一种流态与固态转换加压的电动液压装置及使用方法

1.本发明涉及电动液压装置领域，特别是涉及一种流态与固态转换加压的电动液压装置及使用方法，适用于加工工艺、蠕变实验，工程实际应用等多个方面。


背景技术：

2.目前，随着国内外基础科技不断发展，液压千斤顶技术不断更新换代。但液压千斤顶领域内始终存在油压千斤顶在使用时随着时间推移容易漏油漏压的问题。实际应用中漏油漏压会导致油压降低，液压千斤顶作用端应力减小，液压千斤顶无法提供持续准确的应力。


技术实现要素：

3.为了保证液压千斤顶在使用时能提供稳定应力输出，本发明设计出一种流态与固态转换加压的电动液压装置及使用方法，通过轻质高强钢性小球在油体呈现流态以及被电磁装置吸附成固结体实现流、固态转换加压的系统，即使在漏油漏压情况下油压降低仍能由钢性小球形成的高强固态整体抵住液压千斤顶的大活塞，提供液压千斤顶持续稳定的应力输出。不仅对于一般的液压装置应用领域适用，还能有效应用于需要维持恒定力输出的蠕变领域。
4.为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种流态与固态转换加压的电动液压装置，它包括液压装置，所述液压装置的内部设置有大油缸，大油缸的外围设置有小油缸；大油缸的内部设置有大活塞；大油缸的内部设置有能够产生电磁力的电磁装置；电磁装置与盛放在大油缸内底部的钢性小球通过电磁力控制吸附；小油缸的底端通过进油管与电控加压泄压控制端的电动泵相连，电动泵与油仓相连，油仓通过回油管与大油缸的底端相连；所述大油缸和小油缸的底端设置有复位螺栓。
5.所述大活塞的外部并位于大油缸的内部设置有密封圈，并通过密封圈防止大油缸中的油在装置启用时流入装置上部造成漏油漏压。
6.所述电磁装置包括位于大油缸内部的铁柱，铁柱上缠绕有电磁线圈，电磁线圈通过引线与电控加压泄压控制端的电磁装置控制开关相连。
7.所述小油缸与大油缸连通，加压时油从电控加压泄压控制端的油仓流入电动泵，再流入小油缸，再流入大油缸。
8.所述钢性小球由铁镍材料制成，其内部中空，轻质高强，具有可吸附性，会受到电磁装置的吸附作用。
9.所述大活塞的底端并位于电磁装置的顶端设置有隔磁板，隔磁板由隔磁材料制成，用于阻隔电磁装置产生的磁力对大活塞产生的影响，避免妨碍大活塞的稳定应力作用。
10.所述大油缸的内底部设置有拦截网，拦截网由不锈钢材料制成，其上分布小孔，能有效防止钢性小球在加压泄压过程中随油通过阀门流出或堵塞进油口。
11.所述电控加压泄压系统由油仓、电动泵、压力显数表、电源接口、电控加油开关、电
控回油开关和电磁装置控制开关组成；所述电控加油开关和电控回油开关通过加油回油阀门控制液压装置实现一般情况加压和泄压。
12.所述油仓为液压装置提供油；电动泵设于电控加压泄压系统，为加油回油提供动力源；
13.压力显数表显示电动液压装置的应力大小；
14.电源接口连接常用220v电压，为电动液压装置提供电源。
15.流态与固态转换加压的电动液压装置的使用方法，包括以下步骤：
16.步骤1：将电动液压装置置于预设位置，大活塞与接触面紧密贴合，并保证电动液压装置整体稳定；
17.步骤2：电动液压装置准备就绪后，打开电控加压泄压控制端的电控加油开关，控制电动液压装置开始工作，油仓中的油通过加油管向小油缸中流动，同时小油缸中的油流入大油缸，大活塞开始工作，实现一般情况加压；
18.步骤3：打开电磁装置控制开关，电磁装置通电产生电磁力，底部钢性小球在油的推动或浮力作用下与电磁装置的电磁力共同作用下吸附于油缸中部电磁线圈附近，并逐渐形成固结体抵在大活塞与大油缸底部之间，实现流固态转换加压；
19.步骤4：大油缸内油压逐渐增加，大活塞提供应力随之逐渐增加；当应力达到预期状态时，单向活塞关闭；大油缸内油压维持不变，大活塞受到油压与钢性小球形成的固结体共同作用达到稳定状态，关闭电控加油开关；
20.步骤5：打开电控加压泄压控制端的电控回油开关，关闭电磁装置控制开关，打开复位螺栓，大油缸内的油通过回油管流入油仓中，同时电磁装置停止通电，不再吸附钢性小球，流固态转换加压系统关闭；
21.setp6：钢性小球在自重与油的推动下，形成的固结体解散，回落到大油缸底部，大油缸中的油全部流入油仓，泄压完成，装置使用结束。
22.本发明有如下有益效果：
23.1.本发明即使在油仓漏油的情况下，加压装置扔能提供持续稳定的压力，客服了油缸常见的漏油漏压减少液压装置工作年限的问题，提高维持施加恒力的稳定性。
24.2.本发明钢性小球采用铁镍材料制成，内部中空，保证磁性小球的高强度同时减轻小球自身重量，令钢性小球吸附更紧密，固态转换形成的固结体能抵住大活塞。
25.3.本发明使用质量轻，高强度，体积小的磁性小球，使其在油中实现流态、固态转换。未受到电磁力作用时随油的流动呈现流态不会阻碍油的流入流出，受到电磁力作用后紧密吸附逐渐固结形成高强固态整体。
26.4.本发明电磁装置设置巧妙，在液压装置的“铁柱”上设置电磁线圈，并设置导线随电磁装置一起上下移动的“特殊通道”，并且不会漏油漏压，实现了基于电磁力的流态、固态转换加压系统的可行性。
27.5.本发明采用电磁装置通电时作为磁吸引磁端，可使钢性小球紧密吸附进而实现使其从流态到固态转换，电磁线圈外层涂抹环氧树脂防止氧化长久使用，可根据实际需要灵活调整电流大小控制电磁力强弱。
28.6.本发明在电磁装置上方设置隔磁板，可阻隔电磁线圈产生的磁力对大活塞产生的影响，避免妨碍大活塞的稳定应力作用。
29.7.本发明设置拦截网孔洞直径小于钢性小球，防止钢性小球随油流入油仓或堵塞进油出油管，装置使用得到保障。
附图说明
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
31.图1为本发明整体装置示意图。
32.图2为本发明电控加压泄压控制端示意图。
33.图3为本发明固液压装置正常工作示意图。
34.图4为本发明固液压装置漏油漏压时流固态转换加压示意图。
35.图5为电磁装置磁场及钢性小球受力示意图。
36.图6为拦截网作用示意图。
37.图中：电控加油开关1、电控回油开关2、电磁装置控制开关3、液压装置4、密封圈5、大油缸6、进油管7、回油管8、小油缸9、大活塞10、电磁装置11、电磁线圈12、钢性小球13、隔磁板14、拦截网15、电控加压泄压控制端16、油仓17、电动泵18、压力显数表19、电源接口20、复位螺栓21。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
39.实施例1：
40.参见图1-6，一种流态与固态转换加压的电动液压装置，它包括液压装置4，所述液压装置4的内部设置有大油缸6，大油缸6的外围设置有小油缸9；大油缸6的内部设置有大活塞10；大油缸6的内部设置有能够产生电磁力的电磁装置11；电磁装置11与盛放在大油缸6内底部的钢性小球13通过电磁力控制吸附；小油缸9的底端通过进油管7与电控加压泄压控制端16的电动泵18相连，电动泵18与油仓17相连，油仓17通过回油管8与大油缸6的底端相连；所述大油缸6和小油缸9的底端设置有复位螺栓21。通过采用本发明的电动液压装置，其通过通入不同大小的直流电压时对钢性小球产生的不同电磁吸附力，实现钢性小球由流落态转换为固结态进行加压，进而使得即使在油缸漏油的情况下，加压装置扔能提供持续稳定的压力，客服了千斤顶常见的漏油漏压减少液压装置工作年限的问题，提高维持施加恒力的稳定性。而且本发明，通过电动加压、卸压，节省人力劳动，使用快速、方便、高效。本发明结构原理简单，易于操作，可行性高，适用范围广泛，装置制造容易。
41.进一步的，所述大活塞10的外部并位于大油缸6的内部设置有密封圈5，并通过密封圈5防止大油缸6中的油在装置启用时流入装置上部造成漏油漏压。所述密封圈5由橡胶材料制成，起到了很好的防漏油效果。
42.进一步的，所述电磁装置11包括位于大油缸6内部的铁柱，铁柱上缠绕有电磁线圈12，电磁线圈12通过引线与电控加压泄压控制端16的电磁装置控制开关3相连。通过上述的电磁装置11能够产生电磁力，进而用于控制产生电磁力，并通过电磁力用于吸附钢性小球13，进而保证钢性小球13形成固结体来抵住大活塞，来实现钢性小球的流态、固态转换。
43.进一步的，所述电磁线圈12缠绕在大油缸上方铁柱上，安装前涂抹一层环氧树脂，防止在装置内被氧化，通电时不可产生电磁感应。
44.进一步的，所述小油缸9与大油缸6连通，加压时油从电控加压泄压控制端16的油仓17流入电动泵18，再流入小油缸9，再流入大油缸6。通过上述的液压有能够实现液压力驱动。
45.进一步的，所述钢性小球13由铁镍材料制成，其内部中空，轻质高强，具有可吸附性，会受到电磁装置11的吸附作用。
46.进一步的，所述大活塞10的底端并位于电磁装置11的顶端设置有隔磁板14，隔磁板14由隔磁材料制成，用于阻隔电磁装置11产生的磁力对大活塞10产生的影响，避免妨碍大活塞15的稳定应力作用。
47.进一步的，所述大油缸6的内底部设置有拦截网15，拦截网15由不锈钢材料制成，其上分布小孔，能有效防止钢性小球13在加压泄压过程中随油通过阀门流出或堵塞进油口。
48.优选的，所述拦截网15上分布5mm小孔小于磁性小球直径。
49.进一步的，所述电控加压泄压系统16由油仓17、电动泵18、压力显数表19、电源接口20、电控加油开关1、电控回油开关2和电磁装置控制开关3组成；所述电控加油开关1和电控回油开关2通过加油回油阀门控制液压装置4实现一般情况加压和泄压。所述油仓17为液压装置4提供油；电动泵18设于电控加压泄压系统16，为加油回油提供动力源。
50.进一步的，压力显数表19显示电动液压装置的应力大小。进而增强了其使用的便捷性。
51.进一步的，电源接口20连接常用220v电压，为电动液压装置提供电源。
52.进一步的，本发明所设磁性小球应满足一定数量，以保证磁性小球受到电磁力吸附转换为固态后其所形成固结整体有足够的高度能抵在大活塞与油缸底部之间。
53.实施例2：
54.流态与固态转换加压的电动液压装置的使用方法，包括以下步骤：
55.步骤1：将电动液压装置置于预设位置，大活塞10与接触面紧密贴合，并保证电动液压装置整体稳定；
56.步骤2：电动液压装置准备就绪后，打开电控加压泄压控制端16的电控加油开关1，控制电动液压装置开始工作，油仓17中的油通过加油管7向小油缸9中流动，同时小油缸9中的油流入大油缸6，大活塞10开始工作，实现一般情况加压；
57.步骤3：打开电磁装置控制开关3，电磁装置11通电产生电磁力，底部钢性小球13在油的推动或浮力作用下与电磁装置11的电磁力共同作用下吸附于油缸中部电磁线圈12附近，并逐渐形成固结体抵在大活塞10与大油缸6底部之间，实现流固态转换加压；
58.步骤4：大油缸9内油压逐渐增加，大活塞10提供应力随之逐渐增加；当应力达到预期状态时，单向活塞关闭；大油缸9内油压维持不变，大活塞10受到油压与钢性小球13形成的固结体共同作用达到稳定状态，关闭电控加油开关1；
59.步骤5：打开电控加压泄压控制端16的电控回油开关2，关闭电磁装置控制开关3，打开复位螺栓21，大油缸6内的油通过回油管8流入油仓17中，同时电磁装置停止通电，不再吸附钢性小球13，流固态转换加压系统关闭；
60.setp6：钢性小球13在自重与油的推动下，形成的固结体解散，回落到大油缸6底部，大油缸6中的油全部流入油仓，泄压完成，装置使用结束。
61.实施例3：
62.基于电磁力的流态、固态转换的磁性小球受力原理，包括以下内容：
63.如图5，根据电磁感应原理，直流电产生的磁感应强度b的计算公式为：
[0064][0065]
式中：b为磁感应强度，单位为wb/m2；
[0066]
φ为感应磁通，单位为wb；
[0067]
n为励磁线圈的匝数；
[0068]ae
为电磁体的有效截面积，单位为m2。
[0069]
根据电磁感应原理，电磁体吸力f的计算公式为：
[0070][0071]
式中：f为电磁体吸力，单位为n；
[0072]
b为磁感应强度，单位为wb/m2；
[0073]
μ0为真空导磁率，其值为4π*10-7
wb/a
·
m；
[0074]
s为电磁体截面积，单位为m2。
[0075]
进一步的，由于电磁装置通电产生的电磁场而产生的电磁体吸力作用，可以将轻质高强的钢性小球吸附，实现了钢性小球在油体中的流态到固结固态整体之间的转换。可根据引孔的大小接入不同大小的直流电压，从而获得不同大小的电磁场，进而获得不同大小的电磁体吸力。
[0076]
进一步的，在进行试验的时候，通过接入不同大小的直流电压，电磁线圈的磁力大小及磁场影响范围具有比较显著的区别。例如，接入50v的直流电压，电磁装置对单个磁性小球的吸附力约为8n，接入100v的直流电压，电磁装置对单个磁性小球的吸附力约为16n。