CN115308014A - 一种静压脉冲试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静压脉冲试验台，包括：加压缸，出油口与待测工件的进油口连通；直线电机，输出端与加压缸的活塞杆相接，并可用于驱动加压缸的活塞杆进行直线运动；用于测量加压缸压力的压力传感器以及用于检测直线电机推力的推力传感器；控制柜，内设有电控单元，电控单元用于接收并处理压力传感器反馈的加压缸的压力以及推力传感器反馈的直线电机的推力；电控单元控制直线电机带动加压缸的活塞杆往复运动，以使加压缸输出预设压力波形；采用直线电机驱动加压缸，压力损失小，大大的提高系统效率、节省能源，并通过压力传感器、推力传感器反馈的数据，电控单元根据数据控制直线电机动作，并控制加压缸输出预设压力波形，提供控制精度。

Description

一种静压脉冲试验台
技术领域
本发明涉及脉冲试验台的技术领域，尤其涉及一种静压脉冲试验台。
背景技术
脉冲试验，是一种对流体系统中的各种管子(橡胶管、铜管等)、联接件、泵、马达和油缸等元器件，做耐冲击波疲劳寿命试验的一种方法。目前的液压脉冲试验机，由液压系统，机械本体和测控系统组成，液压系统是试验机的动力源，包括液压泵、蓄能器、液压阀和其他附件构成，脉冲试验的压力由液压泵提供、蓄能器等组成的脉冲压力系统实现，电磁溢流阀用于调整系统的压力和卸荷，蓄能器主要用来储存能量，能够满足脉冲上升时间内伺服阀对流量的需求，同时，蓄能器吸收柱塞泵出口的流量脉动，保证伺服阀前压力的稳定；试验机液压系统在长时间工作时产生大量的热量，压力的交变由伺服阀的双闭环控制实现。
从现有技术的液压脉冲试验台的工作原理可以看出以下四点缺点：1、为了提供稳定的压力，液压泵输出的油压要高于试验工件的需求压力，然后由溢流阀卸荷将管路内的压力稳定在规定的试验压力，此造成不小的能量损失；2、无论试验机负荷大小怎么变化或是试验工艺的停顿间隙，液压泵必须持续按额定功率运行，功率损失很大；3、测控系统的测量点和驱动调节不在一个位置或不在一个部件上，有的机型相距较远，导致测控系统动态特性差，系统频率比较低，一般低于3Hz,高于此值，试验波形会产生严重失真；4、本体结构限制，现有产品的测量点离试验工件也有较多距离，无法获得工件的实际压力数值。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种静压脉冲试验台，减少能量损耗，系统频率高，并能提高试验精度，能执行各种压力波形的脉冲试验。
提供预设波形的压力波。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种静压脉冲试验台，包括：
加压缸，其出油口与待测工件的进油口连通；
直线电机，其输出端与所述加压缸的活塞杆相接，并可用于驱动所述加压缸的活塞杆进行直线运动；
用于测量所述加压缸压力的压力传感器以及用于检测所述直线电机推力的推力传感器；
控制柜，其内设有电控单元，所述电控单元用于接收并处理所述压力传感器反馈的所述加压缸的压力以及所述推力传感器反馈的直线电机的推力；所述电控单元控制所述直线电机带动所述加压缸的活塞杆往复运动，以使所述加压缸输出预设压力波形。
据上所述的一种静压脉冲试验台，还包括用于测量所述加压缸活塞杆运动距离的位移传感器，所述位移传感器设置在所述直线电机的一侧，且所述位移传感器与所述电控单元电连接。
据上所述的一种静压脉冲试验台，所述电控单元包括工控机以及驱动器，所述工控机同时与所述压力传感器、推力传感器以及所述位移传感器电信号连接，且所述工控机可控制所述驱动器提供驱动电流作用于所述直线电机。
据上所述的一种静压脉冲试验台，所述直线电机的输出端上设有推杆，所述推杆与所述加压缸的活塞杆相接。
据上所述的一种静压脉冲试验台，所述加压缸的出油口与所述待测工件的进油口之间设有第一液压管道，所述第一液压管道上设有一控制所述第一液压管道打开或关闭的电磁阀。
据上所述的一种静压脉冲试验台，还包括补油泵以及油箱，所述加压缸上还设有补油口和卸油口，所述补油泵的出油口与所述补油口连通，所述卸油口与所述油箱连通。
据上所述的一种静压脉冲试验台，所述卸油口与所述油箱之间设有第二液压管道，所述第二液压管道上设有溢流阀，所述溢流阀设有预设压力值，当所述加压缸内的压力大于所述溢流阀的预设压力值时，所述溢流阀打开所述液压管道。
据上所述的一种静压脉冲试验台，还包括支撑架，所述支撑架包括并排设置的驱动支撑台架、油缸支撑台架以及工件支撑台架，其中，所述油缸支撑台架以及所述工件支撑台架的底部均设有转向轮。
据上所述的一种静压脉冲试验台，所述直线电机固定在所述驱动支撑台架上，所述加压缸固定在所述油缸支撑台架上，所述待测工件放置在所述工件支撑台上，所述加压缸与所述待测工件外侧均设有防护栏。
据上所述的一种静压脉冲试验台，所述工件支撑台上设有滤板，所述待测工件设置在所述滤板上，所述滤板下方设有集油槽，所述集油槽通过第三液压管路与所述油箱连通。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1、压力波形由磁悬浮电机改变推力形成，压力损失小，大大的提高系统效率、节省能源；
2、通过压力传感器、推力传感器以及位移传感器可以加压缸的压力、直线电机的推力以及加压缸活塞杆的运动距离反馈到控制单元内，控制单元可控制直线电机输出预设驱动力，此时加压缸可输出预设压力波形，其控制精度更高，输出的脉冲压力波形更接近预设波形，可提高试验精度；
3、加压缸直接与待测工件相接，其距离相比较近，整体结构也更为紧凑；
4、加压缸上设有补油口，补油泵通过补油口可以为加压缸补油，在出现少量漏油的情况下，仍可以长时间工作；
5、加压缸设有排油口，通过溢流阀与油箱相接，则在加压缸内油压过大时，液压油会冲开溢流阀进行泄压，整体较为安全；
6、在加压缸和待测工件外侧均设有防护栏，可以防止高压爆裂发生危险事故。
附图说明
图1为本发明的整体结构正视图；
图2为本发明的整体结构示意图；
图3为本发明的整体结构俯视图。
图中：
100、加压缸；110、溢流阀；200、直线电机；210、推杆；220、接头；300、待测工件；400、补油泵；500、油箱；510、电磁阀；600、支撑架；610、驱动支撑台架；620、油缸支撑台架；630、工件支撑台架；631、滤板；632、集油槽；640、转向轮；650、防护栏；700、压力传感器；800、推力传感器；900、位移传感器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参照图1-3，本发明公开了一种静压脉冲试验台，包括：
加压缸100，其出油口与待测工件300的进油口连通，加压缸100通过出油口将液压油排至待测工件300内，为待测工件300提供油压，其油压可通过加压缸100进行调节，以便接近预设脉冲压力值。
直线电机200，其输出端与所述加压缸100的活塞杆相接，并可用于驱动所述加压缸100的活塞杆进行直线运动，直线电机200运行较为稳定，相较于液压泵、蓄能器和阀的联合驱动，其驱动方式更为直接，其传动效率更高，能量损耗较少，直线电机200提供驱动力作用在加压缸100的活塞杆上，可带动活塞杆朝靠近或远离待测工件300进行往复运动，为待测工件300提供静态脉冲，相较于现有技术中气缸作为动力的脉冲试验台，其控制精度更高。
用于测量加压缸100压力的压力传感器700以及用于检测所述直线电机200推力的推力传感器800，用于测量出加压缸100内的压力P和直线电机200的推力F，并反馈到电控单元上来。
控制柜，其内设有电控单元，所述电控单元用于接收并处理所述压力传感器700反馈的待测工件300的压力以及所述推力传感器800反馈的直线电机200的推力；所述电控单元控制所述直线电机200带动所述加压缸100的活塞杆往复运动，以使所述加压缸100输出预设压力波形，本装置的检测原理为：直线电机200驱动加压缸100的活塞杆做往复运动，活塞的往复运动在加压缸100内产生脉冲压力，传递至待测工件300内，对待测工件300内腔施加脉冲压力；其脉冲压力的波形有正弦波、梯形波、冲击波以及随机波形等，可根据试验的实际需要进行选用，其控制原理为：根据选择的压力波形，算法解算产生一系列的时间和压力数据，系统软件根据这一组时间和压力数据，按照系统的传替函数P＝F/S，其中P为加压缸100的压力，F为电机推力，S为油缸面积，而直线电机200推力F＝KFI，其中KF为电机的力常数，I为电机电流，即可以通过供给直线电机200的电流来控制直线电机200的驱动力大小，进而实现对油缸压力的控制，在实际工作过程中，电控单元发出脉冲电流作用在直线电机200上，直线电机200推动压力缸的活塞杆动作，此时压力传感器700和推力传感器800将数据反馈到电控单元，电控单元根据反馈回来的压力传感器700数据和推力传感器800数据，可以调整电控单元发出的脉冲电流，进而调整电机驱动力的大小，使得脉冲压力值满足试验波形设定要求，系统算法具有自学习能力，确保油缸输出的压力波形和设定的波形高度吻合；可以提高控制精度，提高试验的精确性。
优选地，还包括用于测量所述加压缸100活塞杆运动距离的位移传感器900，所述位移传感器900设置在所述直线电机200输出端的一侧，且所述位移传感器900与所述电控单元电连接，通过位移传感器900能反馈活塞杆的一个运动距离，用于判断活塞杆运动距离与加压缸100压力之间的关系，控制系统可以根据活塞杆往复运动的距离判断系统是否出现异常，比如漏油，进而确定是否需要补油。
进一步优选地，电控单元包括工控机以及驱动器，所述工控机同时与所述压力传感器700、推力传感器800以及所述位移传感器900电信号连接，且所述工控机可控制所述驱动器提供驱动电流作用于所述直线电机200，工控机为一控制单元，其可以分析传感器反馈的数据，再控制驱动器提供预设电流给直线电机200，控制直线电机200的驱动力；在本实施例中，控制柜上还设有显示器，用于实时显示传感器反馈的数据。
如图3所述，直线电机200一侧设有一接头220，可用于与驱动器的集成线束相接。
优选地，直线电机200选用大推力有铁芯平板型直线电机或其他类型的大推力直线电机，直线电机的输出端上设有推杆210，所述推杆210与所述加压缸100的活塞杆相接，直线电机通过推杆210带动加压缸100的活塞杆进行直线动作。
优选地，加压缸100的出油口与所述待测工件300的进油口之间设有第一液压管道，所述第一液压管道上设有一控制所述第一液压管道打开或关闭的电磁阀510，该电磁阀510起到一个开启与关闭的作用，在试验之前，可通过电磁阀510关闭第一液压管道，在进行试验时，可通过电磁阀510打开第一液压管道，使得加压缸100的出油口可与待测工件300的进油口连通。
进一步优选的，还包括补油泵400以及油箱500，所述加压缸100上还设有补油口和卸油口，所述补油泵400的出油口与所述补油口连通，所述卸油口与所述油箱500连通，在加压缸100出油口或者其他连接处，可能会存在漏油的情况，一旦发生漏油，活塞杆往复运动的位置就会前移，以保证加压缸100的输出压力达到规定值，持续漏油导致活塞杆持续前移，最终发生活塞杆顶死在加压缸100的端部，无法前移，系统终止运行，设置补油泵400可在持续活塞杆微小前移到系统设定的活塞杆极限位置时，为加压缸100进行补油，将活塞往复位置回到原始区间，保证油压稳定性，保证试验精度。
进一步优选地，卸油口与所述油箱500之间设有第二液压管道，所述第二液压管道上设有溢流阀110，所述溢流阀110设有预设压力值，当所述加压缸100内的压力大于所述溢流阀110的预设压力值时，所述溢流阀110打开所述液压管道，预设压力值应设置在安全值之下，即一旦加压缸100内的油压过高，接近安全值时，为了避免爆裂，可通过溢流阀110进行泄压。
进一步优选地，还包括支撑架600，所述支撑架600包括并排设置的驱动支撑台架610、油缸支撑台架620以及工件支撑台架630，其中，所述油缸支撑台架620以及所述工件支撑台架630的底部均设有转向轮640，支撑架600用于提供支撑作用，油缸支撑台架620和工件支撑台架630可通过转向轮640动作。
进一步优选地，直线电机200固定在所述驱动支撑台架610上，所述加压缸100固定在所述油缸支撑台架620上，所述待测工件300放置在所述工件支撑台上，所述加压缸100与所述待测工件300外侧均设有防护栏650，该防护栏650安装亚克力板，可以提供较好的防护作用，防止加压缸100和待测工件300爆裂发生危险。
进一步优选地，工件支撑台上设有滤板631，所述待测工件300设置在所述滤板631上，所述滤板631下方设有集油槽632，所述集油槽632通过第三液压管路与所述油箱500连通，如待测工件300在测试过程中或者测试后发生漏油现象，可通过滤板631汇集到集油槽632内，再由集油槽632传递至油箱500内。
在本实施例中，静压脉冲试验台上还设有一个智能物联网功能，系统识别的异常和故障会及时通知操作人员。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种静压脉冲试验台，其特征在于，包括：
加压缸，其出油口与待测工件的进油口连通；
直线电机，其输出端与所述加压缸的活塞杆相接，并可用于驱动所述加压缸的活塞杆进行直线运动；
用于测量所述加压缸压力的压力传感器以及用于检测所述直线电机推力的推力传感器；
控制柜，其内设有电控单元，所述电控单元用于接收并处理所述压力传感器反馈的所述加压缸的压力以及所述推力传感器反馈的直线电机的推力；所述电控单元控制所述直线电机带动所述加压缸的活塞杆往复运动，以使所述加压缸输出预设压力波形。
2.根据权利要求1所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，还包括用于测量所述加压缸活塞杆运动距离的位移传感器，所述位移传感器设置在所述直线电机的一侧，且所述位移传感器与所述电控单元电连接。
3.根据权利要求2所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，所述电控单元包括工控机以及驱动器，所述工控机同时与所述压力传感器、推力传感器以及所述位移传感器电信号连接，且所述工控机可控制所述驱动器提供驱动电流作用于所述直线电机。
4.根据权利要求1或3所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，所述直线电机的输出端上设有推杆，所述推杆与所述加压缸的活塞杆相接。
5.根据权利要求1所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，所述加压缸的出油口与所述待测工件的进油口之间设有第一液压管道，所述第一液压管道上设有一控制所述第一液压管道打开或关闭的电磁阀。
6.根据权利要求1或5所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，还包括补油泵以及油箱，所述加压缸上还设有补油口和卸油口，所述补油泵的出油口与所述补油口连通，所述卸油口与所述油箱连通。
7.根据权利要求6所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，所述卸油口与所述油箱之间设有第二液压管道，所述第二液压管道上设有溢流阀，所述溢流阀设有预设压力值，当所述加压缸内的压力大于所述溢流阀的预设压力值时，所述溢流阀打开所述液压管道。
8.根据权利要求6所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架包括并排设置的驱动支撑台架、油缸支撑台架以及工件支撑台架，其中，所述油缸支撑台架以及所述工件支撑台架的底部均设有转向轮。
9.根据权利要求8所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，所述直线电机固定在所述驱动支撑台架上，所述加压缸固定在所述油缸支撑台架上，所述待测工件放置在所述工件支撑台上，所述加压缸与所述待测工件外侧均设有防护栏。
10.根据权利要求9所述的一种静压脉冲试验台，其特征在于，所述工件支撑台上设有滤板，所述待测工件设置在所述滤板上，所述滤板下方设有集油槽，所述集油槽通过第三液压管路与所述油箱连通。
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