CN113357225A - 一种液压油缸加载试验台液压控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种液压油缸加载试验台液压控制系统，包括压力油源输出模块和测试油缸，所述的压力油源输出模块输出的油路分为三路，其中第一支路通过电液比例换向阀分别连通第一增压缸和第二增压缸的大腔，第一增压缸和第二增压缸对应的小腔分别通过管路连通测试油缸的两侧腔室；第二支路通过第一电液换向阀连通第一增压缸的回油腔；第三支路通过第二电液换向阀连通第二增压缸的回油腔；在所述第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室连通的管路上分别设有超高压溢流阀和压力传感器。通过对液压控制系统的组成单元进行优化，能够实现液压系统压力定比增大，可有效的应用于液压油缸的加载型式试验，同时本方案还具有通用性好的优点。

Description

一种液压油缸加载试验台液压控制系统
技术领域
本发明涉及液压控制系统技术领域，具体为一种液压油缸加载试验台液压控制系统。
背景技术
随着我国液压工业的发展，先进的液压技术已经广泛应用在工程机械装备上，液压油缸作为液压系统的执行元件之一，其性能的优劣将直接决定了液压系统的可靠性，因此需要通过测试台检测液压油缸的性能是否达到技术要求。液压冲击耐久测试试验是最常用的检测液压缸性能的型式试验，通常通过加载试验台加载1.5-2倍的额定压力对液压油缸进行加载检验，并进行十万余次的长时间冲击，检测液压油缸的性能。论文《液压油缸试验台研制》采用电液比例技术，设计的液压系统仅靠电液比例阀调定泵源出口压力，实现对液压缸的加载试验；论文《一种多功能液压试验台的设计》所研发的液压油缸型式试验试验台采用小功率电机驱动组合泵的方式实现试验目的；专利号CN105822623A《一种用于液压油缸检测的液压试验系统》采用双泵供油的方式，通过高压小流量泵提供高压油进行耐压试验；专利号CN202220775U《液压油缸试验台》采用齿轮泵与高压卸载阀配合实现试验目的。上述专利中所用齿轮泵属于低压泵无法实现高压加载，上述论文中设计方案调定压力最高为31.5Mpa，当需要做到超高压（大于35Mpa）时则都无法通过调定泵源出口压力的方式有效建立起系统压力。
当液压油缸在遇到负载突变或极大流量液压系统卸荷等情况，其寿命、控制精度都将会受到很大的影响，液压冲击耐久试验则是模拟液压油缸在不同恶劣环境下进行的破坏性试验，通常对液压油缸的额定压力的1.5-2倍进行针对性的超荷加载，旨在于测试液压油缸在遇到负载突变情况或极大流量液压系统卸荷仍能正常使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种液压油缸加载试验台液压控制系统，通过对液压控制系统的组成单元进行优化，能够实现液压系统压力定比增大，可有效的应用于液压油缸的加载型式试验，同时本方案还具有通用性好的优点。
本发明采用的技术方案是：一种液压油缸加载试验台液压控制系统，包括油箱、压力油源输出模块以及测试油缸，所述的压力油源输出模块输出的油路分为三路，其中第一支路通过电液比例换向阀分别连通第一增压缸和第二增压缸的大腔，第一增压缸和第二增压缸对应的小腔分别通过管路连通测试油缸的两侧腔室；第二支路通过第一电液换向阀连通第一增压缸的回油腔，第一电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；第三支路通过第二电液换向阀连通第二增压缸的回油腔，第二电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；在所述第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室连通的管路上分别设有超高压溢流阀和压力传感器。
作为优选方案，所述的压力油源输出模块包括第一吸油过滤器、变量泵、第一电动机、单向阀和高压过滤器，所述变量泵由第一电动机驱动，变量泵的吸油口与内置在油箱中的第一吸油过滤器相连接，变量泵的出油口依次与单向阀和高压过滤器连接并输出。
作为优选方案，所述变量泵的出油口与单向阀之间的管路中连接有比例溢流阀，油路通过比例溢流阀返回油箱。
作为优选方案，所述单向阀与高压过滤器之间的管路中连接有第一压力传感器、第二压力表和电磁溢流阀，油路依次通过第二压力表、电磁溢流阀返回油箱。
作为优选方案，在所述第一支路中还设有蓄能器、第一开关阀和第二开关阀，蓄能器通过第一开关阀和第二开关阀分别与电液比例换向阀的两个输入口相连接。
作为优选方案，所述的第一电液换向阀、第二电液换向阀以及电液比例换向阀均为三位四通换向阀。
作为优选方案，该控制系统中还设有用于对油箱内的介质进行过滤并降温的循环冷却模块。
作为优选方案，所述的循环冷却模块包括第二吸油过滤器、循环泵、第二电动机、回油过滤器以及冷却单元，所述循环泵由第二电动机驱动，循环泵的吸油口与第二吸油过滤器连接，循环泵的出油口依次连接回油过滤器以及冷却单元。
作为优选方案，所述的循环泵出油口的油路分为两路，其中第一支路依次通过回油过滤器以及冷却单元后连通油箱，第二支路通过溢流阀连通油箱，在所述第一支路上设有第一压力表。
利用上述液压控制系统对测试油缸的加载测试方法，包括如下步骤：
S1、将被测油缸内部充满不可压缩的填充物，后将被测油缸两端固定在试验台架上，并连接好液压管路；
S2、第一电液换向阀、第二电液换向阀、电液比例换向阀均处于失电状态，位于单向阀和高压过滤器之间的电磁溢流阀处于得电状态，打开第一电动机，带动变量泵工作，系统油压通过比例溢流阀进行调定；
S3、进行测试，将电液比例换向阀左位得电，同时第一电液换向阀的右位得电，第二电液换向阀的左位得电，压力油通过电液比例换向阀进入到第一增压缸的大腔并驱动第一增压缸进行工作，第一增压缸的回油腔油液通过第一电液换向阀回至油箱，压力油同时通过第二电液换向阀给第二增压缸的回油腔充液，第一增压缸将系统压力增大，高压油进入到被测油缸左腔进行冲击试验；
电液比例换向阀右位得电，同时第一电液换向阀的左位得电，第二电液换向阀的右位得电，压力油通过电液比例换向阀进入到第二增压缸的大腔并驱动第二增压缸进行工作，第二增压缸的回油腔油液通过第二电液换向阀回至油箱，压力油同时通过第一电液换向阀给第一增压缸的回油腔充液，第二增压缸将系统压力增大，高压油进入到被测油缸右腔进行冲击试验；
S4、实时检测位于第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室管路上的压力传感器，通过压力传感器检测高压区压力冲击情况。
本发明的有益效果是：
其一、通过对液压控制系统的组成单元进行优化，具体为：压力油源输出模块输出的油路分为三路，其中第一支路通过电液比例换向阀分别连通第一增压缸和第二增压缸的大腔，第一增压缸和第二增压缸对应的小腔分别通过管路连通测试油缸的两侧腔室；第二支路通过第一电液换向阀连通第一增压缸的回油腔，第一电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；第三支路通过第二电液换向阀连通第二增压缸的回油腔，第二电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；本方案能够实现加载液压油缸所需1.5~2倍额定压力，增压比大，是传统液压系统仅靠调定泵出口压力所不能实现的，可有效的应用于液压油缸的加载型式试验，同时本方案还具有通用性好的优点。
其二、该液压控制系统多处位置选用高精度过滤器，通过对比例溢流阀和电液比例换向阀对油液的压力和流量进行控制，在冲击试验的过程中可以通过远程操纵台对系统的流量和压力进行精准控制，使系统满足比例元件对油液清洁度以及压力流量精度的需求，加载精度高，动态响应快；
其三、本方案，在冲击试验的过程中，通过给定电液比例换向阀、比例溢流阀实时信号，可以模拟液压油缸在不同恶劣环境下所受到的各种破坏性冲击，其中高压区部分安装有超高压溢流阀起安全保护作用，在长时间冲击试验中起到安全保障。
其四、本方案，还设有用于对油箱内的介质进行过滤并降温的循环冷却模块，长时间的冲击试验过程中系统油液发热至一定温度时，通过循环泵对系统油液循环，经过水冷、油冷方式有效降低油液温度。
综上所述，本发明能有效通过增压缸增大系统压力，当在超高压冲击试验过程中，综合考虑了液压系统的安全性和可靠性，所设计的试验台能够模拟和测试液压油缸在不同恶劣环境下所受到的各种破坏性冲击。被测试油缸内部塞满不可压缩填充物，可以极大的减短充液时间，缩短试验时间，提高测试效率。
附图说明
图1是本发明第一种实施方式的液压原理图；
图2是本发明第二种实施方式的液压原理图。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益的结合到其它实施方式中。
需要说明的是：除非另做定义，本文所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样 “一个 ”、“一”或者“该”等类似词语也不表述数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，但并不排除其他具有相同功能的元件或者物件。
一种液压油缸加载试验台液压控制系统，包括油箱、压力油源输出模块以及测试油缸，所述的压力油源输出模块输出的油路分为三路，其中第一支路通过电液比例换向阀分别连通第一增压缸和第二增压缸的大腔，第一增压缸和第二增压缸对应的小腔分别通过管路连通测试油缸的两侧腔室；第二支路通过第一电液换向阀连通第一增压缸的回油腔，第一电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；第三支路通过第二电液换向阀连通第二增压缸的回油腔，第二电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；在所述第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室连通的管路上分别设有超高压溢流阀和压力传感器。
本方案中，所述的压力油源输出模块包括第一吸油过滤器、变量泵、第一电动机、单向阀和高压过滤器，所述变量泵由第一电动机驱动，变量泵的吸油口与内置在油箱中的第一吸油过滤器相连接，变量泵的出油口依次与单向阀和高压过滤器连接并输出。
本方案中，所述变量泵的出油口与单向阀之间的管路中连接有比例溢流阀，油路通过比例溢流阀返回油箱。
本方案中，所述单向阀与高压过滤器之间的管路中连接有第一压力传感器、第二压力表和电磁溢流阀，油路依次通过第二压力表、电磁溢流阀返回油箱。
本方案中，在所述第一支路中还设有蓄能器、第一开关阀和第二开关阀，蓄能器通过第一开关阀和第二开关阀分别与电液比例换向阀的两个输入口相连接。
本方案中，该控制系统中还设有用于对油箱内的介质进行过滤并降温的循环冷却模块。
本方案中，所述的循环冷却模块包括第二吸油过滤器、循环泵、第二电动机、回油过滤器以及冷却单元，所述循环泵由第二电动机驱动，循环泵的吸油口与第二吸油过滤器连接，循环泵的出油口依次连接回油过滤器以及冷却单元。
本方案中，所述的循环泵出油口的油路分为两路，其中第一支路依次通过回油过滤器以及冷却单元后连通油箱，第二支路通过溢流阀连通油箱，在所述第一支路上设有第一压力表。
需要说明的是：本文所述的第一增压缸和第二增压缸，其增压原理为：增压缸具有一大直径腔和一小直径腔，其中大直径腔内匹配有大直径活塞，一小直径腔内匹配有小直径活塞，根据液压原理可知，上述结构可实现液压管路内压力增大，可有效的应用于液压油缸的加载型式试验。
实施例1、
下面结合附图1具体描述本方案详细的结构组成：
一种液压油缸加载试验台液压控制系统，包括测试油缸23，所述测试油缸23两端固定在台架上，变量泵3与第一电动机4相连接，变量泵3吸油口与第一吸油过滤器1-1相连接，第一吸油过滤器1-1内置于油箱2，出油口依次与单向阀13、高压过滤器16连接，变量泵3出油口与单向阀13管路中连接有比例溢流阀12，油路通过比例溢流阀12回油箱2，单向阀13与高压过滤器16管路中连接有第一压力传感器14-1、第二压力表11-2和电磁溢流阀15，油路依次通过第二压力表11-2、电磁溢流阀15回油箱2，高压过滤器16后的油路分为三路，其中第一支路与电液比例换向阀18的P口相连接，电液比例换向阀18回油路T口通过回油过滤器24与油箱2主回油路连接，蓄能器19通过第一开关阀20-1和第二开关阀20-2与电液比例换向阀18的P口的T口相连接，电液比例换向阀18的A口与第一增压缸21-1大腔相连接，第一增压缸21-1回油腔与第一电液换向阀17-1的A口连接，第一增压缸21-1小腔后的管路与测试油缸23相连接，测试油缸23左侧进油口上安装有第二压力传感器14-2和第一超高压溢流阀22-1，电液比例换向阀18的B口与第二增压缸21-2的大腔连接，第二增压缸的回油腔与第二电液换向阀的A口相连接，第二增压缸21-2的小腔后的管路与被测油缸23相连接，测试油缸23的右侧进油口上安装有第三压力传感器14-3和第二超高压溢流阀22-2；第二支路与第一电液换向阀17-1的P口相连接，第一电液换向阀17-1回油路T口通过回油过滤器24与油箱2主回油路连接，第一电液换向阀17-1的A口与第一增压缸21-1的回油腔相连接；第三支路与第二电液换向阀17-2的P口连接，第二电液换向阀17-2回油路T口通过回油过滤器24与油箱2主回油路连接，第二电液换向阀17-2的A口与第二增压缸21-2的回油腔相连接。
下面介绍测试油缸冲击加载试验过程：
步骤一、将被测油缸内部充满不可压缩填充物，然后将被测油缸两端固结在试验台架上，并连接好液压管路；
步骤二、第一电液换向阀17-1、第二电液换向阀17-2、电液比例换向阀18均处于失电状态，电磁溢流阀15为系统提供安全保障处于得电状态，打开第一电动机4，带动变量泵3工作，系统油压通过比例溢流阀12进行调定；
步骤三、进行测试时，首先将电液比例换向阀18左位得电，同时第一电液换向阀17-1的右位得电，第二电液换向阀17-2的左位得电，压力油通过电液比例换向阀进入到第一增压缸21-1大腔并驱动第一增压缸21-1进行工作，第一增压缸21-1的回油腔油液通过第一电液换向阀17-1回至油箱2，压力油同时通过第二电液换向阀17-2给第二增压缸21-2的回油腔充液，第一增压缸21-1通过本身结构将系统压力增大，高压油进入到被测油缸左腔进行冲击试验；
电液比例换向阀18右位得电，同时第一电液换向阀17-1的左位得电，第二电液换向阀17-2的右位得电，压力油通过电液比例换向阀进入到第二增压缸21-2大腔并驱动第二增压缸21-2进行工作，第二增压缸21-2的回油腔油液通过第二电液换向阀17-2回至油箱2，压力油同时通过第一电液换向阀17-1给第一增压缸21-1的回油腔充液，第二增压缸21-2通过本身结构将系统压力增大，高压油进入到被测油缸右腔进行冲击试验；
步骤四、实时检测位于第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室管路上的压力传感器，通过压力传感器检测高压区压力冲击情况。
本实施例中，上述的第一电液换向阀、第二电液换向阀、电液比例换向阀均为三位四通换向阀。
本实施例中，通过上述各组件的配合，可提供1.5-2倍额定压力模拟和测试液压油缸在不同恶劣环境下所受到的各种破坏性冲击，其中蓄能器用来稳压、补油；该系统主要功能是为冲击加载试验提供压力油源，油源的压力通过比例溢流阀调定，根据所要使用的流量可以根据给定比例溢流阀信号调定泵的流量，电磁溢流阀做安全阀，为液压控制系统提供安全保障。
实施例2、
下面结合附图2具体描述本方案详细的结构组成：
需要说明的是，实施例2与实施例1相比，除了在系统中增加循环冷却模块外，其余组成部分是完全相同的，因此，此处重点描述循环冷却模块，其余部分的组成关系以及工作过程可以参照实施例1的内容；
循环冷却模块主要用于对油箱内的介质进行过滤并降温，具体结构组成为：循环泵5与第二电动机6相连接，循环泵5的吸油口与第二吸油过滤器1-2连接，第二吸油过滤器1-2内置于油箱2中，出油口处油路分为两路，其中第一支路依次通过第一回油过滤器8-1、第二回油过滤器8-2、水冷却器9、油冷却器10后直接回油箱2，循环泵5出油口与第一回油过滤器8-2的管路中连接有第一压力表11-1；第二支路通过溢流阀7后回油箱2；
本实施例中，第一回油过滤器8-1和第二回油过滤器8-2所采用的过滤结构有所不同，其中第一回油过滤器8-1为粗过滤，第二回油过滤器8-2为精过滤；
当利用该装置对被测油缸进行加载试验时，持续一段时间的加载冲击试验会导致系统油液温度升高，此时第二电动机6打开，带动循环泵5进行工作，将油箱2内的热油排出至循环系统，经过第一回油过滤器粗滤8-1、第二回油过滤器8-2精滤两层过滤提高油液精度，通过水冷9、油冷10将系统油液温度降低直至设定温度，此时关闭第二电动机6，等待下次系统油液温度升高，重新打开。
本实施例中，系统中存在比例阀对油液精度要求高，需要在冷却循环模块经过粗滤、精滤双层过滤，提高油液质量，冲击加载过程时间长，油液温度高，需要经过水冷、油冷降温，保障冲击加载试验的正常运行；
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种液压油缸加载试验台液压控制系统，包括油箱、压力油源输出模块以及测试油缸，其特征在于：所述的压力油源输出模块输出的油路分为三路，其中第一支路通过电液比例换向阀分别连通第一增压缸和第二增压缸的大腔，第一增压缸和第二增压缸对应的小腔分别通过管路连通测试油缸的两侧腔室；第二支路通过第一电液换向阀连通第一增压缸的回油腔，第一电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；第三支路通过第二电液换向阀连通第二增压缸的回油腔，第二电液换向阀的回油路通过回油过滤器与油箱的主回油路连接；在所述第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室连通的管路上分别设有超高压溢流阀和压力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：所述的压力油源输出模块包括第一吸油过滤器、变量泵、第一电动机、单向阀和高压过滤器，所述变量泵由第一电动机驱动，变量泵的吸油口与内置在油箱中的第一吸油过滤器相连接，变量泵的出油口依次与单向阀和高压过滤器连接并输出。
3.根据权利要求2所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：所述变量泵的出油口与单向阀之间的管路中连接有比例溢流阀，油路通过比例溢流阀返回油箱。
4.根据权利要求2所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：所述单向阀与高压过滤器之间的管路中连接有第一压力传感器、第二压力表和电磁溢流阀，油路依次通过第二压力表、电磁溢流阀返回油箱。
5.根据权利要求1所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：在所述第一支路中还设有蓄能器、第一开关阀和第二开关阀，蓄能器通过第一开关阀和第二开关阀分别与电液比例换向阀的两个输入口相连接。
6.根据权利要求1所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：所述的第一电液换向阀、第二电液换向阀以及电液比例换向阀均为三位四通换向阀。
7.根据权利要求1所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：该控制系统中还设有用于对油箱内的介质进行过滤并降温的循环冷却模块。
8.根据权利要求7所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：所述的循环冷却模块包括第二吸油过滤器、循环泵、第二电动机、回油过滤器以及冷却单元，所述循环泵由第二电动机驱动，循环泵的吸油口与第二吸油过滤器连接，循环泵的出油口依次连接回油过滤器以及冷却单元。
9.根据权利要求8所述的一种液压油缸加载试验台液压控制系统，其特征在于：所述的循环泵出油口的油路分为两路，其中第一支路依次通过回油过滤器以及冷却单元后连通油箱，第二支路通过溢流阀连通油箱，在所述第一支路上设有第一压力表。
10.根据权利要求1-9任一项所述的液压控制系统对测试油缸的加载测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将被测油缸内部充满不可压缩的填充物，后将被测油缸两端固定在试验台架上，并连接好液压管路；
S2、第一电液换向阀、第二电液换向阀、电液比例换向阀均处于失电状态，位于单向阀和高压过滤器之间的电磁溢流阀处于得电状态，打开第一电动机，带动变量泵工作，系统油压通过比例溢流阀进行调定；
S3、进行测试，将电液比例换向阀左位得电，同时第一电液换向阀的右位得电，第二电液换向阀的左位得电，压力油通过电液比例换向阀进入到第一增压缸的大腔并驱动第一增压缸进行工作，第一增压缸的回油腔油液通过第一电液换向阀回至油箱，压力油同时通过第二电液换向阀给第二增压缸的回油腔充液，第一增压缸将系统压力增大，高压油进入到被测油缸左腔进行冲击试验；
电液比例换向阀右位得电，同时第一电液换向阀的左位得电，第二电液换向阀的右位得电，压力油通过电液比例换向阀进入到第二增压缸的大腔并驱动第二增压缸进行工作，第二增压缸的回油腔油液通过第二电液换向阀回至油箱，压力油同时通过第一电液换向阀给第一增压缸的回油腔充液，第二增压缸将系统压力增大，高压油进入到被测油缸右腔进行冲击试验；
S4、实时检测位于第一增压缸和第二增压缸与测试油缸的两侧腔室管路上的压力传感器，通过压力传感器检测高压区压力冲击情况。
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