疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓控制系統(tǒng)分析范文

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摘要:針對(duì)當(dāng)前液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)工作時(shí)能源消耗大的不足，本文提出疲勞試驗(yàn)機(jī)的雙油泵液壓力源控制系統(tǒng)，通過液壓力源基本控制原理分析，設(shè)計(jì)疲勞機(jī)液壓控制系統(tǒng)及控制流程，本文設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)的雙油泵液壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加卸載頻率高，不但提高了工作效率還大大節(jié)省了能源。

關(guān)鍵詞:疲勞試驗(yàn)機(jī);雙油泵;液壓控制系統(tǒng)

1引言

疲勞試驗(yàn)機(jī)是一種主要用于在室溫狀態(tài)下，測(cè)定金屬及其構(gòu)件的疲勞性能、疲勞壽命，完成預(yù)制裂紋及裂紋擴(kuò)展等疲勞試驗(yàn)的機(jī)器。疲勞試驗(yàn)機(jī)一般都采用液壓動(dòng)力源，以往疲勞試驗(yàn)機(jī)主要是采用普通電機(jī)帶動(dòng)普通定量泵往工作油缸里輸油，通過調(diào)節(jié)閥(流量閥)或溢流閥(壓力閥)來調(diào)節(jié)動(dòng)力裝置的輸出壓力和動(dòng)作速度，優(yōu)點(diǎn)是維護(hù)簡(jiǎn)易，缺點(diǎn)是油泵始終在大流量出油導(dǎo)致液壓油溫升過高，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)必須采用冷卻設(shè)備才能連續(xù)運(yùn)行，能源消耗極大。本文主要介紹了疲勞試驗(yàn)機(jī)的一種雙油泵液壓力源系統(tǒng)和控制方法，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方法加卸載頻率高，大大提高了工作效率，同時(shí)大大節(jié)省能源。

2疲勞試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)的雙泵液壓控制系統(tǒng)的疲勞試驗(yàn)機(jī)，包括底座、立柱、上梁、移動(dòng)橫梁、橫梁驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳感器、工作平臺(tái)、油缸、活塞、油缸支架、雙泵液壓力源控制裝置。雙泵液壓力源控制裝置包括:油箱、兩個(gè)油泵、兩個(gè)伺服電機(jī)、兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。

3疲勞試驗(yàn)機(jī)的雙泵液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1雙油泵液壓力源裝置工作原理

雙泵液壓力源控制裝置包括:油箱、兩個(gè)油泵、兩個(gè)伺服電機(jī)、兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。工作時(shí)，將被測(cè)試件放置在工作平臺(tái)上，通過橫梁驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫梁上下移動(dòng)，調(diào)整好試驗(yàn)空間。疲勞試驗(yàn)機(jī)加卸載時(shí)，數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)根據(jù)疲勞機(jī)加載的目標(biāo)力值和疲勞機(jī)傳感器的實(shí)際信號(hào)，通過運(yùn)算，向兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送速度、轉(zhuǎn)矩指令，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器6通過調(diào)速電機(jī)5控制油泵4的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，對(duì)油缸進(jìn)油，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10通過調(diào)速電機(jī)9控制油泵8的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩對(duì)油缸回油。疲勞機(jī)的傳感器實(shí)時(shí)向數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)通過運(yùn)算向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器6和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器10發(fā)送速度、轉(zhuǎn)矩指令，如此完成一個(gè)閉環(huán)控制，執(zhí)行實(shí)際工作的需要。

3.2液壓力源

基本控制原理理想狀態(tài)下，調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)油泵，疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓油缸所需的壓力、流量與調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩符合所以調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)所需的壓力成正比。根據(jù)Q=n×q，可知調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)所需流量成正比。因此，只要?jiǎng)討B(tài)地調(diào)整調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，就能提供疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓油缸所需的壓力、流量。

3.3疲勞機(jī)液壓控制系統(tǒng)

控制流程本文的疲勞試驗(yàn)機(jī)在加卸載時(shí)，第一油泵加載到最大載荷時(shí)，馬上啟動(dòng)第二油泵進(jìn)行卸載，與以往一個(gè)油泵作為動(dòng)力源相比，大大縮短了疲勞機(jī)加卸載所需要時(shí)間，極大提高了疲勞試驗(yàn)機(jī)的加卸載荷頻率，因此極大的提高了工作效率。

4試驗(yàn)測(cè)試

以往疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓力源都是普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，比例溢流閥調(diào)整系統(tǒng)工作壓力，比例流量閥對(duì)油泵提供的壓力進(jìn)行分配，一部分壓力油提供給油缸，多余的壓力油經(jīng)比例溢流閥流回油箱，電機(jī)消耗的功大部分為無效功，這些無效功轉(zhuǎn)化為熱能通過壓力油經(jīng)比例溢流閥流回油箱，因此還需要安裝冷卻系統(tǒng)，從而導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)能量利用率低。本文設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)雙油泵液壓力源系統(tǒng)，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服油泵供油，只要?jiǎng)討B(tài)地調(diào)整調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，就能提供疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓油缸所需的壓力、流量，系統(tǒng)所需流量等于泵的流量，因此大大降低了功率損耗，從而更加節(jié)能。以往疲勞試驗(yàn)機(jī)是一個(gè)油泵作為動(dòng)力源，加載時(shí)油泵正轉(zhuǎn)向油缸進(jìn)油，卸載時(shí)需要由正轉(zhuǎn)停止后才開始反轉(zhuǎn)，油缸回油，完成一次加卸載需要更久的時(shí)間。本文的疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓力源采用雙油泵伺服控制系統(tǒng)，一個(gè)油泵進(jìn)油，一個(gè)油泵回油，在加卸載時(shí)，第一油泵加載到最大載荷時(shí)，馬上啟動(dòng)第二油泵進(jìn)行卸載，與以往一個(gè)油泵作為動(dòng)力源相比，大大縮短了加卸載所需要時(shí)間，極大提高了疲勞試驗(yàn)機(jī)的加卸載荷頻率，因此極大的提高了工作效率，本文設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)的頻率為3HZ，額定載荷為50噸。

5小結(jié)

本文設(shè)計(jì)的疲勞試驗(yàn)機(jī)雙油泵液壓力源系統(tǒng)，兩個(gè)油泵工作，大大縮短了疲勞試驗(yàn)機(jī)加卸載荷所需時(shí)間，極大地提高了疲勞試驗(yàn)機(jī)的加卸載荷頻率。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服油泵進(jìn)行加卸載，由于伺服電機(jī)能實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制液壓系統(tǒng)壓力和流量的目的，而且響應(yīng)速度很快，系統(tǒng)所需流量等于泵的流量，因此大大降低了功率損耗，從而更加節(jié)能。

參考文獻(xiàn)

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作者：王秀榮 單位：福建省計(jì)量科學(xué)研究院