閉式液壓伺服加載系統(tǒng)、液壓裝置以及加載設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓加載設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種閉式液壓伺服加載系統(tǒng)、液壓裝置以及加載設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在試驗機行業(yè)，為了分析試件(包括金屬、非金屬、土壤、巖石等)在接受外來載荷情況下應(yīng)力、應(yīng)變的變化情況，通常對試件有按力(應(yīng)力)伺服加載和按變形(應(yīng)變)伺服加載兩種方式。根據(jù)加載的原理，又可分為下述的兩種加載方法。
[0003]—種是電氣伺服加載，它是利用伺服電機、減速器、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌等機構(gòu)，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，對試件加載(包括拉、壓)。
[0004]第二種形式是利用油栗電機組，提供具有一定壓力和一定流量的液壓油，通過調(diào)節(jié)伺服閥開口，將壓力油供給加載作動器(油缸)，并將連接在加載作動器上的傳感器變化的數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，閉環(huán)智能控制試驗系統(tǒng)再對試件加載過程進行控制，因而獲取試驗的必要數(shù)據(jù)。這種形式，通常稱為電液伺服加載系統(tǒng)。
[0005]電液伺服加載系統(tǒng)屬于節(jié)流調(diào)速的范疇。供油方式采用的是開式油源:它需要油栗機組，需要價格高昂的伺服閥、溢流閥等其他若干液壓閥，需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的閥塊，需要眾多的液壓輔件，需要冷卻系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，體積相對龐大，工作過程中油源始終保持設(shè)定的壓力和油栗額定的流量。在針對不同的試驗條件下，免不了溢流，存在壓力、流量過剩的問題，因此造成了能耗過高、系統(tǒng)發(fā)熱量大的缺點，同時也增加了使用成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于要提供一種不存在壓力、流量過剩、能耗低且發(fā)熱量少的閉式液壓伺服系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，還在于要提供一種基于上述閉式液壓伺服系統(tǒng)的液壓裝置以及加載設(shè)備。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供了一種閉式液壓伺服加載系統(tǒng)，其包括:作動器，具有無桿腔、與所述無桿腔相對的有桿腔以及活塞桿；液壓模組，用于驅(qū)動所述作動器，其包括電機、由所述電機驅(qū)動的雙向油栗、液控單向閥以及油箱，所述雙向油栗的一個油口通過第一油路與所述無桿腔連通，另一油口通過第二油路與所述有桿腔連通，所述液控單向閥的進油口與所述油箱相通，出油口接入所述第二油路，控制油口接入所述第一油路；傳感模組，用于對所述作動器運動信號的采集與傳遞；控制模組，用于對所述傳感模組的信號進行處理，并反饋控制所述液壓模組。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述液壓模組還包括一比例溢流閥，所述比例溢流閥的溢油口與所述油箱相通，輸油口接入所述第一油路，控制口與所述控制模組電連接。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述第一油路設(shè)有單向節(jié)流閥，液壓油從所述雙向油栗流向無桿腔時經(jīng)過所述單向節(jié)流閥的節(jié)流通道，反之流經(jīng)所述單向節(jié)流閥的單向通道。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述傳感模組包括負(fù)荷傳感器，用于檢測所述活塞桿處的負(fù)載，并將采集的信號反饋給所述控制模組。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述傳感模組包括位移傳感器，用于檢測所述活塞桿的位置變化，并將采集的信號反饋至所述控制模組。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述控制模組包括伺服控制器，所述伺服控制器對所述電機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)進而控制液壓油流量，對所述比例溢流閥進行溢流壓力設(shè)定進而控制所述作動器的最大載荷。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電機采用變頻電機。
[0015]本發(fā)明提供了一種液壓裝置，其包括支座、電機、聯(lián)軸器、雙向油栗、油箱、閥板以及液壓閥組，所述電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與所述雙向油栗相連，所述雙向油栗置于所述油箱內(nèi)，所述油箱下端具有用于給所述油箱新注或更換液壓油的進排油口，所述閥板覆蓋于所述油箱上方，其具有延伸至所述油箱內(nèi)部的系統(tǒng)泄油口和油栗進出油口，所述液壓閥組安裝于所述閥板上。
[0016]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述液壓閥組包括比例溢流閥、單向節(jié)流閥以及液控單向閥。
[0017]本發(fā)明還提供了一種加載設(shè)備，其包括作動器、傳感模組、控制模組以及如上所述的液壓裝置，所述作動器具有有桿腔和無桿腔，所述閥板還設(shè)有兩個分別連接所述有桿腔和無桿腔的接口。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明閉式液壓伺服加載系統(tǒng)不需要價格高昂的伺服閥，但同樣可以伺服加載，而且不需要體積龐大的伺服油源，更不需要大流量的液壓油、眾多的液壓閥件、液壓輔件，成本大為降低；系統(tǒng)的加、卸載過程完全由電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向來控制，液控單向閥能夠有效地實現(xiàn)加載補油與卸載泄油，系統(tǒng)不存在流量和壓力過剩，不存在溢流，發(fā)熱量少。
[0019]本發(fā)明液壓裝置和加載設(shè)備采用的液壓閥少且整體結(jié)構(gòu)緊湊，油箱小而且利用率高，工作可靠、成本低廉。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明閉式液壓伺服加載系統(tǒng)的原理示意圖；
圖2是本發(fā)明液壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。
[0022]圖1示出了本發(fā)明閉式液壓伺服加載系統(tǒng)的原理示意圖。如圖1所示，本發(fā)明閉式液壓伺服加載系統(tǒng)包括作動器110、液壓模組120、傳感模組130以及控制模組140。
[0023]作動器110具有無桿腔111、與所述無桿腔111相對的有桿腔112以及活塞桿113。
[0024]液壓模組120用于驅(qū)動所述作動器110，其包括電機121、由所述電機121驅(qū)動的雙向油栗122、液控單向閥123、油箱124、比例溢流閥127以及單向節(jié)流閥128。
[0025]所述雙向油栗122的第一油口 122a通過第一油路125與所述無桿腔111連通，第二油口 122b通過第二油路126與所述有桿腔112連通，雙向油栗122采用齒輪油栗，因為齒輪油栗具有可逆性，正反轉(zhuǎn)都可以實現(xiàn)輸出液壓油。
[0026]電機121采用變頻電機，可輕易實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，可在大幅度范圍內(nèi)變速，控制簡便、可靠，而且價格相對低廉，變頻電機與雙向油栗122采用鼓形齒輪聯(lián)軸器連接，以補償加工和裝配帶來的偏移或偏轉(zhuǎn)。
[0027]液控單向閥123的進油口 123a與所述油箱124相通，出油口 123b接入所述第二油路126，控制油口 123c接入所述第一油路125。作動器110加載時，系統(tǒng)油路需要補油，液控單向閥123打開其從進油口 123a至出油口 123b的方向上的油路，液壓油從油箱124補入系統(tǒng)油路中；作動器110卸載時，系統(tǒng)油路需要泄油，液控單向閥123打開其從出油口123b至進油口 123a方向上的油路，液壓油從系統(tǒng)油路泄入油箱124中。
[0028]比例溢流閥127的溢油口 127a與所述油箱124相通，輸油口 127b接入所述第一油路125，控制口 127c與所述控制模組140電連接。具體地，比例溢流閥127接在雙向油栗122的第一油口 122a處，不管是對無桿腔111還是對有桿腔112加載，壓力均由它來控制，系統(tǒng)確定目標(biāo)載荷之后，控制模組140就給予比例電磁溢流閥2相應(yīng)的工作電流，且該工作電流能夠靈活地設(shè)置和調(diào)節(jié)。
[0029]液壓油從所述雙向油栗122流向無桿腔111時經(jīng)過所述單向節(jié)流閥128的節(jié)流通道128a，反之流經(jīng)所述單向節(jié)流閥128的單向通道128b，使節(jié)流調(diào)速范圍成幾何級級數(shù)增加，大大擴展了調(diào)速范圍，特別適應(yīng)低速加載要求。單向節(jié)流閥128有兩個功能實現(xiàn)的過程，一是無桿腔111加載時通過手動調(diào)節(jié)節(jié)流通道128a的開口，可以改變作動器110的加載速度，同時電機121改變轉(zhuǎn)速也可以改變加載速度，兩級調(diào)速擴大了加載調(diào)速范圍，能夠進行更大范圍的試驗；二是卸載時，節(jié)流通道128a不起作用，單向通道128b能夠令液壓油順暢的回流。
[0030]傳感模組130用于對所述作動器110運動信號的采集與傳遞，其包括負(fù)荷傳感器131和位移傳感器132。所述負(fù)荷傳感器131用于檢測所述活塞桿113處的負(fù)載，并將采集的信號反饋給所述控制模組140 ;所述位移傳感器132用于檢測所述活塞桿113的位置變化，并將采集的信號也反饋至所述控制模組140。
[0031]控制模組140用于對所述傳感模組130的信號進行處理，并反饋控制所述液壓模組120，其包括伺服控制器141，所述伺服控制器141通過第一控制線路142對所述電機121進行