本發(fā)明涉及一種液壓設(shè)備，特別是涉及一種能夠?qū)σ簤焊讋?dòng)態(tài)運(yùn)行特性進(jìn)行測(cè)試的液壓綜合試驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

液壓缸是用以實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，在工程機(jī)械等各類機(jī)械系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。因?yàn)閷?duì)液壓缸特性的認(rèn)知不足，低速工況下液壓缸驅(qū)動(dòng)速度的非平穩(wěn)性，即爬行現(xiàn)象，一直是困擾工程技術(shù)人員的國(guó)際性難題?；瑒?dòng)導(dǎo)軌組件是機(jī)床上重要的功能部件，機(jī)床的加工精度與導(dǎo)軌的特性密切相關(guān)。而在機(jī)床領(lǐng)域，由于對(duì)滑動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的特性認(rèn)識(shí)不清而出現(xiàn)的機(jī)床定位及跟蹤精度不高的現(xiàn)象也屢見不鮮。

因此，開發(fā)一種能夠?qū)σ簤焊住⒒壗M件進(jìn)行低速工況測(cè)試與控制的綜合試驗(yàn)臺(tái)尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，其便于在較寬的調(diào)速范圍內(nèi)進(jìn)行綜合測(cè)試。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：一種工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，包括試驗(yàn)臺(tái)本體、液壓系統(tǒng)及電氣測(cè)控系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元及加載系統(tǒng)單元，

所述試驗(yàn)臺(tái)本體包括被測(cè)液壓缸、加載液壓缸及對(duì)接機(jī)構(gòu)，所述被測(cè)液壓缸的柱塞與加載液壓缸的活塞由所述對(duì)接機(jī)構(gòu)連接；

所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元包括第一液壓泵及三組進(jìn)液閥組，所述第一進(jìn)液閥組包括依次相連的第一電磁換向閥、小通徑比例調(diào)速閥以及第一單向閥，第二進(jìn)液閥組由依次相連的第二電磁換向閥、大通徑比例調(diào)速閥、第一整流板及第二單向閥組成，第三進(jìn)液閥組包括依次相連的壓力補(bǔ)償器、伺服閥以及第三單向閥，所述第一液壓泵出油口連接所述第二電磁換向閥的p口，所述第一整流板連接所述第二電磁換向閥的a口，所述壓力補(bǔ)償器設(shè)置于所述伺服閥的a口、p口之間，所述壓力補(bǔ)償器另一端與所述第一電磁換向閥的b端口連接，所述三組進(jìn)液閥組的出油口連接被測(cè)液壓缸的進(jìn)油口，

所述加載系統(tǒng)單元向所述加載液壓缸供油，所述電氣測(cè)控系統(tǒng)根據(jù)反饋信號(hào)控制液壓系統(tǒng)的各閥組。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述加載系統(tǒng)單元包括依次相連的第二液壓泵、第三電磁換向閥、比例減壓閥及第四單向閥，所述比例減壓閥連接所述第三電磁換向閥的b口，所述第四單向閥與加載液壓缸的進(jìn)油腔連接，加載液壓缸的回油腔連通油箱。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述加載液壓缸的回油腔連接并聯(lián)的二位二通電磁換向閥和帶第二整流板的可調(diào)節(jié)流閥，所述可調(diào)節(jié)流閥及二位二通電磁換向閥連接到三位四通電磁換向閥，在所述油箱和第一過濾器的出油口之間設(shè)置第一電磁溢流閥。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，在所述第四單向閥出油口與油箱之間連接有相互串聯(lián)的可調(diào)節(jié)流閥、截止球閥及比例溢流閥，所述比例溢流閥與可調(diào)節(jié)流閥、截止球閥并聯(lián)，所述第三電磁換向閥的t口和油箱之間連接第二電磁溢流閥。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述高壓沖擊負(fù)載單元包括依次相連的空壓機(jī)、空氣過濾器、及氣閥，氣閥連通氣液增壓缸的大腔，所述氣液增壓缸的小腔與第二過濾器連通。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述電氣測(cè)控系統(tǒng)包括用于測(cè)量加載液壓缸的加載力的力傳感器，用于測(cè)量所述加載液壓缸活塞位移的位移傳感器，三個(gè)壓力傳感器，兩個(gè)流量傳感器，數(shù)據(jù)采集卡及工控機(jī)，三個(gè)壓力傳感器分別安裝于所述第一液壓泵出口、被測(cè)液壓缸進(jìn)油口及加載液壓缸進(jìn)油口，所述兩個(gè)流量傳感器分別安裝于被測(cè)液壓缸進(jìn)油口和加載液壓缸進(jìn)油口，所述各壓力傳感器、各流量傳感器及位移傳感器采集的信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡反饋至工控機(jī)，工控機(jī)根據(jù)反饋信號(hào)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸出至各比例閥、伺服閥及電磁閥。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，在所述被測(cè)液壓缸和加載液壓缸的進(jìn)油口處均設(shè)置蓄能器。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述第一、第二液壓泵的出口均設(shè)置單向閥。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述第一液壓泵出油口連接第一過濾器，所述第一過濾器連接于第一液壓泵出口的單向閥與所述第二電磁換向閥的p口之間，所述第二液壓泵的出油口設(shè)置第二過濾器，第二過濾器的出油口連接所述第二液壓泵出口的單向閥。

本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)，其中，所述試驗(yàn)臺(tái)本體還包括導(dǎo)軌和在所述導(dǎo)軌上滑動(dòng)的滑塊，所述滑塊和對(duì)接機(jī)構(gòu)之間設(shè)置力傳感器，所述力傳感器連接到所述數(shù)據(jù)采集卡。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：采用上述方案后，由于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括液壓泵及三組進(jìn)液閥組，采用三組調(diào)速閥配合實(shí)現(xiàn)較寬的調(diào)速范圍，實(shí)現(xiàn)的最高速度與最低速度之比可達(dá)5000，并且通過電氣測(cè)控系統(tǒng)實(shí)行速度閉環(huán)控制提高了調(diào)速精度，可以實(shí)現(xiàn)速度、壓力等因素變化時(shí)液壓缸特性的測(cè)試；

另外，由于本發(fā)明的液壓系統(tǒng)采用加載泵單獨(dú)供油、比例溢流閥與比例減壓閥配合調(diào)壓以及蓄能器穩(wěn)壓，減緩了油液壓縮性對(duì)加載力的不利影響，有效保證了加載力的連續(xù)性和穩(wěn)定性；采用可調(diào)節(jié)流閥克服低壓時(shí)比例溢流閥和比例壓力閥調(diào)節(jié)死區(qū)對(duì)加載力穩(wěn)定性的不利影響；

還有，本發(fā)明的加載系統(tǒng)不僅可以通過調(diào)整負(fù)載端比例溢流閥的電壓實(shí)現(xiàn)各類波形沖擊負(fù)載的施加，而且系統(tǒng)中包含了一套氣液增壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載壓力的提升，通過氣液增壓缸活塞位移的反饋控制，可方便快捷地調(diào)整沖擊載荷的壓力；

再有，本發(fā)明的測(cè)控系統(tǒng)提供了多種工作模式測(cè)試與控制并行的集成功能，覆蓋了試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)的基本和特殊的測(cè)控需求，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)液壓缸和滑動(dòng)導(dǎo)軌特性測(cè)試以及直線運(yùn)動(dòng)控制的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)的液壓系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)包括試驗(yàn)臺(tái)本體的電氣測(cè)控系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明一種工程機(jī)械液壓缸動(dòng)態(tài)性能綜合測(cè)試平臺(tái)包括試驗(yàn)臺(tái)本體、液壓系統(tǒng)及電氣測(cè)控系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元、加載系統(tǒng)單元及高壓沖擊負(fù)載單元，如圖1所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元包括第一液壓泵2、第一過濾器6及三組進(jìn)液閥組，第一進(jìn)液閥組包括依次相連的第一電磁換向閥10、小通徑比例調(diào)速閥11以及第一單向閥，第二進(jìn)液閥組由依次相連的第二電磁換向閥14、大通徑比例調(diào)速閥12、第一整流板13及第二單向閥17組成；第三進(jìn)液閥組包括依次相連的壓力補(bǔ)償器15、伺服閥16以及第三單向閥，第一液壓泵2出油口經(jīng)第一過濾器6與三組進(jìn)液閥組相連，其中第一過濾器6的出油口連接第二電磁換向閥14的p口，第一整流板13連接第二電磁換向閥14的a口，壓力補(bǔ)償器15設(shè)置于伺服閥16的a口、p口之間，壓力補(bǔ)償器15另一端與第一電磁換向閥10的b端口連接，三組進(jìn)液閥組的出油口連接被測(cè)液壓缸21的進(jìn)油口，由于進(jìn)液閥組由并聯(lián)的比例調(diào)速閥和伺服閥控制進(jìn)入被測(cè)液壓缸的油液流量，從而使被測(cè)液壓缸的前進(jìn)速度可調(diào)范圍較寬；加載系統(tǒng)單元包括依次相連的第二液壓泵42、第二過濾器44、第三電磁換向閥40、比例減壓閥37、第四單向閥，第二過濾器44的出油口連接第三電磁換向閥40的t口，比例減壓閥37連接第三電磁換向閥40的b口，第四單向閥與加載液壓缸29的進(jìn)油腔連接，可調(diào)節(jié)流閥33、截止球閥34、比例溢流閥35、第二電磁溢流閥41連接在進(jìn)油路的旁路，在第四單向閥出油口與油箱之間連接有相互串聯(lián)的可調(diào)節(jié)流閥33、截止球閥34及比例溢流閥35，比例溢流閥35與可調(diào)節(jié)流閥33、截止球閥34并聯(lián)，第二電磁溢流閥41連接在第三電磁換向閥40的t口和油箱1之間；高壓沖擊負(fù)載單元包括空壓機(jī)45、空氣過濾器46、氣閥47及氣液增壓缸48，由空壓機(jī)45產(chǎn)生的壓縮空氣依次通過空氣過濾器46、氣閥47進(jìn)入氣液增壓缸48的大腔，氣液增壓缸48的小腔與第二過濾器44連通，加載液壓缸回油腔連接并聯(lián)的二位二通電磁換向閥36和帶第二整流板38的可調(diào)節(jié)流閥39，可調(diào)節(jié)流閥39及二位二通電磁換向閥36連接到三位四通電磁換向閥40，在油箱1和第一過濾器6的出油口之間設(shè)置第一電磁溢流閥5。

具體工作模式如下：系統(tǒng)控制電源啟動(dòng)后，第一液壓泵2、第二液壓泵42啟動(dòng)，經(jīng)被測(cè)液壓缸21及加載液壓缸29回流的液壓油分別經(jīng)電磁溢流閥5、41回油箱1，其中快速模式工作過程如下：第一電磁溢流閥5中的電磁鐵y1得電，第一液壓泵2出油經(jīng)第一液壓泵2出油口的單向閥、第一過濾器6、第二電磁換向閥14經(jīng)第一整流板13進(jìn)入大通徑比例調(diào)速閥12，輸出的液壓油再經(jīng)第一整流板13、第二單向閥17進(jìn)入被測(cè)液壓缸21；低速模式工作過程：第一電磁換向閥10的y3b端得電，第一液壓泵2出油經(jīng)第一液壓泵2出油口的單向閥、第一過濾器6、第一電磁換向閥10右位進(jìn)入小通徑比例調(diào)速閥11，再經(jīng)第一單向閥進(jìn)入被測(cè)液壓缸21；極低速模式工作過程：第一電磁換向閥10的y3a端得電，第一液壓泵2出油經(jīng)第一液壓泵2出油口的單向閥、第一過濾器6、第一電磁換向閥10左位、壓力補(bǔ)償器15進(jìn)入伺服閥16，伺服閥16輸出的液壓油經(jīng)第三單向閥進(jìn)入被測(cè)液壓缸21。

對(duì)于上述三種速度工作模式，加載系統(tǒng)單元的第二液壓泵42出油，第三電磁換向閥40的y6b端得電，油液經(jīng)過第二過濾器44、第三電磁換向閥40、比例減壓閥37、第四單向閥進(jìn)入加載液壓缸29；加載液壓缸29左腔出油經(jīng)二位二通電磁換向閥36、第三電磁換向閥40右位、第二電磁溢流閥41回油箱。在回程階段，加載系統(tǒng)單元的第二液壓泵42出油仍然經(jīng)過第二過濾器44、第三電磁換向閥40、比例減壓閥37、第四單向閥進(jìn)入加載液壓缸29；而加載液壓缸29左腔出油經(jīng)第二整流板38、可調(diào)節(jié)流閥39以及第三電磁換向閥40右位回油箱1；與此同時(shí)，第二電磁換向閥14的y4a端得電，第二單向閥17反向開啟，油液自被測(cè)液壓缸21經(jīng)過第二單向閥17、第一整流板13、小通徑比例流量閥12、第二電磁換向閥14左位，再由散熱器7、第三過濾器4回油箱1。由于回程階段可調(diào)節(jié)流閥39提供背壓，保證了被測(cè)液壓缸21回程的平穩(wěn)性。

進(jìn)行中低壓(25mpa以下)沖擊負(fù)載實(shí)驗(yàn)時(shí)，關(guān)閉氣閥47，按指定波形調(diào)整比例溢流閥35的輸入電壓，即可實(shí)現(xiàn)各類形狀沖擊負(fù)載的施加；進(jìn)行高壓沖擊負(fù)載實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開氣閥47，按指定波形調(diào)整比例溢流閥35的輸入電壓，通過氣液增壓缸48活塞位移的反饋控制，即可實(shí)現(xiàn)各類形狀高壓沖擊負(fù)載的施加。

為了抑制在封閉空間內(nèi)由于油液壓縮性導(dǎo)致的加載力不連續(xù)，第二液壓泵42持續(xù)不斷地向加載液壓缸29輸出油液，由比例溢流閥35和比例減壓閥37配合調(diào)節(jié)加載液壓缸29進(jìn)油腔的壓力。由于比例溢流閥35和比例減壓閥37在低壓時(shí)存在調(diào)節(jié)死區(qū)等壓力非線性特點(diǎn)，設(shè)置可調(diào)節(jié)流閥33和截止閥34實(shí)現(xiàn)低壓時(shí)壓力穩(wěn)定連續(xù)可調(diào)。在被測(cè)液壓缸21和加載液壓缸29的進(jìn)油口處均設(shè)置蓄能器18、30，減少壓力脈動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

第一、第二液壓泵2、42的出口均設(shè)置單向閥，其作用在于防止高壓油液倒流，防止液壓泵被損壞。

由于第一、第二整流板13、39的設(shè)置，當(dāng)流體反向時(shí)整流板確保油液從流量閥的固定進(jìn)口端進(jìn)入閥體。

如圖1所示，電氣測(cè)控系統(tǒng)在第一液壓泵2出口、被測(cè)液壓缸21進(jìn)油口和加載液壓缸29進(jìn)油口分別安裝有一壓力傳感器8、19和31及一壓力表9、20、32，在被測(cè)液壓缸21進(jìn)油口和加載液壓缸29進(jìn)油口分別安裝一流量傳感器，在加載液壓缸29內(nèi)部安裝高精度磁致位移傳感器28，上述各壓力傳感器、各流量傳感器及位移傳感器采集的壓力、流量與位移信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡反饋至控制系統(tǒng)。

如圖2所示，試驗(yàn)臺(tái)本體由測(cè)試油缸、加載液壓缸、對(duì)接機(jī)構(gòu)、滑塊、導(dǎo)軌等組成，如圖1所示，被測(cè)液壓缸21的柱塞與加載液壓缸29的活塞由對(duì)接機(jī)構(gòu)24可靠連接，對(duì)接機(jī)構(gòu)24與加載液壓缸21之間安裝輪輻式力傳感器25，位移傳感器28的導(dǎo)向部件與加載液壓缸29的活塞相連；壓力補(bǔ)償器15保持伺服閥16進(jìn)出油口前后壓差恒定，在無法預(yù)知負(fù)載變化的情況下仍能保持輸出流量恒定。上述的壓力傳感器8、19、31，流量傳感器，位移傳感器28輸出信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集卡模擬量輸入接口連接，小通徑比例流量閥11、大通徑比例流量閥12、伺服閥16、比例溢流閥35及比例減壓閥37的驅(qū)動(dòng)板模擬量輸入接口均與數(shù)據(jù)采集卡模擬量輸出接口連接；限位開關(guān)22、27，行程開關(guān)23、26輸出接口通過中間繼電器與數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字量輸入接口連接；各電磁鐵y1、y2、y3a、y3b、y4a、y4b、y5、y6a、y6b輸入接口通過中間繼電器與數(shù)據(jù)采集卡數(shù)字量輸出接口連接。

工控機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡輸出模擬信號(hào)至比例閥或伺服閥驅(qū)動(dòng)板(放大器)，輸出數(shù)字量信號(hào)至電磁閥組，從而控制閥組驅(qū)動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)。被測(cè)液壓缸驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)接機(jī)構(gòu)通過拉壓力傳感器牽引滑塊沿導(dǎo)軌作直線運(yùn)動(dòng)，安裝于對(duì)接機(jī)構(gòu)與加載缸活塞桿之間的輪輻式力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量加載力的大小，力信號(hào)、位移信號(hào)、壓力信號(hào)及流量信號(hào)經(jīng)濾波處理后輸送至數(shù)據(jù)采集卡，然后傳遞至工控機(jī)進(jìn)行后臺(tái)處理。為了保證試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行的安全性，設(shè)置行程開關(guān)和限位開關(guān)。當(dāng)試驗(yàn)臺(tái)完成一次測(cè)量，行程開關(guān)觸發(fā)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡輸入工控機(jī)，電機(jī)停止運(yùn)行，程序停止采集信號(hào)。工控機(jī)對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行分析處理，存盤并編輯打印報(bào)告。

工控機(jī)通過軟件控制面板操控，軟件控制面板的設(shè)計(jì)既考慮動(dòng)態(tài)測(cè)量的實(shí)時(shí)性要求，而且能夠方便操作。為此，軟件設(shè)置四種工作模式，即快速模式、低速模式、極低速模式、回程模式。面板設(shè)置停止和復(fù)位按鈕，對(duì)快速模式、低速模式和極低速模式三種模式設(shè)置二級(jí)參數(shù)輸入彈出面板，根據(jù)指令曲線設(shè)定跟蹤速度(常值、斜坡、三角波、正弦信號(hào)等類型)、加載缸壓力(常值、斜坡、三角波、正弦信號(hào)等類型)。各種模式實(shí)時(shí)顯示活塞位移、速度、加速度、力、壓力、流量等信號(hào)曲線。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)系統(tǒng)采集的數(shù)字量信號(hào)及模擬量信號(hào)不在正常范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)切斷主電源使液壓系統(tǒng)停止運(yùn)行，在測(cè)控面板彈出告警窗口并顯示故障類型，給出故障部位及元器件，便于檢測(cè)與維修。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。