CN210240184U - 一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，包括液压油缸、偏心连杆机构、驱动电机、油箱、上油缸液压油泵、下油缸液压油泵，驱动电机连接并驱动偏心连杆机构，液压油缸通过活塞隔成上油缸和下油缸，活塞连杆连接偏心连杆机构，上油缸液压油泵连接上油缸液压油泵电机，上油缸液压油泵的进油口连接油箱，上油缸液压油泵的出油口连通上油缸，下油缸液压油泵连接下油缸液压油泵电机，下油缸液压油泵的进油口连接油箱，下油缸液压油泵的出油口连通上油缸，上油缸连接油箱。本实用新型可以保证控制系统缸内压力非常近似于低速机缸内燃烧压力，极大的提高了试验台反映真实工况的能力。

Description

一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种大型低速柴油机连杆轴瓦可靠性试验装置。

背景技术

大功率船用柴油机的连杆大端轴瓦作为柴油机中的最主要的旋转摩擦副，其摩擦损失占到整个柴油机摩擦损失的20％以上，因此，连杆大端轴瓦是大功率中低速柴油机的关重零部件之一。轴瓦在结构设计、产品加工、零件安装调试、维修检测等方面都会有许多缺陷或不足，这些都会使得设备在运行过程中产生振动、局部油膜压力升高、摩擦力升高、润滑油闪蒸激烈的闪蒸冲击压力，很容易造成轴瓦合金层疲劳点蚀、剥落，甚至是造成重大事故。

目前，针对于轴瓦疲劳、磨损、咬合等机理的研究常用的研究方法有：(1) 实验室试样试验方法，此方法的试验条件易掌控，变化范围宽，一般用于各种摩擦磨损性质的定性研究，或者对摩擦副材料、工艺及润滑剂性能进行评估的参照性试验；(2)现场试验方法，其得到的试验数据具有较高的真实性与可靠性，能够有效反映该机械零件在工程运行中的真实情况，主要用在摩擦磨损应用技术中的验证性试验相比于实验室法的单一性和现场法耗时长花费高的缺陷，国际上现在通常采用的是模拟台架试验方法：就是利用相关原理设计并制造与原动机有相似运动工况的试验机，在试验机上模拟比较接近原动机的运行工况条件，以此得出试验轴瓦的相关技术参数，此方法确保了试验数据结果的有效性与可靠性，一般使用该方法检验实验室试样法试验所得到数据的有效性及机械零件摩擦磨损机理的合理性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可以控制低速机轴瓦疲劳试验机系统液压油缸缸压近似于低速机缸内燃烧压力、为测试轴瓦提供近似于低速机额定运行工况轴瓦比压载荷的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：包括液压油缸、偏心连杆机构、驱动电机、油箱、上油缸液压油泵、下油缸液压油泵，驱动电机连接并驱动偏心连杆机构，所述液压油缸通过活塞隔成上油缸和下油缸，位于下油缸里的活塞连杆连接偏心连杆机构，上油缸液压油泵连接上油缸液压油泵电机，上油缸液压油泵的进油口通过过滤器A连接油箱，上油缸液压油泵的出油口通过第一进油管路连通上油缸，下油缸液压油泵连接下油缸液压油泵电机，下油缸液压油泵的进油口通过过滤器B连接油箱，下油缸液压油泵的出油口通过第二进油管路连通上油缸，上油缸通过第一回油管路连接油箱，第一回油管路与油箱之间安装电磁溢流阀。

本实用新型还可以包括：

1、第一回油管路上支出回油支路，回油支路连通油箱，回油支路上安装比例溢流阀。

2、第一进油管路上分别设置畜压腔A和溢流阀A，第二进油管路上分别设置畜压腔B和溢流阀B。

3、下油缸通过第二回油管路连接油箱，第二回油管路上安装背压阀。

4、还包括零位凸轮，所述零位凸轮与偏心连杆机构的偏心轴同轴，零位凸轮连接比例溢流阀并控制比例溢流阀的开启。

本实用新型的优势在于：

1.轴瓦主要受到气缸燃气压力及连杆等机械部件转动惯性力的冲击，本套系统采用凸轮驱动比例溢流阀时轴瓦疲劳试验机液压控制系统可以保证控制系统缸内压力更加近似于低速机缸内燃烧压力，极大的提高了试验台反映真实工况的能力。

2.现有技术一般情况下主要式在油缸底部直接安装溢流阀，这样通过调节溢流阀溢流压力俩控制缸内压力，器波形为前段正弦波形顶部为平波。采用该系统后，压力波形前段为低压波形，后段为正弦波形，这样该波形较以往机型载荷更加准确和合理。

3.该系统加载正确波形后，不仅在载荷加载时间及载荷加载位置上，与实际轴瓦运行工况比较近似，这样与传统的实验机相比能够更加接近轴瓦的实际运行工况。

4.与传统试验机相比，该试验平台机加入了零位信号，这样能够更加清晰的知道偏心轴所在的位置，保证载荷加载位置更加准确。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的外观示意图；

图3为仿真模型示意图；

图4为压力曲线图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1-4，一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，主要包括驱动电机1、偏心连杆机构2、液压油缸3、单向阀A4、单向阀B5、续压腔A6、续压腔B7、溢流阀A8、上油缸油泵电机9、上油缸液压油泵10、过滤器A11、油箱12、溢流阀B13、下油缸油泵电机14、下油缸液压油泵15、过滤器B16、背压阀17、比例溢流阀18、电磁溢流阀19。

油泵电机9、14驱动液压泵10、15工作将液压油从油箱12中抽出，液压油经单向阀4、5在上、下缸回程时间段内，向各液压油缸3的上、下油缸补充液压油。由于在系统运行过程中系统回路和液压油缸内的液压油存在压力波动，因此在两补油回路上分别安装蓄压腔6、7，蓄压腔保证补油油量和补油压力稳定。电磁溢流阀19在plc的信号控制下在规定的时间内卸载掉液压油缸中部分液压油，电磁溢流阀19闭合后随着偏心轴上升压缩液压油，液压油缸压力开始逐渐升高，在达到上止点位置前凸轮机构驱动比例溢流阀18在偏心轴达到上止点位置附近开始对液压油缸进行泄压。这样就可以控制液压缸内的压力近似于低速机缸内燃烧的压力。系统由上止点向下止点运行过程中剩余缸内压力和机械零件惯性将会对轴瓦安全产生重要影响，背压阀17主要是在这一过程中，为系统提供背压保护防止系统回程过程中压力冲击损坏测试轴瓦。

试验台采用双油路供油系统，即液压油缸的上下两缸均为单独供油回路，且在两回路上分别安装有蓄压腔，蓄压腔主要保证供油回路系统压力稳定，能够有足够的液压油供入各缸内保证系统稳定运行，保证系统压力不空载。

采用电控溢流阀与凸轮控制的比例溢流阀结合的方式，以通过两阶段的控制将缸内液压油压力曲线整形成近似于低速机缸内燃烧压力曲线，整形后的压力曲线可以近似包络低速机缸内燃烧压力曲线。

试验平台机采用变频调速电机驱动，通过变频器对电机转速进行控制，可以控制电机在50r/min——1000r/min的转速范围内运行，平台机运行在一个比较宽的运行区域内，通过选用合理的减速器，可以使的偏心轴运行在50r/min ——300r/min的运行区间，这样的运行空间可以保证偏心轴的速度范围可以包括全部的低速机运行转速区间，因此，该试验平台机可以包络低速机的全部转速范围，为低速机轴瓦提供全面的转速变化区间。

系统中加入零位凸轮，该零位凸轮与偏心轴同轴连接，在偏心轴达到上止点位置时发出零位信号，该零位信号主要控制溢流阀开启开启时间及作为平台机系统零位记位信号。

在系统的下油腔加入背压力溢流阀，保证系统在回程过程中有一定背负压力，保证系统回程安全。

图1中，电动机1带动偏心轴连杆机构2转动，偏心轴连杆机构2带动液压油缸3往复运动。就是将电动机的旋转运动通过偏心轴机铰链机构转变为液压油缸的往复运动，这与柴油机运动相比即为其逆向运动。

滤清器11主要是在液压油送入系统前，过滤掉油中杂质，保证进入系统的润滑油达到规定的系统洁净度等级。

液压油从各原件中溢流流出后集中汇集到回油管中，最后统一进行过滤散热后，重新循环注入油缸。

在传动系统的尾端加入零位凸轮模块，可以通过该模块判断偏心轴转动到最高点或最低点的时间，这样就可以判断系统为液压油缸供油的时间节点。

整套系统采用plc集中控制，有利于系统的协调稳定，按照试验顺序顺利进行。

在两回路中加入单项阀4，保证液压油进入油缸后液压油不回流，保证油缸内液压油始终是处于液压油充满状态。

从图2中可以看出，本套系统共分为七大部分：液压驱动单元21、散热泵 22、液压泵站油箱23、液压油缸装置24、核心阀岛25、上油腔注油泵装置26、下油腔注油泵装置27。其系统主要工作流程为：首先，当偏心轴由上止点向下止点运行时，下油腔泵27将液压油充送至核心阀岛25，并储存于蓄能器中，蓄能器压力升高推动液压油进入油缸下腔；其次，偏心轴下转压缩液压缸内压力升高，液压油在主回路单向阀阻止作用下，液压油加压升高进入压力驱动单元21，由压力驱动单元21控制缸内压力趋近于低速机缸内燃烧压力；然后，在回程过程中上油腔泵注油泵26，泵送液压油进入核心阀岛并储存于蓄压腔，液压油随后进入上油腔，同样，回程压力升高后进入压力驱动单元21，但是，本回路只是保证系统背压；最后所有回流液压油全部回流至油箱，由散热泵22 抽送到散热回路散热。

从图3中可以看出，本套系统搭建的系统仿真模型，在输入相应的系统参数后经计算仿真分析得到系统的缸压结果，从图4中可以看出系统前半各运行周期中系统缸内压力平稳，后段系统压力曲线呈正弦式上升，能够将对应机型的缸内压力燃烧曲线比较和的包络起来。这样在系统的加载中能够在比较正确的位置加载较为精确的载荷，这要相应其他的溢流阀形式的机型加载位置及压力曲线更接近于原理样机。

Claims (9)

1.一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：包括液压油缸、偏心连杆机构、驱动电机、油箱、上油缸液压油泵、下油缸液压油泵，驱动电机连接并驱动偏心连杆机构，所述液压油缸通过活塞隔成上油缸和下油缸，位于下油缸里的活塞连杆连接偏心连杆机构，上油缸液压油泵连接上油缸液压油泵电机，上油缸液压油泵的进油口通过过滤器A连接油箱，上油缸液压油泵的出油口通过第一进油管路连通上油缸，下油缸液压油泵连接下油缸液压油泵电机，下油缸液压油泵的进油口通过过滤器B连接油箱，下油缸液压油泵的出油口通过第二进油管路连通上油缸，上油缸通过第一回油管路连接油箱，第一回油管路与油箱之间安装电磁溢流阀。

2.根据权利要求1所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：第一回油管路上支出回油支路，回油支路连通油箱，回油支路上安装比例溢流阀。

3.根据权利要求1或2所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：第一进油管路上分别设置畜压腔A和溢流阀A，第二进油管路上分别设置畜压腔B和溢流阀B。

4.根据权利要求1或2所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：下油缸通过第二回油管路连接油箱，第二回油管路上安装背压阀。

5.根据权利要求3所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：下油缸通过第二回油管路连接油箱，第二回油管路上安装背压阀。

6.根据权利要求1或2所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：还包括零位凸轮，所述零位凸轮与偏心连杆机构的偏心轴同轴，零位凸轮连接比例溢流阀并控制比例溢流阀的开启。

7.根据权利要求3所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：还包括零位凸轮，所述零位凸轮与偏心连杆机构的偏心轴同轴，零位凸轮连接比例溢流阀并控制比例溢流阀的开启。

8.根据权利要求4所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：还包括零位凸轮，所述零位凸轮与偏心连杆机构的偏心轴同轴，零位凸轮连接比例溢流阀并控制比例溢流阀的开启。

9.根据权利要求5所述的一种凸轮驱动比例溢流阀的轴瓦疲劳试验机液压控制系统，其特征是：还包括零位凸轮，所述零位凸轮与偏心连杆机构的偏心轴同轴，零位凸轮连接比例溢流阀并控制比例溢流阀的开启。

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