过滤器2和第一单向阀4相连通；所述旁通阀8、伺服阀9和换向阀10均与上位机相连接；所述第一单向阀4与旁通阀8和伺服阀9之间设置有蓄能装置。
所述蓄能装置包括蓄能器组5，蓄能器组5一侧设置有压力表7，蓄能器组 5分别与旁通阀8、伺服阀9的进油口、放油阀6和第一单向阀4相连通，放油阀6分别与第一单向阀4、旁通阀8和伺服阀9的进油口相连通。
实施例2：如图1所示，基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器的工作方
法，包括以下步骤：
S1、首先通过液压泵1引入液压油依次通过过滤器2和第一单向阀4送入到液压脉冲发生装置中，液压脉冲发生装置将液压油送入增压器11中，增压器11活塞动作将液压油送入被测试工件，在试验过程中通过补油管路向增压器11 内补油；
S2、在脉冲曲线的工作压力稳定段和反压段，油源将液压能储入蓄能器组5 中；在上升段，蓄能器组5向液压脉冲发生装置释放储存的液压能，使液压脉冲发生装置产生所需要的上升斜率和峰值，同时上位机通过控制液压脉冲发生装置中旁通阀8、伺服阀9和换向阀10节流开口大小控制波形的上升斜率和峰值；
补油回路的能力不小于增压器11高压端瞬时补油流量QHb以及补油量ΔVHb的最小值；
V表示为被测试工件容积，dp/dt表示为压力变化速率， E表示为油液弹性模量；
Δp表示压差；蓄能器组5的能力不小于增压器11低压端瞬时补油流量QLb以及补油量ΔVLb的最小值，液压泵1提供不小于增压器11低压端瞬时补油流量QLb的能力，QLb＝a×QHb，a表示为增压比；ΔVLb＝a×ΔVHb，ΔVHb表示为增压器11高压端补油量；
S3、根据步骤S2，当试验需要的压力上升速率不高、伺服阀的流量控制能够满足试验上升斜率和峰值需要时，通过上位机控制换向阀10处于左位使管路处于连通状态，随后通过上位机调节伺服阀9节流开口大小来控制波形的上升斜率和峰值；
S4，根据步骤S2，当试验需要的压力上升速率较高、伺服阀9的流量控制无法满足上升斜率和峰值的需要时，首先通过上位机控制旁通阀8打开，伺服阀9关闭，随后控制换向阀10动作，观察压力上升速率和峰值情况，反复调节伺服阀9节流开口大小直至伺服阀9流量满足试验上升斜率和峰值的需要时，固定伺服阀9节流开口大小，最后通过调节换向阀10的简单开闭实现波形的上升斜率和峰值。
Claims (5)
1.一种基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器，其特征在于，包括液压泵(1)，液压泵(1)依次通过过滤器(2)和第一单向阀(4)与液压脉冲发生装置相连通且第一单向阀(4)与液压脉冲发生装置之间设置有蓄能装置，液压脉冲发生装置与增压器(11)相连通，增压器(11)通过第二单向阀(12)与补油管路相连通；所述液压脉冲发生装置与上位机相连接。
2.根据权利要求1所述的基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器，其特征在于，所述液压脉冲发生装置包括伺服阀(9)、旁通阀(8)和换向阀(10)，液压泵(1)依次通过过滤器(2)和第一单向阀(4)分别与旁通阀(8)和伺服阀(9)的进油口相连通，旁通阀(8)和伺服阀(9)的出油口均与换向阀(10)的进油口相连通，换向阀(10)的出油口与增压器(11)相连通，伺服阀(9)的回油口和换向阀(10)的回油口均与回油管路相连通，回油管路通过回油阀(13)分别与溢流阀(3)和油源相连通，溢流阀(3)分别与过滤器(2)和第一单向阀(4)相连通；所述旁通阀(8)、伺服阀(9)和换向阀(10)均与上位机相连接；所述第一单向阀(4)与旁通阀(8)和伺服阀(9)之间设置有蓄能装置。
3.根据权利要求1或2所述的基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器，其特征在于，所述蓄能装置包括蓄能器组(5)，蓄能器组(5)一侧设置有压力表(7)，蓄能器组(5)分别与旁通阀(8)、伺服阀(9)的进油口、放油阀(6)和第一单向阀(4)相连通，放油阀(6)分别与第一单向阀(4)、旁通阀(8)和伺服阀(9)的进油口相连通。
4.根据权利要求3所述的基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、首先通过液压泵(1)引入液压油依次通过过滤器(2)和第一单向阀(4)送入到液压脉冲发生装置中，液压脉冲发生装置将液压油送入增压器(11)中，增压器(11)活塞动作将液压油送入被测试工件，在试验过程中通过补油管路向增压器(11)内补油；
S2、在脉冲曲线的工作压力稳定段和反压段，油源将液压能储入蓄能器组(5)中；在上升段，蓄能器组(5)向液压脉冲发生装置释放储存的液压能，使液压脉冲发生装置产生所需要的上升斜率和峰值，同时上位机通过控制液压脉冲发生装置中旁通阀(8)、伺服阀(9)和换向阀(10)节流开口大小控制波形的上升斜率和峰值；
S3、根据步骤S2，当试验需要的压力上升速率不高、伺服阀的流量控制能够满足试验上升斜率和峰值需要时，通过上位机控制换向阀(10)处于左位使管路处于连通状态，随后通过上位机调节伺服阀(9)节流开口大小来控制波形的上升斜率和峰值；
S4，根据步骤S2，当试验需要的压力上升速率较高、伺服阀(9)的流量控制无法满足上升斜率和峰值的需要时，首先通过上位机控制旁通阀(8)打开，伺服阀(9)关闭，随后控制换向阀(10)动作，观察压力上升速率和峰值情况，反复调节伺服阀(9)节流开口大小直至伺服阀(9)流量满足试验上升斜率和峰值的需要时，固定伺服阀(9)节流开口大小，最后通过调节换向阀(10)的简单开闭实现波形的上升斜率和峰值。
5.根据权利要求4所述的基于模糊控制理论的高升率水锤波发生器的工作方法，其特征在于，所述补油回路的能力不小于增压器(11)高压端瞬时补油流量QHb以及补油量ΔVHb的最小值，
V表示为被测试工件容积，dp/dt表示为压力变化速率，E表示为油液弹性模量；
Δp表示压差；蓄能器组(5)的能力不小于增压器(11)低压端瞬时补油流量QLb以及补油量ΔVLb的最小值，液压泵(1)提供不小于增压器(11)低压端瞬时补油流量QLb的能力，QLb＝a×QHb，a表示为增压比；ΔVLb＝a×ΔVHb，ΔVHb表示为增压器(11)高压端补油量。
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