CN210565476U

CN210565476U - 一种液压管路的来油测量指示仪

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Publication number: CN210565476U
Application number: CN201921437249.3U
Authority: CN
Inventors: 宋彦宏; 马李; 吕佳霖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-01
Filing date: 2019-09-01
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-09-01

Abstract

本实用新型涉及一种液压管路的来油测量指示仪，属于机械测试领域。缸体的大腔端和密封缸盖螺纹连接，充液装置与密封缸盖螺纹连接，小腔补油装置和缸体的小腔端螺纹连接；T型移动钢杆系活塞的T型里端与缸体内部滑动连接、外端位于缸体外部，移动钢杆系的一端位于密封缸盖上的座中、另一端位于T型移动钢杆系活塞中，指示管路的两端分别与缸体的大腔和小腔上的连接孔密封连接，指示管路中充满指示介质，环状压电陶瓷与压力信号转换活塞固定连接、并与指示管路开口处固定连接。优点是结构新颖，实用性较高，使用范围较广，给各种液压管路的检修提供了便利，节省了人力与物力，在实际生产与应用中可大大提高工作效率。

Description

一种液压管路的来油测量指示仪

技术领域

本实用新型属于机械测试领域，具体涉及工程机械液压管路来油的探知与检测。

背景技术

随着工程机械的发展，液压技术被广泛地应用。当液压回路发生故障时，现场诊断通常采用经验诊断法、逻辑分析法和检测法，维修人员利用已掌握的理论知识和积累的经验，运用“问、看、听、摸、试、查”等手段，快速诊断出故障原因。这一过程伴随大量的拆卸工作，油路诊断比较复杂，而且检修成本比较高，浪费了大量的人力与物力。在检修液压管路过程中，很难知道液压油在管道中的流向和其他参数，这就给故障诊断带来诸多不便。如果在每条油管上装有一个指示仪器，能辨析来油方向和来油量，会大大降低维修成本，创造可观经济效益。

发明内容

本实用新型提供一种液压管路的来油测量指示仪，以解决目前存在的在液压回路测量过程中伴随大量的拆卸工作，油路诊断比较复杂，而且检修成本比较高，浪费了大量的人力与物力的问题。

本实用新型采用的技术方案是：包括T型移动钢杆系活塞，小腔补油装置，缸体，支撑弹簧，移动钢杆系，隔离弹性变形堵头，指示管路，液压油，指示介质，环状压电陶瓷，压力信号转换活塞，复位弹簧，密封缸盖，充液装置；其中缸体的大腔端和密封缸盖螺纹连接，充液装置与密封缸盖螺纹连接，小腔补油装置和缸体的小腔端螺纹连接；T型移动钢杆系活塞的T型里端与缸体内部滑动连接、外端位于缸体外部，将缸体内部分成大小两个腔，液压油分别充满该两个腔，移动钢杆系的一端位于密封缸盖上的座中、另一端位于T型移动钢杆系活塞中，支撑弹簧位于移动钢杆系活塞中、且套接在移动钢杆系另一端外；指示管路的两端分别与缸体的大腔和小腔上的连接孔密封连接，两个隔离弹性变形堵头分别位于连接孔中、并与连接孔滑动连接，指示管路中充满指示介质，环状压电陶瓷与压力信号转换活塞固定连接、并与指示管路开口处固定连接。

所述支撑弹簧和复位弹簧的刚度系数一致。

缸体的连接孔的下方有台阶。

电流灵敏计与指示管路开口处固定连接。

测头系统的测头套与T型移动钢杆系活塞的伸出端套接；

所述测头系统包括测试头，测头杆和测头套，其中测试头与测头杆螺纹连接，测头杆与测头套螺纹连接。

接头和测头安装管的两端螺纹连接，密封导轨与测头安装管上的测孔处固定连接，随动密封挡板与密封导轨滑动连接，测头系统的测头杆与随动密封挡板固定连接，测头系统的测试头位于测头安装管中，支撑管箍和锁紧组件螺纹连接，支撑管箍分别与测头安装管和缸体固定连接。

本实用新型采用封闭空间的液压缓冲原理，安装在液压管道上，可以显示来油方向和来油量。装置内设置了测试头系统、移动钢杆系、缸体、指示管路、指示器、测头安装管，通过管路中液压油对测试头的作用，推动移动钢杆系移动，从而产生油液压力，指示器示数的大小指示了来油量，并且可以根据指示液的移动方向或者指示器的示数范围来判断来油方向。

当油液从管道的一个方向来时，推动移动钢杆移动来压缩复位弹簧，使大腔产生较低压力压缩指示管路中的指示剂产生微动；当油液从管道的另一个方向来时，推动移动钢杆来拉伸复位弹簧，这时会使小腔产生较高压力，压缩指示管路中的指示液产生反方向的微动传递能量，无论管道中是哪个方向来油，都可以通过指示液的微动方向来判断，而指示器的示数也表示了来油方向和来油量。

本实用新型的优点是结构新颖，缸体采用大腔和小腔相结合的模式，有三点优势，一是相对于直筒式缸体它能够降低管道摩擦影响，降低水击震动；二是能够很容易辨别来油方向，实现管道左右来油时，避免检测梯度的重合，即可以补偿缸体小腔杆径过大的问题，实现管道油路测量指示仪的高灵敏度和低灵敏度；三是实现管道油路测量指示仪过载保护，当来油压力过大时，推动移动杆系使得缸体大小腔迅速连通实现降压。

指示管路中有指示剂，其中指示剂具有单向流动性，即指示剂只能在指示管路中流动，不能流出指示管；当移动钢杆系移动时，产生的压力会使指示剂产生相应的运动，进而指示器会显示管道中的通油量和方向，指示剂的微动可以表明管道中油的流向。

本实用新型所提出的一种管道油路测量指示仪原理可靠，操作方便且便携能力强，解决了目前对于液压管路的检修方法比较复杂，而且检修成本比较高，浪费了大量的人力与物力的问题。

本实用新型实用性较高，使用范围较广，可以给各种液压管路的检修提供了便利，在很大程度上节省了人力与物力，在实际生产与应用中可大大提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的II1局部放大图；

图3是图1的II2局部放大图；

图4是本实用新型指示管路的结构示意图；

图5是本实用新型环状压电陶瓷受力示意图；

图6是本实用新型安装在被测管路中的示意图；

图7a是本实用新型测头系统的结构示意图；

图7b是图7a俯视图；

图7c是图7b左视图；

图8是本实用新型测头系统及灵敏电流计的结构示意图；

图9为测量指示仪系统Amesim仿真验证模型；

图10为初始状态来油信号图；

图11为指示器仿真结果图。

具体实施方式

如图1所示，包括T型移动钢杆系活塞1，小腔补油装置2，缸体3，支撑弹簧4，移动钢杆系5，隔离弹性变形堵头6，指示管路7，液压油8，指示介质9，环状压电陶瓷10，压力信号转换活塞11，复位弹簧12，密封缸盖13，充液装置14；其中：缸体3的大腔端和密封缸盖13螺纹连接，实现缸体密封，充液装置14与密封缸盖13螺纹连接，实现大腔补油和充液，小腔补油装置2和缸体3的小腔端螺纹连接；T型移动钢杆系活塞1的T型里端与缸体3内部滑动连接、外端位于缸体3外部，将缸体3内部分成大小两个腔，液压油8分别充满该两个腔，移动钢杆系5的一端位于密封缸盖13上的座中、另一端位于T型移动钢杆系活塞1中，支撑弹簧4位于移动钢杆系活塞1中、且套接在移动钢杆系5另一端外；指示管路7的两端分别与缸体3的大腔和小腔上的连接孔3-1密封连接，两个隔离弹性变形堵头6分别位于连接孔3-1中、并与连接孔3-1滑动连接，如图7所示，指示管路7中充满指示介质9，如图2所示，环状压电陶瓷10与压力信号转换活塞11固定连接、并与指示管路7开口处7-1固定连接。

所述支撑弹簧4和复位弹簧12的刚度系数一致。

如图3所示，缸体3的连接孔3-1的下方有台阶3-2。

如图6所示，电流灵敏计23与指示管路7开口处7-1固定连接。

如图8所示，测头系统20的测头套20-3与T型移动钢杆系活塞1的伸出端套接；

如图7所示，所述测头系统20包括测试头20-1，测头杆20-2和测头套20-3，其中测试头20-1与测头杆20-2螺纹连接，测头杆20-2与测头套20-3螺纹连接。

如图6所示，接头16和测头安装管17的两端螺纹连接，密封导轨18与测头安装管17上的测孔处固定连接，随动密封挡板19与密封导轨18滑动连接，测头系统20的测头杆20-2与随动密封挡板19固定连接，测头系统20的测试头20-1位于测头安装管17中，支撑管箍21和锁紧组件22螺纹连接，支撑管箍21分别与测头安装管17和缸体3固定连接。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，移动钢杆系活塞1、支撑弹簧4和移动钢杆系5，实现了来油的感知，支撑弹簧4和复位弹簧12的刚度系数要求一致，缸体内有液压油8作为压力传递介质；环状压电陶瓷10及压力信号转换活塞1实现了物理信号到电信号或可视化信号的转换；指示管路7内充满指示介质9，如图4所示，要求其透明可观察，而且要耐高压耐冲击，指示介质与液压油隔离需要隔离弹性变形堵头6，使得液压油和指示介质发生能量交换而不发生物质交换；充液装置14作用是改变缸体中的液压油量，充入液多缸体压缩强度大，反之亦然(即改变充液量就可以改变来油指示量程)。液压油8和指示介质9要求是不同的，前者只起到能量的传递作用，而后者还要有指示作用以便观察。

移动钢杆系5在缸体中可以左右运动，实现管道两个方向的来油检测；缸体3和密封缸盖13螺纹连接，实现缸体密封；密封缸盖13与充液装置14螺纹连接，实现大腔补油和充液。

如图3所示，隔离弹性变形堵头6位于缸体连接孔3-1与指示管路入口处，实现液压油8和指示介质9的隔离；并且缸体连接孔3-1下方有台阶3-2，使得隔离弹性变形堵头只能向指示管路里侧产生运动，把液压油压力变化迅速传递给指示介质，再由指示介质推动压力信号转换活塞11。

如图2所示，压力信号转换活塞11和环状压电陶瓷10相互作用把压力转换成电荷信号，如图5、6所示，最终通过电流灵敏计23指示来油量，灵敏电流计23通过环状压电陶瓷10极化方向引出导线与其连接，实现闭合回路。

对于安装如图6所示，被测软油管15与接头16之间为胀接，密封导轨18和随动密封挡板19实现测头系统20在测头安装管17处的密封，同时，随动密封挡板跟随测头系统沿着密封导轨，即测头安装管17的轴向移动，实现了来油感知。

工作原理：当油液从管道的一个方向来时，推动移动钢杆移动来压缩复位弹簧，使大腔产生较低压力压缩指示管路中的指示剂产生微动；当油液从管道的另一个方向来时，推动移动钢杆来拉伸复位弹簧，这时会使小腔产生较高压力，压缩指示管路中的指示液产生反方向的微动传递能量，无论管道中是哪个方向来油，都可以通过指示液的微动方向来判断，而指示器的示数也表示了来油方向和来油量。

本实用新型的检测方法，包括下列步骤：

步骤一、了解被检管道的来油量范围q_min～q_max，确定检测比；y＝q_max/q_min；

步骤二、确定液压管路的来油测量指示仪的最小分辨力为q₀，要求

最大检测量为q_max，选择合适的设计系列x*y≤1，即液压管路的来油测量指示仪的低灵敏度K_L和高灵敏度K_R满足K_L/K_R＝x，选择合适的量程范围I₀～I₃，使得灵敏电流计在q_min～q_max管道的来油量范围范围内不超出量程；

步骤三、将液压管路的来油测量指示仪安装在被测管路中；

步骤四、读数，若示数i即当显示范围在I₀～I₁时，表明一侧来油，来油量为

即当显示范围在I₂～I₃时，表明另一侧来油来油量为

下边通过相关原理推导来进一步验证本实用新型。

在管道中，一侧来油和另一侧来油，对于同样的来油量q，作用在测头上的力F大小相等。

若是从管道一侧来油，推动移动杆系向左移动；若是从管道另一侧来油，推动移动杆系向右移动。对于相同的管道来油量，若从一个方向来油时，推动移动杆系向左移动时产生低压力为p₁，若从另一个方向来油时推动移动杆系向左移动时产生高压力为p₂，于是他们满足以下关系：

F＝p₁*A₁＝p₂*A₂........................................(1)

式中：

p₁——缸体左腔产生压力；A₁——缸体左腔等效横截面；

p₂——缸体右腔产生压力；A₂——缸体右腔横截面。

若采用直筒缸体于是有：

D——缸体左腔直径；d——缸体右腔杆径；

x——左右腔压力比。

若使得x足够小，则需要d/D足够大。即杆径和腔径相似，这不好实现。于是采用增加左侧缸筒直径的办法来降低压力比。使得易于检测是管道一侧来油还是管道另一侧来油。

假设来油检测仪最小分辨力为q₀，最大检测量为q_max，检测比y＝q_max/q₀。管道一侧来油时，对应左腔产生的压力分别为为p₁₀、p_1max；管道另一侧来油时，对应左腔产生的压力分别为为p₂₀、p_2max；它们之间存在以下关系：

合理设计压力比x，使得：

p_1max≤p₂₀................................................(4)

这就需要在检测能识别的范围内x越小越好，于是测量指示仪的设计条件为x*y≤1，实际上，通过增大变径缸的变径部分直径(改变体积)来降低x。这样的话，检测压力小于p_1max，就说明是管道一侧来油；检测压力大于p_1max否则就是管道另一侧来油。通过搭建来油管道油路测量指示仪仿真模型如图9，在给定来油信号如图10的情况下，指示器显示分为两个阶梯如图11所示：下侧带圆圈标记的曲线表示杆系1向左移动产生的信号结果；下侧带三角形标记的曲线红色曲线表示杆系1向右移动产生的信号结果，分界压力为1.004935bar；由图可以看出具有很好的线性度和分辨性。

指示器包括环状压电陶瓷10及其压力信号转换活塞11，采用压电材料锆钛酸铅PZT-5，如图5在其极化方向z受力时，垂直于极化方向的上下两表面出现电荷，其电荷量Q_z与F_z作用力成正比，即

Q_z＝d₃₃F_z................................................(5)

式中：

d₃₃——压电陶瓷压电系数，d₃₃＝600；F_z——作用力。

对环状压电陶瓷10进行标定，在不同压力通过压力信号转换活塞11，p₁₀、p_1max p₂₀、p_2max作用在环状压电陶瓷10上时，产生的电荷分别为Q₀、Q₁、Q₂、Q₃，它们之间满足Q₀＜Q₁≤Q₂＜Q₃，检测信号在各自梯度范围内呈线性变化，和图11仿真结果类似。

于是电荷量Q₀、Q₁、Q₂、Q₃分别与p₁₀、p_1max p₂₀、p_2max作用力成正比，即

式中：

d₃₃——压电陶瓷压电系数，d₃₃＝600；A——环状压电陶瓷(10)与转换之间的有效作用面积。

这样一来的话，从管道一侧来油，来油量q₀～q_max与环状压电陶瓷产生的电荷量Q₀～Q₁一一对应；从管道另一侧来油，来油量q₀～q_max与环状压电陶瓷产生的电荷量Q₂～Q₃一一对应,压电陶瓷接上的合适量程的灵敏电流计23，如图6。就可以显示其值。电荷量Q₀、Q₁、Q₂、Q₃分别对应在灵敏电流计的示数分别为I₀、I₁、I₂、I₃。

式中：

k——灵敏电流计灵敏度。

于是灵敏电流计示数与来油量关系如下式

式中：

K_L——液压管路的来油测量指示仪的低灵敏度(管道一侧来油，使来油指示仪左边大腔产生高压时的来油指示仪灵敏度)；K_R——液压管路的来油测量指示仪的高灵敏度(管道另一侧来油，使来油指示仪右边小腔产生高压时的来油指示仪灵敏度，并且满足K_L/K_R＝x)；q₀₀——管道一侧来油量最小量q₀；q_0max——管道一侧来油量最大量q_max；q₁₀——管道另一侧来油量最小量q₀；q_1max——管道一侧来油量最大量q_max。

自此，当测量指示仪满足设计条件为x*y≤1时，测量指示器的示数不但可以显示管道来油量，而且能够显示方向。即当显示范围在I₀～I₁时，表明一侧来油；即当显示范围在I₂～I₃时，表明另一侧来油。按照8式标定灵敏电流计后，流量计的示数大小就可以表征来油量，流量计示数的梯度就可以表征来油方向了。当示数i显示范围在I₀～I₁时，表明一侧来油，来油量为

即当显示范围在I₂～I₃时，表明另一侧来油来油量为

同时可以通过充液装置7、作用是改变缸体中的液压油量，来改变测量量程。当充液装置充液时，缸内压缩刚度增强，测量量程变大；当充液装置放出液时，缸内压缩刚度减少，测量量程变小。也就是说通过改变充液量可以改变q₀～q_max的测量范围。

实际上，当知道管道来油量范围时，就可以选择合适设计条件(x*y≤1)的管道油路测量指示仪和合适的冲液量；使得管道油路测量指示仪既能够辨别来油方向，又能显示来油量。

Claims

1.一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：包括T型移动钢杆系活塞，小腔补油装置，缸体，支撑弹簧，移动钢杆系，隔离弹性变形堵头，指示管路，液压油，指示介质，环状压电陶瓷，压力信号转换活塞，复位弹簧，密封缸盖，充液装置；其中缸体的大腔端和密封缸盖螺纹连接，充液装置与密封缸盖螺纹连接，小腔补油装置和缸体的小腔端螺纹连接；T型移动钢杆系活塞的T型里端与缸体内部滑动连接、外端位于缸体外部，将缸体内部分成大小两个腔，液压油分别充满该两个腔，移动钢杆系的一端位于密封缸盖上的座中、另一端位于T型移动钢杆系活塞中，支撑弹簧位于移动钢杆系活塞中、且套接在移动钢杆系另一端外；指示管路的两端分别与缸体的大腔和小腔上的连接孔密封连接，两个隔离弹性变形堵头分别位于连接孔中、并与连接孔滑动连接，指示管路中充满指示介质，环状压电陶瓷与压力信号转换活塞固定连接、并与指示管路开口处固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：所述支撑弹簧和复位弹簧的刚度系数一致。

3.根据权利要求1所述的一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：缸体的连接孔的下方有台阶。

4.根据权利要求1所述的一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：电流灵敏计与指示管路开口处固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：测头系统的测头套与T型移动钢杆系活塞的伸出端套接。

6.根据权利要求5所述的一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：所述测头系统包括测试头，测头杆和测头套，其中测试头与测头杆螺纹连接，测头杆与测头套螺纹连接。

7.根据权利要求1所述的一种液压管路的来油测量指示仪，其特征在于：接头和测头安装管的两端螺纹连接，密封导轨与测头安装管上的测孔处固定连接，随动密封挡板与密封导轨滑动连接，测头系统的测头杆与随动密封挡板固定连接，测头系统的测试头位于测头安装管中，支撑管箍和锁紧组件螺纹连接，支撑管箍分别与测头安装管和缸体固定连接。