一种液压油有效体积弹性模量检测装置的制作方法

1.本技术涉及液压油弹性模量检测的技术领域，具体而言，涉及一种液压油有效体积弹性模量检测装置。


背景技术：

2.目前液压系统广泛应用于各类机械装备中，作为工作介质液压油的有效体积弹性模量表征了系统的刚性，是影响系统动态性能的重要参数之一。正是由于具备可压缩性，通常将油液视作液压系统中的弹簧。油液弹性模量是一个动态量，影响因素多，变化复杂，是个难于确定的软参数。如何准确获得弹性模量参数，一直是液压领域基础研究的热点，对液压系统特别是动态响应和稳定性要求高的系统设计与分析具有重要意义。
3.液压油的弹性模量作为液压控制系统的一个重要物理参数相关研究长期受到国内外学者的关注，开展了大量工作，取得了重要进展。而现有技术中，早在上世纪研究人员便开始尝试对油液体积弹性模量进行测量，并通过改变压力以得到弹性模量的变化特性。
4.例如：cn206057097u公开了一种液压油有效体积弹性模量测量机，该测量机通过安装柱左端设置的光栅，该测量机能够测量单位体积的液压油在加压状态下的应变从而计算液压油弹性模量的测量机。此外， cncn206845590u公开了一种液压油体积弹性模量的检测装置，该装置通过旋转加力丝杆，记录压力的改变值、加力丝杆转动的角度，并结合加压活塞的直径则能迅速的计算出液压油体积弹性模量。然而，这两种弹性模量测量机均为机械式结构，无法满足高精度测量的需要，且不能及时连续准确的动态不间断测量。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于：现有液压油有效体积弹性模量检测装置在液压油有效体积弹性模量检测时，测量方式单一，存在不能及时连续准确的动态不间断测量，且适用范围有限，不能同时适用于低压力区检测和较高的压力细分测量，测量的连续性和可靠性差，同时测量的分辨率和可靠性有待提高。
6.本技术的技术方案是提供了一种液压油有效体积弹性模量检测装置，该装置包括：进油口单元、伺服加载装置、测试腔单元和出油口单元，
7.所述进油口单元包括由进油管线依次连接的电磁换向阀、进油口电磁球阀，所述进油口单元与密闭的测试腔单元上侧壁通过进油管线贯通；
8.所述伺服加载装置包括位移传感器、加载杆、伺服电机、支架，
9.所述支架包括两块相同的竖直相对且平行的侧板、支架顶板和支架底板，所述支架顶板两端分别与两个侧板顶端连接，所述支架底板两端分别与两个侧板底端连接；
10.所述伺服电机设置于支架顶端；所述加载杆贯穿支架顶端并在顶端与伺服电机连接，加载杆的另一端与所述测试腔单元连接；
11.所述位移传感器分别设置于所述支架和所述加载杆上；
12.所述测试腔单元为密闭腔体，设置于加载杆底部；
13.所述出油口单元包括出油口电磁球阀，其连接测试腔单元的出油口管线，沿出油方向设置出油口电磁球阀。
14.进一步地，所述加载杆包括弹性连轴器和丝杠；
15.所述弹性连轴器为柱体结构，所述弹性连轴器位于加载杆上部，其上部贯穿支架支架顶板与所述伺服电机底部连接；
16.所述丝杠为带螺纹的螺杆，竖直设置于所述支架上端。
17.进一步地，所述测试腔单元设置于所述支架11内底端的两侧板之间，其顶端与加载杆底端连接，底端与所述支架11底板上表面接触。
18.进一步地，所述位移传感器成对并沿丝杠移动方向上相对设置。
19.进一步地，所述位移传感器为光栅尺位移传感器，最小位移刻度为 0.001mm。
20.进一步地，所述加载杆还包括：导轨、轴承、滑块、螺母，
21.所述滑块成对设置于支架的侧板内壁并与侧板内壁设置的导轨活动连接，滑块分别朝轴方向的侧壁与平板固定连接，丝杠上设置的螺母与所述平板固定连接，所述螺母与所述丝杠螺纹段活动连接。
22.进一步地，所述导轨沿所述侧板内侧竖直向下设置。
23.进一步地，所述加载杆底板至平板的螺纹段之间通过多个支撑杆连接。
24.进一步地，所述的弹性模量检测装置还包括：压力传感器和温度传感器，
25.所述压力传感器和所述温度传感器都设置于测试腔单元内，通过线缆分别与设置于支架外侧壁的压力传感器和温度传感器的显示端连接。
26.本技术的有益效果是：
27.(1)该装置适用于低压力区检测，油液有效体积弹性模量在低压区较为敏感，随压力的变化较为明显，本装置基于伺服电机加载，对加载杆位移、速度调节的连续性和可靠性均高于液压加载系统，因此本装置能够更好应用于低压下弹性模量的测量。
28.(2)较高的压力细分
29.基于伺服电机加载,使加载杆位移控制分辨率和精度得到较大的提升,而测试腔内的油液压力由加载杆的位移决定。因此,加载杆的位移细分正比于测试腔内油液的压力细分。
30.(3)测量方式多样，能及时连续准确的动态不间断测量，且适用范围广泛，能同时适用于低压力区检测和较高的压力细分测量，并且提高了测量的连续性和测量的可靠性，在测量的分辨率提高的同时，可靠性进一步提高。
31.(4)采用位移传感器，采用光栅尺位移传感器，精度可达0.001mm，提高了液压油有效体积弹性模量的检测精度。
32.(5)整个装置整体结构简单，便于操作。
附图说明
33.本技术的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
34.图1是一种液压油有效体积弹性模量检测装置的整体结构示意图；
35.其中，1、电磁换向阀，2、位移传感器，3、弹性连轴器，4、丝杠， 5、伺服电机，6、测试
腔，7、压力传感器，8、温度传感器，9、电磁球阀。10、导轨，11、支架，13、轴承，14、滑块，15、螺母。
具体实施方式
36.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
37.在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
38.实施例1
39.如图1所示，本实施例提供了一种液压油有效体积弹性模量检测装置，该装置包括：进油口单元、伺服加载装置、测试腔单元和出油口单元，所述进油口单元包括由进油管线依次连接的电磁换向阀1和进油口电磁球阀91，所述进油管线为高压油管，所述进油口单元高压油管出油端口与密闭的测试腔单元上侧壁通过高压进油管线密封并贯通。同时开启电源开关，分别启动电磁换向阀1、进油口电磁球阀91以及出油口电磁球阀92，所述进油口电磁球阀91和出油口电磁球阀92由同一电源开关控制，同时开启或者关停，以使油口单元高压油管内油液朝密闭的测试腔单元的方向流入测试腔单元中的测试腔6内部，在流入油液充满测试腔6体积空间时，可以同时关闭进油口电磁球阀91和所述出油口单元中进油口电磁球阀92，出油口电磁球阀92设置在出油口沿高压油管管线的出油方向上，用于密闭测试腔6充满的油液。
40.该实施例中，所述伺服加载装置包括位移传感器2、加载杆、伺服电机5、支架11，所述支架11包括两块相同的竖直相对且平行的侧板、支架顶板和支架底板，所述支架顶板两端分别与两个侧板顶端连接，所述支架底板两端分别与两个侧板底端连接；构成所述伺服加载装置的支撑框架结构，所述支撑框架结构可以是金属钢制，也可以是木材制作。
41.该实施例中，如图1所示，所述伺服电机5设置于支架11顶端之上的中间位置，所述支架11顶端支撑所述伺服电机5；所述加载杆贯穿支架11顶端并在顶端与伺服电机5连接，加载杆的另一端与所述测试腔单元通过贯穿所述测试腔6竖直内壁的活塞加载压板连接，测试腔6顶部的活塞加载压板与测试腔6竖直方向的内壁密封并活动连接。所述测试腔6可以是竖直的圆柱形或竖直的方柱结构，此处采用圆形，面积为s 的端面作为活塞加载压板。
42.该实施例中，所述加载杆包括弹性连轴器3和丝杠4，所述弹性连轴器3为柱体结构，其直径尺寸稍大于圆柱形的所述丝杠4的直径，所述弹性连轴器3位于加载杆上部，其上部转轴处具有稍小的直径尺寸，此弹性连轴器3上部的转轴贯穿支架11上支架顶板，其出漏处与所述伺服电机5底部的转轴轴连。所述丝杠4为带螺纹的螺杆，竖直设置于所述支架11内的上端。
43.如图1所示，所述加载杆还包括：导轨10、轴承13、滑块14、螺母 15，所述滑块14成对设置于支架11的侧板内壁并与侧板内壁设置的导轨10竖直方向上下活动连接，两个滑块14分别朝轴方向的侧壁与一个平板固定连接，丝杠4上设置的螺母15与所述平板固定连接，而所述螺母15与所述丝杠4螺纹段活动连接，所述螺母15用于与所述两个滑块 14底端连接
的平板结构固定连接，所述两个滑块14底端连接的平板结构可以在丝杠4螺纹段上下移动。
44.该实施例中，所述导轨10沿所述每个侧板内侧竖直向下设置有至少一道轨道，导轨10的轨道数量根据压力大小、所述支架11内侧壁尺寸以及加载过程中的稳定性设定。
45.该实施例中，支架11顶内壁设置有固定所述轴承的固定支架，所述轴承13为圆柱形，竖直放置，设置于支架11顶部的固定轴承支架内，所述轴承13侧壁与固定轴承支架固定。所述轴承13上部与所述弹性连轴器3下部通过旋转的转轴连轴，其下部与所述丝杠4顶端轴固定连接。
46.该实施例中，所述加载杆底板至平板的螺纹段之间设置有多个竖向的支撑杆，并通过多个支撑杆连接加载杆底板与所述平板。
47.该实施例中，所述位移传感器分别设置于所述支架11和所述加载杆的平板上表面；所述位移传感器成对并沿丝杠4上下移动方向上相对设置，上端设置于所述支架11顶内壁，下端设置于竖直方向上平板的对应位置。
48.该实施例中，所述位移传感器为光栅尺位移传感器，最小位移刻度为0.001mm。
49.该实施例中，所述测试腔单元是密闭的测试腔6，设置于所述支架11内底端的两侧板之间所述加载杆的底部，其顶端与加载杆底端连接，底端与所述支架11底板上表面接触。
50.该实施例中，所述的弹性模量检测装置还包括：压力传感器7和温度传感器8，所述压力传感器7和所述温度传感器8都为电流控制的电子传感器，所述压力传感器7和所述温度传感器8测量端设置于测试腔单元内，通过线缆分别与设置于支架11外侧壁的压力传感器7和温度传感器8的显示端连接，分别显示测量时刻所测的压力和温度。
51.当在低压力区检测时，采用轴承13和滑块14与丝杠4配合加载，螺母15与所述平板固定，滑块14受伺服电机5驱动，沿导轨10竖直向下运动，给测试腔6顶端施加一个向下的压力，光栅尺位移传感器测量加载杆向下移动一定的位移时，压力传感器7和温度传感器8分别测得的此位移值时的压力和温度，油液有效体积弹性模量在低压区较为敏感，随压力的变化较为明显。
52.当在较高的压力细分测量时，采用启动弹性连轴器3和螺母15配合丝杠4细分加载，此时位移变化微小，基于伺服电机加载,使加载杆位移控制分辨率和精度得到较大的提升,而测试腔内的油液压力由加载杆的位移决定。因此,加载杆的位移细分正比于测试腔内油液的压力细分。
53.实施例2
54.该实施例还提供了一种液压油有效体积弹性模量检测方法，该方法的基本的原理是根据体积弹性模量定义，改变密闭容器内一定体积油液的压力，得到对应的体积变化量，进而计算出该状态下的体积弹性模量。即对于体积为“v”的油液，当压力增量
“△
p”时，体积变化
“△
v”，其体积弹性模量表示为：
[0055][0056]
进行弹性模量检测时，首先操作进油口的电磁换向阀1导通，引导系统内液压油通过电磁球阀9进入测试腔6，经出油口的电磁球阀9流出，进行测试油液的循环置换。待换油充分后，操作电磁换向阀1和电磁球阀9关闭，此时测试腔6将保持密封状态。然后可进行油液的压缩测试，该装置允许施行两点测量和动态测量两种测量方式：
[0057]
该实施例提供了一种液压油有效体积弹性模量的两点测量方法，具体包括以下步骤：
[0058]
步骤1、控制伺服电机驱动加载杆对测试腔6内油液加载预压缩；
[0059]
步骤2、传感器组记录此时测试腔内的压力p1、位移s1、温度t1；
[0060]
步骤3、控制伺服电机驱动加载杆对油液二次加载压缩；
[0061]
步骤4、传感器组再次记录测试腔内的压力p2、位移s2、温度t2；
[0062]
步骤5、根据
[0063][0064]
其中，s为加载杆与测试腔6内油液压缩时接触面积，计算出油液的有效体积弹性模量值。
[0065]
在本技术中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0066]
附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本技术的原理进行说明，并非意在对本技术进行限制。
[0067]
尽管参考附图详地公开了本技术，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本技术的应用。本技术的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本技术保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。