本發(fā)明涉及一種用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著液壓元器件、功能模塊的充分開發(fā)利用，液壓系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用已十分廣泛。伴隨著計算機控制技術(shù)、傳感測控技術(shù)與液壓技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，液壓系統(tǒng)也在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展。扭矩實驗工作臺做為測試動力傳動設(shè)備的檢測工具，已開始逐漸被大家所接收。目前還沒有查到扭矩實驗工作臺的液壓控制系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是提供一種用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)用拉力（推力）液壓缸的作用力施加于一個機械回轉(zhuǎn)力臂的兩端，形成實驗所需的扭矩，滿足實驗需要。同時，本發(fā)明的安全性能高，并能保證整個液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明同時提供了此液壓系統(tǒng)的控制方法，本發(fā)明通過PLC控制系統(tǒng)運行，實現(xiàn)了機、電、液、控一體化，操作方便。

本發(fā)明一種用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)，它包括油箱、兩條控制液壓缸運動的液壓油路；兩條控制液壓缸運動的液壓油路均與油箱相連。

其中，每條液壓油路均包括吸油過濾器、油泵電機、變量柱塞泵、單向閥、高壓過濾器、壓力開關(guān)、壓力表、壓力傳感器、蓄能器、由比例溢流閥、比例換向閥和液控單向閥、油路閥塊組成的集成閥組、安全保護閥組、一個液壓缸；吸油過濾器放置在油箱中，吸油過濾器、變量柱塞泵、單向閥、高壓過濾器、集成閥組、安全保護閥組、液壓缸依次串聯(lián)；變量柱塞泵與油泵電機的輸出軸連接；壓力開關(guān)、壓力傳感器、蓄能器分別和油路閥塊的壓力管道連接，壓力表與壓力開關(guān)串聯(lián)；左右兩個油路閥塊的回油管道相連后直通油箱；一個液壓缸為拉力液壓缸、另一個液壓缸為推力液壓缸。

進一步地，拉力液壓缸的有桿腔油路與推力液壓缸的無桿腔油路連通；拉力液壓缸的無桿腔油路與推力液壓缸的有桿腔油路連通；兩條連通油路的通、斷均由電控單向閥控制。

進一步地，所述的液壓控制系統(tǒng)還包括循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括冷卻電機泵組、風冷卻器、回油過濾器；冷卻電機泵組與風冷卻器、回油過濾器串聯(lián)，且冷卻電機泵組、回油過濾器均與油箱相連。

進一步地，油箱設(shè)置有液位液溫計、空氣濾清器。

進一步地，液壓控制系統(tǒng)還包括信號檢測控制與反饋系統(tǒng)，它主要包括PLC控制系統(tǒng)、比例溢流閥的出口壓力監(jiān)測與控制、比例換向閥的油路監(jiān)測與控制、拉力（推力）液壓缸的油壓、運動行程監(jiān)測和控制、系統(tǒng)液壓油溫度的監(jiān)測和控制。

本發(fā)明用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)，本發(fā)明通過PLC控制系統(tǒng)，實時采集液壓系統(tǒng)中各部件的工作數(shù)據(jù)，對于各種工況下的數(shù)據(jù)進行分析處理，發(fā)出判斷指令，通過電控、液控、機械保護等多重措施，實現(xiàn)實驗設(shè)備的安全運行和保護。其中，PLC控制系統(tǒng)通過對比例溢流閥的出口壓力監(jiān)測與控制、比例換向閥的油路監(jiān)測與控制、拉力（推力）液壓缸的油壓、運動行程監(jiān)測和控制、系統(tǒng)液壓油溫度的監(jiān)測和控制，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的安全控制。

其中，扭矩實驗開始前，根據(jù)實驗所需的扭矩值，計算出液壓系統(tǒng)的工作壓力值，依據(jù)此壓力值在PLC系統(tǒng)中分別設(shè)定安全保護閥組的安全保護壓力值、比例溢流閥的出口壓力預警值和緊急制動值；其中，PLC控制系統(tǒng)設(shè)定給兩液壓缸油路上的比例溢流閥的信號是相同的，設(shè)定同時給比例換向閥的換向動作信號；當實驗所需扭矩較大時，同時啟動兩條液壓油路的油泵電機，兩個集成閥組中的比例換向閥切換到同一工位，逐步升高比例溢流閥的出口壓力至實驗所需即可；試驗中，由于電控單向閥為常開狀態(tài)，使得任一條油路的壓力油、回油通道都能被另一條油路利用，某條油路上的任何部件出現(xiàn)問題都不會影響液壓缸的正常工作，兩條液壓油路既是工作油路也是相互的備用油路，且因為一個液壓缸的有桿腔與另一個液壓缸的無桿腔的油壓面積相等，PLC系統(tǒng)控制比例溢流閥的出口壓力也相等，所以兩液壓缸都會在機械回轉(zhuǎn)力臂的兩端分別施加力相等、方向相反的作用力，確保了實驗的平穩(wěn)安全；當實驗所需扭矩較小，只需一個液壓缸工作時，關(guān)閉兩個電控單向閥，啟動任一個液壓油路的油泵電機，集成閥組中的比例換向閥切換到某一工位，逐步升高比例溢流閥的出口壓力至實驗所需即可；實驗狀況下，系統(tǒng)安全防護依靠安全保護閥組、蓄能器的作用、PLC控制系統(tǒng)對比例溢流閥的安全設(shè)定來實現(xiàn)對實驗系統(tǒng)的保護。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2是使用本發(fā)明液壓系統(tǒng)的扭矩實驗工作臺的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

實施例1

本發(fā)明一種用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)，它包括油箱1、兩條控制液壓缸運動的液壓油路；兩條控制液壓缸運動的液壓油路均與油箱1相連。

實施例2

每條液壓油路均包括吸油過濾器4、油泵電機7、變量柱塞泵8、單向閥10、高壓過濾器11、壓力開關(guān)12、壓力表13、壓力傳感器14、蓄能器16、由比例溢流閥9、比例換向閥15和液控單向閥17、油路閥塊23組成的集成閥組、安全保護閥組18、一個液壓缸；吸油過濾器4放置在油箱1中，吸油過濾器4、變量柱塞泵8、單向閥10、高壓過濾器11、集成閥組、安全保護閥組18、液壓缸依次串聯(lián)；變量柱塞泵8與油泵電機7的輸出軸連接；壓力開關(guān)12、壓力傳感器14、蓄能器16分別和油路閥塊23的壓力管道連接，壓力表13與壓力開關(guān)12串聯(lián)；左右兩個油路閥塊23的回油管道相連后直通油箱1；一個液壓缸為拉力液壓缸20、另一個液壓缸為推力液壓缸21。

實施例3

拉力液壓缸20的有桿腔油路與推力液壓缸21的無桿腔油路連通；拉力液壓缸20的無桿腔油路與推力液壓缸21的有桿腔油路連通；兩條連通油路的通、斷均由電控單向閥19控制。

實施例4

所述的液壓系統(tǒng)還包括循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)包括冷卻電機泵組22、風冷卻器5、回油過濾器6；冷卻電機泵組22與風冷卻器5、回油過濾器6串聯(lián)，且冷卻電機泵組22、回油過濾器6均與油箱1相連。回油過濾器6使回油變得更加干凈，從而延長了整個液壓系統(tǒng)的使用壽命。

實施例5

油箱1設(shè)置有液位液溫計2、空氣濾清器3。液位液溫計2起到實時監(jiān)測液壓油的溫度的作用，當油溫上升至PLC控制系統(tǒng)設(shè)定的數(shù)值時，冷卻電機泵組22自行啟動，風冷卻器5運轉(zhuǎn)，吹走熱量，冷卻液壓油，從而延長液壓系統(tǒng)中部件的使用壽命?？諝鉃V清器3起到去除雜質(zhì)的作用。

實施例6

液壓系統(tǒng)還包括信號檢測控制與反饋系統(tǒng)，它主要包括PLC控制系統(tǒng)、比例溢流閥9的出口壓力監(jiān)測與控制、比例換向閥15的油路監(jiān)測與控制、拉力（推力）液壓缸20、21的油壓、運動行程監(jiān)測和控制、系統(tǒng)液壓油溫度的監(jiān)測和控制。

實施例7

推力液壓缸21有桿腔的油壓面積和拉力液壓缸20無桿腔的油壓面積相等，推力液壓缸21無桿腔的油壓面積和拉力液壓缸20有桿腔的油壓面積也相等（推力液壓缸21的缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑和拉力液壓缸20的缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑都不相同）。

推力液壓缸21和拉力液壓缸20在相同壓力下，輸出相等的推力和拉力，機械回轉(zhuǎn)力臂兩端加力平均（如圖2所示）；兩液壓缸相通油路上的電控單向閥19處于常開狀態(tài)。

實施例8

本發(fā)明液壓系統(tǒng)的控制方法，通過PLC控制系統(tǒng)，實時采集液壓系統(tǒng)中各部件的工作數(shù)據(jù)，對于各種工況下的數(shù)據(jù)進行分析處理，發(fā)出判斷指令，通過電控、液控、機械保護等多重措施，實現(xiàn)實驗設(shè)備的安全運行和保護。其中，PLC控制系統(tǒng)通過對比例溢流閥9的出口壓力監(jiān)測與控制、比例換向閥15的油路監(jiān)測與控制、拉力（推力）液壓缸（20、21）的油壓、運動行程監(jiān)測和控制、系統(tǒng)液壓油溫度的監(jiān)測和控制，實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的安全控制。

實施例9

扭矩實驗開始前，根據(jù)實驗所需的扭矩值，計算出液壓系統(tǒng)的工作壓力值，依據(jù)此壓力值在PLC系統(tǒng)中分別設(shè)定安全保護閥組19的安全保護壓力值、比例溢流閥9的出口壓力預警值和緊急制動值；其中，PLC控制系統(tǒng)設(shè)定給兩液壓缸油路上的比例溢流閥9的信號是相同的，設(shè)定同時給比例換向閥15的換向動作信號；當實驗所需扭矩較大時，同時啟動兩條液壓油路的油泵電機7，兩個集成閥組中的比例換向閥15切換到同一工位，逐步升高比例溢流閥9的出口壓力至實驗所需即可；試驗中，由于電控單向閥19為常開狀態(tài)，使得任一條油路的壓力油、回油通道都能被另一條油路利用，某條油路上的任何部件出現(xiàn)問題都不會影響液壓缸的正常工作，兩條液壓油路既是工作油路也是相互的備用油路，且因為一個液壓缸的有桿腔與另一個液壓缸的無桿腔的油壓面積相等，PLC系統(tǒng)控制比例溢流閥9的出口壓力也相等，所以兩液壓缸都會在機械回轉(zhuǎn)力臂的兩端分別施加力相等、方向相反的作用力，確保了實驗的平穩(wěn)安全；當實驗所需扭矩較小，只需一個液壓缸工作時，關(guān)閉兩個電控單向閥19，啟動任一個液壓油路的油泵電機7，集成閥組中的比例換向閥15切換到某一工位，逐步升高比例溢流閥9的出口壓力至實驗所需即可；實驗狀況下，系統(tǒng)安全防護依靠安全保護閥組18、蓄能器16的作用、PLC控制系統(tǒng)對比例溢流閥9的安全設(shè)定來實現(xiàn)對實驗系統(tǒng)的保護。

本發(fā)明用于扭矩實驗工作臺的液壓系統(tǒng)的優(yōu)點是：

一、可以為扭矩實驗的回轉(zhuǎn)力臂施加較大范圍的扭矩：（一）當實驗所需的扭矩值較大時，同時啟用兩個液壓缸的油路，兩個液壓缸在機械回轉(zhuǎn)力臂的兩端分別作用向下的拉力和向上的推力，通過改變油路中比例溢流閥9的出口壓力，調(diào)整液壓缸作用力，達到實驗所需的大扭矩；（二）、當實驗所需的扭矩值較小時，只啟用單個拉力或者推力液壓缸的油路，單個液壓缸在機械回轉(zhuǎn)力臂的一端施加作用力，通過改變油路中比例溢流閥9的出口壓力，調(diào)整液壓缸作用力，達到實驗所需的小扭矩。

二、液壓系統(tǒng)的安全保護措施齊備：（一）液壓缸的油路上設(shè)置了安全保護閥組，根據(jù)實驗設(shè)定閥組的安全保護壓力值。由于意外狀況導致壓力升高到此壓力值時，安全保護閥組即刻泄壓；液壓缸工作腔瞬間失壓時，閥組可以從油箱吸油補充；起到平抑液壓波動、保護液壓系統(tǒng)及機械設(shè)備的作用；（二）

拉力液壓缸的有桿腔油路與推力液壓缸的無桿腔油路連通；拉力液壓缸的無桿腔油路與推力液壓缸的有桿腔油路連通；兩條連通油路的通、斷均由電控單向閥控制；電控單向閥開啟的情況下，如果拉力液壓缸油路或者推力液壓缸油路上的比例溢流閥、比例換向閥、液控單向閥出現(xiàn)卡死等意外情況不能工作，都能利用另外一條液壓缸油路的液壓部件照常運行；一個安全保護閥組18就能保護兩個液壓缸的運行，也有一用一備的作用，從而極大地提高了系統(tǒng)運行的安全性；根據(jù)各扭矩實驗所需的壓力值，可以在PLC控制系統(tǒng)中分別設(shè)置比例溢流閥的出口壓力預警值、緊急制動值，達到實驗發(fā)生意外情況時及時預警及緊急停機的作用；兩液壓缸同時工作時，由PLC系統(tǒng)控制、監(jiān)控比例換向閥的換向動作和工作位置，確保兩液壓缸在機械回轉(zhuǎn)力臂的兩端分別施加一個向上的推力和一個向下的拉力，避免出現(xiàn)兩液壓缸同時施加向上或向下的作用力，破壞實驗設(shè)備的情況；在液壓控制系統(tǒng)的關(guān)鍵液壓部件比例溢流閥和比例換向閥間設(shè)置了蓄能器，其主要作用是吸收和緩沖換向閥動作的液壓沖擊；小扭矩實驗下啟動單個液壓缸回路時起到緊急動力源的作用。

三、液壓系壓系統(tǒng)智能化、自動化程度高：（一）液壓系統(tǒng)通過PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)遠程指揮各部件的動作，監(jiān)測運行情況，記錄實驗相關(guān)數(shù)據(jù)；（二）PLC控制系統(tǒng)根據(jù)液壓油溫度決定循環(huán)冷卻系統(tǒng)的運行和停止；（三）、PLC控制系統(tǒng)根據(jù)實驗需要，調(diào)節(jié)比例溢流閥的出口壓力，提供各種實驗所需的大小不同的扭矩。