CN114166535A - 一种叉车转向桥综合试验系统及控制方法 - Google Patents

一种叉车转向桥综合试验系统及控制方法 Download PDF

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王杰
叶俊
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Abstract

本发明提供一种叉车转向桥综合试验系统，包括：试验单元，所述试验单元包括工作平台、设置在工作平台顶部用于夹持工件的工装夹具以及设置在工装夹具上方用于向工件提供作用力的作动器；动力单元，所述动力单元包括油箱以及设置在油箱出油端用于向作动器内泵入压力油的油泵；以及控制单元；本发明还提供了一种叉车转向桥综合试验系统的控制方法。本发明中，工件通过工装夹具固定在工作平台上，油泵将油箱中的液压油泵出并输送至作动器内，作动器在液压油的作用下对工件施加竖向试验载荷，采集工件在作动器作用下的实验数据，并通过实验数据分析工件在特定工况下的耐久可靠性、安全性和稳定性，以缩短新品开发验证周期，提升新品开发效率。

Description

一种叉车转向桥综合试验系统及控制方法
技术领域
本发明涉及叉车生产技术领域，具体涉及一种叉车转向桥综合试验系统及控制方法。
背景技术
叉车作为物料运输设备应用较广泛，随着物料行业的精细化发展，性能多样个性化要求高的新型叉车需求越来越大，因此国内诞生了100多家叉车生产企业，并且其中90％以上为年产量不足万台的小型叉车企业，这些小型叉车企业主要从事差异化叉车研发生产，对应于叉车转向桥，叉车转向桥的开发频率越来越高，而缩短新品叉车转向桥开发周期，尤其是车桥实验验证周期对提升企业快速市场响应能力具有重要意义。
现有的叉车转向桥工况模拟的试验多集成在整车强化试验中，局限性很大，其耗时长，按照400小时的要求需要50天才能完成，且试验过程需要人为干预，智能化程度低，无法实时对模拟试验数据进行动态采集，容易造成仿真模拟不精确的问题。
发明内容
本发明提供一种在工作平台仿真模拟叉车转向桥垂直冲击工况，以实现叉车转向桥的自动化快速试验验证，并可对实验过程中的数据进行实时采集，以提高仿真模拟试验的准确性，缩短新品开发验证周期，提升新品开发效率。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种叉车转向桥综合试验系统，包括：
试验单元，所述试验单元包括工作平台、设置在工作平台顶部用于夹持工件的工装夹具以及设置在工装夹具上方用于向工件提供作用力的作动器；
动力单元，所述动力单元包括油箱以及设置在油箱出油端用于向作动器内泵入压力油的油泵；以及
控制单元，所述控制单元包括采集模块、控制模块以及操控模块；
其中，所述试验单元、动力单元分别与控制单元电性相连。
优选的，所述试验单元还包括龙门架，所述龙门架包括固设在工作平台顶部的两立柱以及固设在两立柱顶端之间的横梁；所述工装夹具包括两相对设置的固定件，所述固定件包括固设在工作平台上的基座、固设在基座顶部的安装座以及固设在安装座内侧的导向座，其中，所述安装座底部与基座顶部之间还设有减震垫，所述导向座表面镶嵌有一层聚四氟乙烯。
优选的，所述立柱顶端两相对侧壁固设有对称的安装板，所述安装板上设有竖向均布的螺纹孔，所述横梁两端部固设有对称的对接板，所述对接板上设有可与螺纹孔对接的安装孔，所述横梁通过贯穿螺纹孔和安装孔的螺杆固设在两立柱之间。
优选的，所述作动器通过水平调节机构能够沿横梁长度方向位移。
优选的，所述作动器为伺服缸，所述采集模块包括设置在伺服缸活塞杆上的负荷传感器和设置在伺服缸内部的位移传感器、以及设置在油箱侧壁的温度传感器。
优选的，所述作动器进油端设有电液伺服阀，所述作动器进油管路上设有分配器，所述分配器内安装有蓄能器和滤油器，所述分配器进油管路上还设有比例阀和电磁换向阀。
优选的，所述动力单元包括设置在油箱出油管路上的吸油过滤器、用于驱动油泵工作的电机、精密过滤器以及用于调节液压油压力大小的溢流阀；所述动力单元还包括设置在油箱回油管路上的冷却器以及回油过滤器。
优选的，油箱出油管路上还设有蓄能器。
本发明还提供了一种叉车转向桥综合试验系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：控制模块发送指令信号至作动器，控制进入作动器的液压油流量和压力；
S2：油箱中油液进入油泵，电机带动油泵输出高压油；
S3：高压油输送至作动器，作动器在高压油作用下对工件施加竖向试验载荷；
S4：采集模块采集油箱、作动器工作时的信息。
由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：
1.本发明中，油泵将油箱中的液压油泵出并输送至作动器内，作动器在液压油的作用下对工件施加竖向试验载荷，采集工件在作动器作用下的实验数据，并可通过采集的实验数据，分析工件在特定工况下的耐久可靠性、安全性和稳定性，以缩短新品开发验证周期，提升新品开发效率。
2.本发明中，控制单元可通过发送指令信号控制作动器的工作载荷大小，因此可根据实际需要模拟不同工况，以满足不同转向桥模拟试验的需要，同时，控制单元还可通过采集模块对试验过程的各试验数据进行实时采集并保存和展示，固可提高模拟试验的准确性。
附图说明
图1为本发明试验单元的结构示意图；
图2为工作平台及其上龙门架的结构示意图；
图3为控制单元的控制原理图；
图4为动力单元的液压原理图；
图5为工件与工装夹具连接的结构示意图。
图中：10、试验单元；110、工作平台；120、工装夹具；121、基座；122、安装座；123、导向座；124、减震垫；130、作动器；131、电液伺服阀；132、分配器；133、蓄能器；134、滤油器；135、比例阀；136、电磁换向阀；140、龙门架；141、立柱；142、横梁；143、安装板；144、对接板；20、动力单元；210、油箱；220、油泵；230、吸油过滤器；240、电机；250、溢流阀；260、冷却器；270、回油过滤器；30、控制单元；310、采集模块；311、负荷传感器；312、位移传感器；313、温度传感器；320、控制模块；330、操控模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
实施例：
参照图1，一种叉车转向桥综合试验系统，包括：
试验单元10，试验单元包括工作平台110、设置在工作平台顶部用于夹持工件的工装夹具120以及设置在工装夹具上方用于向工件提供作用力的作动器130；
动力单元20，动力单元包括油箱210以及设置在油箱出油端用于向作动器内泵入压力油的油泵220；以及
控制单元30，控制单元包括采集模块310、控制模块320以及操控模块330；
其中，试验单元、动力单元分别与控制单元电性相连，使用时，工件通过工装夹具固定在工作平台上，油泵将油箱中的液压油泵出并输送至作动器内，作动器在液压油的作用下对工件施加竖向试验载荷，采集工件在作动器作用下的实验数据，并可通过采集的实验数据，分析工件在特定工况下的耐久可靠性、安全性和稳定性，以缩短新品开发验证周期，提升新品开发效率。
操控模块330具体可为终端设备，如计算机，可通过该操控模块对试验数据进行保存和显示。
参照图2，作为本发明优选的技术方案，试验单元10还包括龙门架140，该龙门架包括固设在工作平台顶部的两立柱141以及固设在两立柱顶端之间的横梁，具体的，立柱底端的底座可与工作平台之间用T型螺栓连接，由此，利用上述的立柱和横梁构成龙门架的主体结构。
进一步的，参照图5，工装夹具120包括两相对设置的固定件，固定件包括基座、安装座以及导向座，其中，基座通过螺栓螺母固定在工作平台上，安装座通过螺栓固定在基座上，并在基座顶部与安装座底部之间设置减震垫，该减震垫起到耐磨减震的作用，导向座固设在安装座内侧，且该导向座表面镶嵌有一层聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯具有减少摩擦、磨损和机器能耗，可实现导向座垂直方向低摩擦阻力移动，因而能减少作用器垂直方向的压力损失，提升作用器的能效比，本发明通过设置两相对设置的固定件，对置于固定件之间的工件进行固定，从而方便作动器施加试验载荷，提高试验的稳定性。
进一步的，为了实现横梁沿立柱竖直方向的位置调节，立柱141顶端两相对侧壁固设有对称的安装板143，安装板上设有竖向均布的螺纹孔，相对应的，横梁两端部固设有对称的对接板144，且对接板上设有可与螺纹孔对接的安装孔，因此为了实现横梁与立柱的固连，可利用穿过螺纹孔和安装孔的螺杆实现横梁和立柱的固连。
此外，本发明中的横梁142可相对于立柱141竖向移动，即该横梁的竖向高度可调，具体调节过程如下，移动对接板144沿着安装板143竖向移动，待横梁移动至适宜位置后，使得安装孔与螺纹孔位置对应，并通过螺杆实现横梁与立柱的固连。
作为本发明优选的技术方案，由于不同转向桥试样两加力点距离不同，在安装转向桥试样试验前，需要调整两悬挂在横梁上作动器之间的距离，因此在横梁上设置水平调节机构，通过该水平调节机构实现作动器沿横梁长度方向的位移，以达到适应不同规格转向桥试样试验的需求，具体的，水平调节机构为丝杠调节机构，其主要包括丝杠和能够沿丝杆轴向移动的螺母，作动器安装在螺母外壁，当螺母沿着丝杠直线移动时，带动作动器移动，以达到对作动器位置进行调节的目的。
作为本发明优选的技术方案，作动器130为伺服缸，具体的，该作动器为单活塞出杆双作用结构，两边面积相同，故可输出拉压相等的力值，活塞采用高强度合金钢制成，表面镀硬铬，具有耐磨、疲劳寿命可靠的优点，同时，作动器内设计了液压缓冲垫，对活塞突然失控冲击下起保护作用。作动器采用了填充聚四氟乙烯与O型密封圈组合而成的符合密封，其配合紧密，密封效果好，可用于高速运动。活塞导向喷涂工业塑料，增强了抗侧向负荷能力，耐磨性能高，延长额使用寿命。
进一步的，采集模块包括设置在伺服缸活塞杆上的负荷传感器311和设置在伺服缸内部的位移传感器312以及设置在油箱侧壁的温度传感器313，具体的，负荷传感器是控制和测量试验机负荷的元件，本实施例采用轮辐式拉压负荷传感器，用高强度连接螺钉及其他连接附件连接在作动器活塞杆上，试验过程中会将试验负荷反馈至控制单元；位移传感器安装于作动器内部，采集作动器位移信息；温度传感器用于测量油箱输出的液压油温度。
作为本发明优选的技术方案，作动器130进油端设有电液伺服阀131，同时在作动器进油管路上设有分配器132，该分配器内安装有蓄能器133和滤油器134，压力油由进油管路经蓄能器、滤油器和电液伺服阀进入作动器，通过在进油管路上安装蓄能器，可消除压力波动，提高控制精度，滤油器可保证电液伺服阀正常工作，由于作动器内安装了位移传感器，固可形成位置控制回路。
进一步的，分配器进油管路上还设有比例阀135和电磁换向阀136，其中，比例阀为DBE型压力溢流阀，该种压力溢流阀是座阀结构的先导式溢流阀，该阀可以使系统压力随电源输入信号连续改变，主要包括带比例电磁铁的先导阀和带主阀插件的主阀；电磁换向阀为5-WE10型31系列带阀芯阻尼电磁换向阀，主要用于控制液流开启、停止和流动方向，该阀主要由阀体、一个或两个电磁铁、控制阀芯以及一个或两个复位弹簧组成，阀的两个弹簧腔由通路连通。上述比例阀135和电磁换向阀136均为现有技术，在此不做过多赘述。
参照图4，作为本发明优选的技术方案，动力单元包括设置在油箱出油管路上的吸油过滤器230、用于驱动油泵工作的电机240、精密过滤器以及用于调节液压油压力大小的溢流阀250，油箱中的油液经过吸油过滤器初步过滤后通过球阀进入油泵，油泵通过联轴器与电机相连，电机带动油泵输出高压油，高压油通过单向阀防止油液倒灌，精密过滤器过滤并经溢流阀调节后输送给作动器，同时，在高压油路上还装有蓄能器，用来平抑高压油的波动。
进一步的，动力单元还包括设置在油箱回油管路上的冷却器260以及回油过滤器270，回油时，由作动器返回的油液，通过冷却器冷却、回油过滤器过滤后流回油箱，此外，油箱出油管路上同样设有用于平抑高压油波动的蓄能器。
参照图3，本发明还提供了一种叉车转向桥综合试验系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：控制模块320发送指令信号至作动器130，控制进入作动器的液压油流量和压力；
S2：油箱210中油液进入油泵220，电机240带动油泵输出高压油；
S3：高压油输送至作动器130，作动器在高压油作用下对工件施加竖向试验载荷；
S4：采集模块310采集油箱、作动器工作时的信息，通过控制单元30发送指令信号，控制电液伺服阀131动作，电液伺服阀根据指令信号控制液压油流量和压力，进而控制作动器130，实现作动器压力的精确调整，固可根据转向桥模拟工况的需要对作动器施加给工件的载荷大小进行调整，此外，控制单元还可在试验过程中通过负荷传感器311、位移传感器312和温度传感器313采集负荷、位移和温度实时试验数据，并将采集的数据通过图表的形式保存和展示。
进一步的，上述叉车转向桥综合试验系统的控制方法还包括以下步骤：
油箱210中油液经吸油过滤器230初步过滤后进入油泵220；
高压油经油箱出油管路上的精密过滤器过滤并经溢流阀250调节后输送至作动器上的电液伺服阀131；
电液伺服阀对输送的高压油的流量和压力进行调节后输入作动器，用于驱动作动器动作；
作动器130返回的油液，通过冷却器260冷却，回油过滤器270过滤后流回油箱。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，包括：
试验单元(10)，所述试验单元包括工作平台(110)、设置在工作平台顶部用于夹持工件的工装夹具(120)以及设置在工装夹具上方用于向工件提供作用力的作动器(130)；
动力单元(20)，所述动力单元包括油箱(210)以及设置在油箱出油端用于向作动器内泵入压力油的油泵(220)；以及
控制单元(30)，所述控制单元包括采集模块(310)、控制模块(320)以及操控模块(330)；
其中，所述试验单元、动力单元分别与控制单元电性相连。
2.根据权利要求1所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，所述试验单元还包括龙门架(140)，所述龙门架包括固设在工作平台顶部的两立柱(141)以及固设在两立柱顶端之间的横梁(142)；所述工装夹具(120)包括两相对设置的固定件，所述固定件包括固设在工作平台上的基座(121)、固设在基座顶部的安装座(122)以及固设在安装座内侧的导向座(123)，其中，所述安装座底部与基座顶部之间还设有减震垫(124)，所述导向座(123)表面镶嵌有一层聚四氟乙烯。
3.根据权利要求2所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，所述立柱(141)顶端两相对侧壁固设有对称的安装板(143)，所述安装板上设有竖向均布的螺纹孔，所述横梁两端部固设有对称的对接板(144)，所述对接板上设有可与螺纹孔对接的安装孔，所述横梁通过贯穿螺纹孔和安装孔的螺杆固设在两立柱之间。
4.根据权利要求3所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，所述作动器(130)通过水平调节机构能够沿横梁长度方向位移，该水平调节机构为丝杠调节机构。
5.根据权利要求3所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，所述作动器(130)为伺服缸，所述采集模块包括设置在伺服缸活塞杆上的负荷传感器(311)和设置在伺服缸内部的位移传感器(312)、以及设置在油箱侧壁的温度传感器(313)。
6.根据权利要求5所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，所述作动器(130)进油端设有电液伺服阀(131)，所述作动器进油管路上设有分配器(132)，所述分配器内安装有蓄能器(133)和滤油器(134)，所述分配器进油管路上还设有比例阀(135)和电磁换向阀(136)。
7.根据权利要求5所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，所述动力单元包括设置在油箱出油管路上的吸油过滤器(230)、用于驱动油泵工作的电机(240)、精密过滤器以及用于调节液压油压力大小的溢流阀(250)；所述动力单元还包括设置在油箱回油管路上的冷却器(260)以及回油过滤器(270)。
8.根据权利要求7所述的叉车转向桥综合试验系统，其特征在于，油箱出油管路上还设有蓄能器。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的叉车转向桥综合试验系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：控制模块(320)发送指令信号至作动器(130)，控制进入作动器的液压油流量和压力；
S2：油箱(210)中油液进入油泵(220)，电机(240)带动油泵输出高压油；
S3：高压油输送至作动器，作动器在高压油作用下对工件施加竖向试验载荷；
S4：采集模块(310)采集油箱、作动器工作时的信息。
10.根据权利要求9所述的叉车转向桥综合试验系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
油箱(210)中油液经吸油过滤器(230)初步过滤后进入油泵(220)；
高压油经油箱出油管路上的精密过滤器过滤并经溢流阀(250)调节后输送至作动器(130)上的电液伺服阀(131)；
电液伺服阀对输送的高压油的流量和压力进行调节后输入作动器；
作动器返回的油液，通过冷却器(260)冷却，回油过滤器(270)过滤后流回油箱。
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