CN113984510A - 一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台 - Google Patents

一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，测试台包括电气控制部分、液压驱动部分、执行部分，电气控制部分包括控制系统、HMI人机交互，控制系统连接HMI人机交互；液压驱动部分包括主油箱、伺服阀/含摆角位置传感器LVDT的闭式泵；执行部分为采用非对称缸驱动的的压力发生器，压力发生器的非对称缸上分别安装有位置传感器、压力传感器；主油箱、伺服阀、闭式泵、压力发生器通过管道连接，构成主油路，压力发生器连接待测试工件；控制系统连接伺服阀，闭式泵的摆角位置传感器LVDT连接控制系统，位置传感器、压力传感器分别连接控制系统。采用两级放大（阀控泵，泵控缸）的方式，能够显著降低系测试台对于伺服阀大流量的要求。

Description

一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台
技术领域
本发明涉及疲劳测试，具体涉及一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台。
背景技术
常规的可控波形的液压脉冲发生器采用的阀控缸的原理，且都是采用对称缸实现位置控制；其用于大容积的波形可控的脉冲疲劳试验，在37KW以上时，系统效率低发热大的缺点将变得非常明显（阀控缸的伺服系统的理论最高效率为38%），而且对于大流量伺服阀的需求明显超过伺服阀的常规规格范围。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台。
本发明的技术方案:
一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，所述测试台包括电气控制部分、液压驱动部分、执行部分，所述电气控制部分包括控制系统、HMI人机交互，所述控制系统连接HMI人机交互；所述液压驱动部分包括主油箱、伺服阀；所述执行部分为压力发生器（增压器）；所述液压驱动部分还包括含摆角位置传感器LVDT的闭式泵，所述压力发生器为采用非对称缸驱动的的压力发生器，所述压力发生器的非对称缸上分别安装有位置传感器、压力传感器；所述主油箱、伺服阀、闭式泵、压力发生器通过管道连接，构成主油路，所述压力发生器连接待测试工件。
所述控制系统连接伺服阀，所述闭式泵的摆角位置传感器LVDT连接控制系统，所述位置传感器、压力传感器分别连接控制系统。
所述测试台具有两种模式，其一为位置控制模式、另一为压力控制模式，所述位置控制模式即控制系统采集位置传感器的位置信息，并以此控制闭式泵驱动压力发生器的非对称缸动作，排气或补油，所述压力控制模式即控制系统采集压力传感器的压力信息，并以此控制闭式泵驱动压力发生器的非对称缸动作，实现压力控制，对待测试工件施加特定压力和周期的脉冲。
所述待测试工件为气瓶或其他。
所述测试台还包括双联泵，双联泵一为先导泵、一为补油泵；所述主油箱、先导泵、伺服阀通过管道连接，构成先导油路，所述主油箱、补油泵、主油路的进油管道通过管道连接，构成补油路。
所述先导油路中，连接先导泵与伺服阀的管道上依次安装有单向阀、先导过滤器、蓄能器、先导溢流阀、先导油路压力传感器，所述先导溢流阀通过管道连接主油箱。
所述补油路中，连接补油泵与主油路的进油管道的管道上依次安装有单向阀、补油过滤器、补油溢流阀、单向阀、蓄能器、补油溢流阀，两个补油溢流阀均通过管道连接主油箱，连接补油溢流阀与主油箱的管道上均安装有回油滤器。
连接双联泵与主油箱的管道上安装有回油滤器。
所述测试台还包括预充补油组件：
所述预充补油组件、压力发生器、待测试工件通过管道连接，构成预充补油路。
所述预充补油路中，连接预充补油组件与压力发生器的进油管道上依次安装有气控截止阀、单向阀，连接预充补油组件与压力发生器的回油管道上安装有气控截止阀；所述预充补油组件由油箱、油泵、截止阀、过滤器等通过管道连接构成。
所述测试台还包括气控管路。
所述气控管路由总管道与两个支管道连接构成，其中，总管道连接气源、两个支管道分别连接两个气控截止阀，所述总管道上依次安装有手动截止阀、空气过滤器、减压阀。
所述测试台还包括冷却循环组件：
所述主油箱、冷却循环组件、压力发生器（增压器）通过管道连接，构成冷却循环油路；所述冷却循环组件由油泵、冷却器以及过滤器连接构成。
所述待测试工件上安装有手动排气阀。
所述主油路中安装有两个主油路压力传感器、安全阀。
本发明优点是，设计合理，结构简单，控制系统通过伺服阀和LVDT实现对于闭式泵的排量控制，进而实现内环控制，再通过与执行部分的压力发生器上布置的压力传感器和位置传感器进行压力闭环或者位置闭环；压力闭环或者位置闭环是外环控制，压力闭环和位置闭环采用分时控制，两者柔性切换；这样，采用两级放大（阀控泵，泵控缸）的方式，能够显著降低测试台对于伺服阀大流量的要求，降低伺服阀上的功率浪费，进而提升系统的效率，采用较小功率的伺服阀即可实现更大的工件容积的疲劳脉冲测试，适用于更大的工件容积的脉冲测试。
附图说明
图1是基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台原理图。
图2是基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台系统图。
图3是气控管路图。
图中 电气控制部分1、控制系统1-1、HMI人机交互1-2、液压驱动部分2、主油箱2-1、伺服阀2-2、闭式泵2-3、压力发生器3-1、压力发生器的非对称缸3-1-1、位置传感器1-3、压力传感器1-4、双联泵2-4、先导泵2-4-1、补油泵2-4-2、单向阀2-5、先导过滤器2-6、蓄能器2-7、先导溢流阀2-8、先导油路压力传感器2-9、单向阀2-10、补油过滤器2-11、补油溢流阀2-12、单向阀2-13、蓄能器2-14、补油溢流阀2-15、回油滤器2-16、回油滤器2-17、回油滤器2-18、主油路压力传感器2-19、主油路压力传感器2-20、安全阀2-21、预充补油组件2-22、气控截止阀2-23、单向阀2-24、气控截止阀2-25、气控管路2-26、总管道2-26-1、支管道2-26-2、支管道2-26-3、手动截止阀2-26-4、空气过滤器2-26-5、减压阀2-26-6、冷却循环组件2-27、执行部分3、待测试工件4。
具体实施方式
如图1-3所示，一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，所述测试台包括电气控制部分1、液压驱动部分2、执行部分3，所述电气控制部分1包括控制系统1-1、HMI人机交互1-2，所述控制系统1-1连接HMI人机交互1-2；所述液压驱动部分2包括主油箱2-1、伺服阀2-2；所述执行部分3为压力发生器3-1；所述液压驱动部分2还包括含摆角位置传感器LVDT的闭式泵2-3，所述压力发生器3-1为采用非对称缸驱动的的压力发生器，所述压力发生器的非对称缸3-1-1上分别安装有位置传感器1-3、压力传感器1-4；所述主油箱2-1、伺服阀2-2、闭式泵2-3、压力发生器3-1通过管道连接，构成主油路，所述压力发生器3-1连接待测试工件4；所述控制系统1-1连接伺服阀2-2，所述闭式泵2-3的摆角位置传感器LVDT连接控制系统1-1，所述位置传感器1-3、压力传感器1-4分别连接控制系统1-1；所述待测试工件4为气瓶；所述测试台还包括双联泵2-4，双联泵2-4一为先导泵2-4-1、一为补油泵2-4-2；所述主油箱2-1、先导泵2-4-1、伺服阀2-2通过管道连接，构成先导油路，所述主油箱2-1、补油泵2-4-2、主油路的进油管道通过管道连接，构成补油路；所述先导油路中，连接先导泵2-4-1与伺服阀2-2的管道上依次安装有单向阀2-5、先导过滤器2-6、蓄能器2-7、先导溢流阀2-8、先导油路压力传感器2-9，所述先导溢流阀2-9通过管道连接主油箱2-1；所述补油路中，连接补油泵2-4-2与主油路的进油管道的管道上依次安装有单向阀2-10、补油过滤器2-11、补油溢流阀2-12、单向阀2-13、蓄能器2-14、补油溢流阀2-15，补油溢流阀2-12、补油溢流阀2-15均通过管道连接主油箱2-1，连接补油溢流阀2-12与主油箱2-1的管道上安装有回油滤器2-16，连接补油溢流阀2-15与主油箱2-1的管道上安装有回油滤器2-17；连接双联泵2-4与主油箱2-1的管道上安装有回油滤器2-18；所述待测试工件4上安装有手动排气阀4-1；所述主油路中安装有主油路压力传感器2-19、主油路压力传感器2-20、安全阀2-21。
所述测试台还包括预充补油组件2-22；所述预充补油组件2-22、压力发生器3-1、待测试工件4通过管道连接，构成预充补油路；所述预充补油路中，连接预充补油组件2-22与压力发生器3-1的进油管道上依次安装有气控截止阀2-23、单向阀2-24，连接预充补油组件2-22与压力发生器3-1的回油管道上安装有气控截止阀2-25；所述测试台还包括气控管路2-26；所述气控管路2-26由总管道2-26-1与支管道2-26-2、支管道2-26-3连接构成，其中，总管道2-26-1连接气源、支管道2-26-2连接气控截止阀2-23、支管道2-26-3连接气控截止阀2-23，所述总管道2-26-1上依次安装有手动截止阀2-26-4、空气过滤器2-26-5、减压阀2-26-6。
所述测试台还包括冷却循环组件2-27；所述主油箱2-1、冷却循环组件2-27、压力发生器3-1通过管道连接，构成冷却循环油路。
所述测试台具有两种模式，其一为位置控制模式、另一为压力控制模式，所述位置控制模式即控制系统1-1采集位置传感器1-3的位置信息，并以此控制闭式泵2-3驱动压力发生器的非对称缸3-1-1动作，排气或补油，所述压力控制模式即控制系统1-1采集压力传感器1-4的压力信息，并以此控制闭式泵2-3驱动压力发生器的非对称缸3-1-1动作，实现压力控制，对待测试工件4施加特定压力和周期的脉冲。
上述测试台工作步骤：
1）通过预充补油组件2-22给气瓶和压力发生器的非对称缸3-1-1预充测试介质。
2）再启动闭式泵2-3和补油和先导双联泵2-4，通过控制伺服阀2-2实现对闭式泵2-3的摆角控制，进而实现压力发生器的非对称缸3-1-1的位置控制模式，进行排气。
3）切换控制模式，控制伺服阀2-2实现对闭式泵2-3的摆角控制，进而实现压力发生器的非对称缸3-1-1的压力控制，实现对于气瓶的特定压力和周期的脉冲疲劳试验，试验波形典型的有正弦，梯形，三角和方波等。
4）试验过程中测试台会缓慢内漏，需要通过切换压力控制模式到位置模式，实现再次补油，从而继续试验直到完成设定的试验的次数。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，所述测试台包括电气控制部分、液压驱动部分、执行部分，所述电气控制部分包括控制系统、HMI人机交互，所述控制系统连接HMI人机交互；所述液压驱动部分包括主油箱、伺服阀；所述执行部分为压力发生器；其特征在于，所述液压驱动部分还包括含摆角位置传感器LVDT的闭式泵，所述压力发生器为采用非对称缸驱动的的压力发生器，所述压力发生器的非对称缸上分别安装有位置传感器、压力传感器；所述主油箱、伺服阀、闭式泵、压力发生器通过管道连接，构成主油路，所述压力发生器连接待测试工件；
所述控制系统连接伺服阀，所述闭式泵的摆角位置传感器LVDT连接控制系统，所述位置传感器、压力传感器分别连接控制系统；
所述测试台具有两种模式，其一为位置控制模式、另一为压力控制模式，所述位置控制模式即控制系统采集位置传感器的位置信息，并以此控制闭式泵驱动压力发生器的非对称缸动作，排气或补油，所述压力控制模式即控制系统采集压力传感器的压力信息，并以此控制闭式泵驱动压力发生器的非对称缸动作，实现压力控制，对待测试工件施加特定压力和周期的脉冲。
2.根据权利要求1所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述待测试工件为气瓶或其他。
3.根据权利要求1所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述测试台还包括双联泵，双联泵一为先导泵、一为补油泵；所述主油箱、先导泵、伺服阀通过管道连接，构成先导油路，所述主油箱、补油泵、主油路的进油管道通过管道连接，构成补油路；
所述先导油路中，连接先导泵与伺服阀的管道上依次安装有单向阀、先导过滤器、蓄能器、先导溢流阀、先导油路压力传感器，所述先导溢流阀通过管道连接主油箱；
所述补油路中，连接补油泵与主油路的进油管道的管道上依次安装有单向阀、补油过滤器、补油溢流阀、单向阀、蓄能器、补油溢流阀，两个补油溢流阀均通过管道连接主油箱，连接补油溢流阀与主油箱的管道上均安装有回油滤器；
连接双联泵与主油箱的管道上安装有回油滤器。
4.根据权利要求1所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述测试台还包括预充补油组件；
所述预充补油组件、压力发生器、待测试工件通过管道连接，构成预充补油路；
所述预充补油路中，连接预充补油组件与压力发生器的进油管道上依次安装有气控截止阀、单向阀，连接预充补油组件与压力发生器的回油管道上安装有气控截止阀。
5.根据权利要求4所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述测试台还包括气控管路；
所述气控管路由总管道与两个支管道连接构成，其中，总管道连接气源、两个支管道分别连接两个气控截止阀，所述总管道上依次安装有手动截止阀、空气过滤器、减压阀。
6.根据权利要求1所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述测试台还包括冷却循环组件；
所述主油箱、冷却循环组件、压力发生器通过管道连接，构成冷却循环油路。
7.根据权利要求1所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述待测试工件上安装有手动排气阀。
8.根据权利要求1所述的一种基于非对称缸的泵控压力疲劳脉冲测试台，其特征在于，所述主油路中安装有两个主油路压力传感器、安全阀。
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