[发明专利]一种凸轮柱塞式液压高频高压脉冲冲击试验装置及方法

说明书

一种凸轮柱塞式液压高频高压脉冲冲击试验装置及方法，包括液压泵站、容积调节器、变频电机、减速机、凸轮、惯性飞轮和脉冲柱塞泵，在减速机输出轴上的凸轮作用下，带动柱塞作往复运动，产生并输送脉冲冲击压力，并通过惯性飞轮储能实现工率回收。脉冲柱塞泵的油液容腔经油路管线分别与多种被测试件的油液容腔和容积调节器的油液容腔贯通密闭相连，油路管线上设有压力表和与计算机相连的传感器；通过脉冲器柱塞对完全密闭的容腔总体积v按冲击频率转速n转动上下往复运动，使液压油容腔总体积的压缩量dv交替变化，形成密封容腔压力dp的变化，从而实现高频高压脉冲冲击油压的脉冲冲击试验，其结构简单，操作方便，测试效果好，节能。

技术领域

本发明涉及一种一种凸轮柱塞式液压高频高压脉冲冲击试验装置及方法，尤其适用于多种液压元件系统或结构装置进行液压高频、高压脉冲冲击试验，以测试其耐受能力疲劳寿命。

背景技术

液压元件如：油缸及种密封、软管、硬管、及其各种接头等，为保证液压元件使用的可靠性，往往需要对其进行液压高频高压脉冲冲击试验。一些重要的结构件装置等也需要进行振动冲击载荷的耐压疲劳试验，如液压挖掘机的油缸，其工作用力变化极大，额定工作压力一般最高设定38MPa，但瞬时冲击压力可能达到70-100MPa，其密封及油缸内的零部件组合的可靠性就需要通过液压冲击试验来验证；液压软管、硬管，尤其是工程汽车、高铁、航空、军工等高端产品的油路和气路，包括弯曲管的耐压疲劳冲击、可靠性及寿命考核就显得十份重要。此外对一些重要的机架、平台结构，如飞机、高铁、车辆、汽车的大梁等结构件就需要进行施以振动冲击的抗压及疲劳试验。上述液压高压脉冲试验主要有两种形式，一种是完全在油压系统内实现的高低压切换的冲击试验，另一种需要将交变的压力油传递液压能，产生活塞的周期振动，并以振动冲击的方式输出。

目前液压脉冲冲击试验装置一般都是利用电磁换向阀或比阀、伺服阀施压于被测试件的切换来实现液压油的压力脉冲，但由于目前电磁铁最高换向频率为240次/分左右，压力油在试验压力0-Pmix间切换，受压力或方向阀口的转换响应时间等因素影响，能实现的脉冲冲击频率最多也就是120次/分左右，而此类试验装置多由液压泵、换向阀、流量阀、溢流安全阀等组成，在这种液压系统中，显然限制了脉冲的频率，系统由泵连续供油通过阀实现流动方向变化和高低压的切换压力的建立，压力冲击、脉冲的实现。该液压系统完全遵守液压传动的基本理论泵原理，即:

1)巴斯卡定律，2)液流变化尊循连续性方程，3)符合动能、压力能、位能(包括阻力损失)的广义佰努力定理，即i为常数，4)液压传动的介质油其体积假定是不可压缩的。

据此理论系统密闭容腔中的压力油在高低压转换中将通过节流负载或对外做功，负载消耗能量严重，如一较大的油缸，其密闭容腔较大，在冲击过程中将损耗较大功率，并造成系统严重发热。对于振动试验对外虽有做功损耗能量，但液压系统的切换仍有很大的比例的功率消耗。虽然现代液压振动技术在理论和实践上近代有了很大的发展，如各种类型的液态振动器，液压锤等，但均不适用于高频脉冲试验，因此急需一种即节能又能实现高频高压的脉冲冲击试验装置。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、节能、试验效果好的凸轮柱塞式液压高频高压脉冲冲击试验装置及方法。

技术方案：本发明的凸轮柱塞式液压高频高压脉冲冲击试验装置，包括动力装置、液压泵站、容积调节器、计算机、传感器和压力表，所述的动力装置包括变频电机、减速机、凸轮、惯性飞轮和脉冲柱塞泵，所述变频电机连接减速机，减速机的输出轴上依次设置凸轮和惯性飞轮，所述凸轮的顶部经滚轮与脉冲柱塞泵的柱塞相连，在减速机输出轴的作用下作往复运动，向脉冲柱塞泵内推送脉冲冲击压力；所述的脉冲柱塞泵的油液容腔经油路管线分别与对被测试件作功的油液容腔和容积调节器的油液容腔贯通密闭相连，相连的油路管线上设有压力表和与计算机相连的传感器；所述的液压泵站包括比例电磁阀、液压泵和溢流阀，比例电磁阀的两个出口与容积调节器有杆腔和无杆腔相连的管路上分别设有截止阀Z₁、Z₂。