CN204831530U - 一种采用液压动力源的叠加式力标准机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用液压动力源的叠加式力标准机，其特征在于：所述的液压动力源包括两个伺服电机，所述的两个伺服电机分别驱动一个伺服油泵，两个伺服油泵分别控制油缸的进油回油，两个伺服油泵的转速不同，所述的两个伺服电机运行速度和两个伺服油泵的转速设定在平稳工作区域。由于采用两个伺服电机分别控制两个油泵、两个伺服油泵分别控制油缸的进油回油，两个伺服油泵的转速差乘以伺服油泵的排量等于伺服油泵对油缸的供油量，两个伺服油泵流量迭加后的最小分度值大大小于单油泵的最小分度值，因此，测量准确、适用精度范围扩大、避免了单油泵低速运行出现脉动现象。

Description

一种采用液压动力源的叠加式力标准机

技术领域

本实用新型涉及一种采用液压动力源的叠加式力标准机。

背景技术

叠加式力标准机是一种比对式力标准机，采用一个比被校准/检定的力传感器、标准测力仪等被检计量器具准确度高的标准力传感器作为标准，与被校准/检定的计量器具串联，通过液压方式加载后，将标准力传感器的输出值与被检计量器具的测量值对比，来评价被检计量器具测量误差的力标准机。目前液压动力源主要是采用普通电机带动普通定量泵往工作油缸里输油，通过调节阀(流量阀)或溢流阀(压力阀)来调节液压动力装置的输出压力和动作速度，这种方法缺点是油泵始终在大流量出油，导致工作液压油温升过高，从而导致液压系统必须采用额外的冷却设备才能连续运行。采用变量油泵如内啮合齿轮泵往油缸里输油，通过调节变量油泵的流量达到调整油缸的输出压力和动作速度，虽然可以解决液压油温升问题，但是受油泵理论最小出油分度值的限制，流量调节准确度不高，例如提供500kN的液压动力源，油泵采用内啮合齿轮泵，排量为0.3ml/r，100齿，这样在理想状态下，一个齿轮泵的最小出油分度值为0.3ml/100＝0.003ml。在20kN测力点，平均转速大概为10r/min，也就是油缸对油泵的供油要求为：0.3ml/r*10r/min＝3.0ml/min，采用的控制速度为100Hz(每秒钟调整100次)，即60*100＝6000次/min，这就要求流量的最小分度为：3.0/6000＝0.0005ml，显然，油泵很难满足流量调节准确度，而且油泵要达到理论最小出油分度值往往工作在低速、小流量区域，此时油泵输出量非线性加大，油泵的脉动很大，油泵处于稳定工作区外，造成被检计量器具测量误差的评价不准确，叠加式力标准机适用精度范围受限。

发明内容

为解决现有技术的油泵的受理论最小出油分度值的限制，流量调节准确度不高，造成被检计量器具测量误差的评价不准确、叠加式力标准机适用精度范围受限的问题。本实用新型提供了一种采用液压动力源的叠加式力标准机。本实用新型的一种采用液压动力源的叠加式力标准机，包括液压动力源、机架、数据采集单元和数据处理单元，其特征在于：所述的液压动力源包括伺服电机一和伺服电机二，所述的伺服电机一驱动伺服油泵一，所述的伺服电机二驱动伺服油泵二，两个伺服油泵分别控制油缸的进油回油，伺服油泵一和伺服油泵二的转速不同，调节伺服油泵一和伺服油泵二的转速差来决定油缸压力的增减。

所述的伺服电机一、伺服电机二运行速度和伺服油泵一、伺服油泵二的转速设定在平稳工作区域。

本实用新型具有如下有益效果，本实用新型的一种采用液压动力源的叠加式力标准机，由于采用两个伺服电机分别控制两个油泵、两个伺服油泵分别控制油缸的进油回油，两个伺服油泵的转速差乘以伺服油泵的排量等于伺服油泵对油缸的供油量，因此，调节两个伺服油泵的转速差就可以决定油缸压力的增减，如在20kN测力点控制上将回油的伺服油泵转速定为300r/min，进油油泵的转速定为310r/min，这时虽然两个伺服油泵对油缸的供油量还是3.0ml/min，但在这种状态下伺服油泵的转速为300r/min，两个伺服油泵流量迭加后的最小分度为：3.0/100/300＝0.00001ml，这样就完全能满足流量的最小分度0.0005ml的要求，因此本实用新型的一种采用液压动力源的叠加式力标准机评价被检计量器具的测量准确，力值误差达到±0.03％，因此适用精度范围扩大；同时伺服电机、伺服油泵可以都设定在理想的工作区域内运行，避免了单油泵低速运行出现脉动现象。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的一种采用液压动力源的叠加式力标准机示意图。

图中：1.主机框架，2.反力框架，3.移动横梁，4.油缸，5.换向阀，6.溢流阀，71.伺服电机一，81.伺服油泵一，72.伺服电机二，82.伺服油泵二，9.控制计算机，10.被检计量器具采集单元，11.标准传感器采集单元，12.被检计量器具，13.标准传感器。

具体实施方式

图1示出了本实用新型的一种采用液压动力源的叠加式力标准机，包括液压动力源、机架、数据采集单元和数据处理单元，所述的液压动力源包括伺服电机一71和伺服电机二72，所述的伺服电机一71驱动伺服油泵一81，所述的伺服电机二72驱动伺服油泵二82，两个伺服油泵分别控制油缸4的进油回油，伺服油泵一81和伺服油泵二82的转速不同，调节伺服油泵一81和伺服油泵二82的转速差来决定油缸压力的增减。

所述的伺服电机一71、伺服电机二72运行速度和伺服油泵一81、伺服油泵二82的转速设定在平稳工作区域。

所述的机架包括主机框架1、反力框架2、移动横梁3、油缸4和标准传感器13；所述的主机框架1由上横梁及底座通过四根立柱连接，两侧立柱间各安装一根丝杆，上横梁用于安装油缸4，底座内安装传动箱，所述的传动箱安装在底座内，包括异步电机、减速器、同步带等，所述的传动箱连接丝杆，用于驱动主机框架1的丝杆，从而使移动横梁3上下移动调整校准空间。

所述的标准传感器13安装在油缸4上，用于产生标准力值。

所述的反力框架2包括上拉板、上下压板、上下反向拉杆，反力框架2的上部安装于标准传感器13的压头上，下部安装于主机框架1内，并通过移动横梁3将反力框架2下部空间分隔成拉向和压向两个工作区域。其主要作用是将标准力值传递至被检计量器具12上。

所述的数据采集单元包括被检计量器具采集单元和标准传感器采集单元，数据采集单元的核心部件是高精度控制仪，用于采集被检传感器和标准传感器的输出信号，并传输到数据处理单元进行数据处理。

所述的数据处理单元包括控制计算机9，控制计算机9通过RS232、RS485接口与高精度控制仪、被检传感器和标准传感器进行数据通讯，处理数据采集单元输送的数据，并根据检定规程要求进行数据处理，形成校准或检定数据文档。

所述的数据处理单元的控制计算机9根据被检传感器12需要的检测点(可以多点)，设定标准力值，开始试验后，控制计算机9通过标准传感器采集单元11采集标准传感器13的实际信号，通过运算，向伺服电机一71发送速度、转矩指令，伺服电机一71控制伺服油泵一81的转速、转矩，通过换向阀5对油缸4进油，两油缸之间的进油切换由换向阀5切换，伺服电机二72控制伺服油泵二82的转速、转矩，通过换向阀5对油缸4回油；伺服油泵一81与伺服油泵二82的转速差决定油缸4的进退、压力、速度；油缸4通过标准传感器采集单元11、标准传感器13实时向控制计算机9发送信号，控制计算机9实时通过运算向伺服电机一71和伺服电机二72发送速度、转矩指令，如此形成一个闭环控制，直到标准传感器13的力值达到设定的力值，此时被检计量器具采集单元10采集被检传感器12在设定力值的信号值。

在油缸4和伺服油泵一81、伺服油泵二82间设置机械式的溢流阀6，用于液压回路的极限压力过载保护，限定油缸4和伺服油泵一81、伺服油泵二82的最高压力，保证整个液压回路的安全。

Claims (4)

1.一种采用液压动力源的叠加式力标准机，包括液压动力源、机架、数据采集单元和数据处理单元，其特征在于：所述的液压动力源包括伺服电机一（71）和伺服电机二（72），所述的伺服电机一（71）驱动伺服油泵一（81），所述的伺服电机二（72）驱动伺服油泵二（82），两个伺服油泵分别控制油缸（4）的进油回油，伺服油泵一（81）和伺服油泵二（82）的转速不同，调节伺服油泵一（81）和伺服油泵二（82）的转速差来决定油缸压力的增减。

2.根据权利要求1所述的一种采用液压动力源的叠加式力标准机，其特征在于：所述的机架包括主机框架（1）、反力框架（2）、移动横梁（3）、油缸（4）和标准传感器（13）；所述的主机框架（1）的上横梁及底座通过四根立柱连接，两侧立柱间各安装一根丝杆，油缸（4）安装在上横梁上，底座内安装传动箱，所述的传动箱安装在底座内，所述的传动箱连接丝杆。

3.根据权利要求2所述的一种采用液压动力源的叠加式力标准机，其特征在于：所述的标准传感器（13）安装在油缸（4）上。

4.根据权利要求3所述的一种采用液压动力源的叠加式力标准机，其特征在于：所述的反力框架（2）包括上拉板、上下压板、上下反向拉杆，反力框架（2）的上部安装于标准传感器（13）的压头上，下部安装于主机框架（1）内，所述的移动横梁（3）将反力框架（2）下部空间分隔成拉向和压向两个工作区域。