一种冲击载荷模拟装置的制作方法

本发明涉及载荷模拟技术领域，具体涉及一种冲击载荷模拟装置。

背景技术：

冲击载荷是指在很短的时间内以很快的速度作用在构件上的载荷，瞬时施加的冲击载荷会使零件产生很高的应变速率，可能会发生冲击失效。因此对于需要承受冲击载荷的机械结构，考核其抗冲击性和长期承受冲击载荷下的疲劳寿命是否满足设计要求，是机械结构试验过程中不可或缺的一部分。

现有的冲击载荷加载方式仍有很多不足。以安装火工品的机械结构测试为例，火工品为一次性元器件，爆炸时能在短时间内产生巨大的冲击载荷，驱动其他机械结构动作。试验时若直接采用火工品对整体机械结构进行试验，则需要消耗大量火工品，还可能对试验人员造成伤害，危险性及经济成本较大。另外，传统的落锤冲击方法不仅需要通过人工操作来完成冲击载荷的加载，而且由于安装空间较小，加载精度和试验频率都会受到很大影响。

技术实现要素：

为了实现机械结构在冲击载荷下长时间循环试验，本发明提供了一种冲击载荷模拟装置，其采用使用小型半集成化、具有高动态输出性能液压油缸的电液伺服系统，构成力闭环控制系统，从而能够精确输出载荷并且实现较快的加载速度，可以对整体机械结构进行冲击载荷加载，极大的提高加载精度和试验频率，同时操作更加简便、设计更加安全，从而能够缩短试验周期、提高试验加载精度。

根据本发明的一方面，提供了一种冲击载荷模拟装置，包括：

伺服阀，经由进油口和回油口与油源连接，用于将输入电流信号输出为油液压力信号；

过渡块，用于沟通所述伺服阀与油缸的油道；

油缸，经由所述过渡块与所述伺服阀连接，用于致动活塞杆以模拟冲击载荷；

压力传感器，设置在所述过渡块上，用于检测所述油液压力信号；以及

工控机，用于基于所检测的油液压力信号来控制所述输入电流信号。

根据实施例，在本发明的冲击载荷模拟装置中，所述油缸包括：

缸体，其中所述油道设置在所述缸体的左右两腔内部；

紧定环，设置在所述缸体一侧，用于安装所述活塞杆；以及

紧定螺母，设置在所述紧定环的端部，用于将所述油缸固定在测试位置。

根据实施例，在本发明的冲击载荷模拟装置中，所述油缸还包括：

伺服阀安装孔，设置在所述缸体上，用于安装所述伺服阀。

根据实施例，在本发明的冲击载荷模拟装置中，所述压力传感器包括两个压力传感器，用于分别检测所述油缸的左右两腔的压力以基于压力差来检测所述油液压力信号。

根据实施例，在本发明的冲击载荷模拟装置中，所述过渡块设置在所述油缸的缸体上并且所述伺服阀设置在所述过渡块上。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置的方框图。

图2示出根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置的油缸的立体图。

图3示出根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置的立体图。

具体实施方式

以下结合附图具体描述根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置。

图1示出根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置的方框图。如图1所示，根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置，包括：伺服阀，经由进油口和回油口与油源连接，用于将输入电流信号输出为油液压力信号；过渡块，用于沟通伺服阀与油缸的油道；油缸，经由过渡块与伺服阀连接，用于致动活塞杆以模拟冲击载荷；压力传感器，设置在过渡块上，用于检测油液压力信号；以及工控机，用于基于所检测的油液压力信号来控制输入电流信号。

如上所述，本发明的冲击载荷模拟装置通过使用高动态输出性能液压油缸的电液伺服系统来构成力闭环控制系统，从而实现对油缸作动过程进行力闭环控制。同时，由于电液伺服系统的响应速度较高，油缸作动速度较快，系统模拟更接近火工品实际工作状态，并且由工控机实现系统复杂力曲线的输出，可以实现对于整个冲击载荷的精确模拟。

进一步地，图2示出根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置的油缸的立体图。如图2所示，油缸包括：缸体201，油道206设置在缸体201的左右两腔内部；紧定环202，设置在缸体201一侧，用于安装活塞杆203；以及紧定螺母204，设置在紧定环202的端部，用于将油缸固定在测试位置。具体地，在根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置中，油路块与缸体采用一体化设计，并将油道集成在油缸缸体上，既缩短了控制油路，提高了响应速度，又减小了装置的整体质量与安装体积。

另外，油缸还包括：伺服阀安装孔205，设置在缸体201上，用于安装伺服阀。

图3示出根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置的立体图。如图3所示，在根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置中，过渡块301设置在油缸302的缸体上并且伺服阀303设置在过渡块301上，即过渡块301设置在油缸302与伺服阀303之间，用于沟通伺服阀303与油缸302的油道。这样的设置减小了油道长度，从而提高了油缸的响应速度。

另外，如图3所示，在根据本发明实施例的冲击载荷模拟装置中，压力传感器304包括两个压力传感器，用于分别检测油缸302的左右两腔的压力以基于压力差来检测伺服阀303输出的油液压力信号。

如图3所示，油缸302一侧的进油口305、回油口306与油源连通。紧定环307在油缸302的另一侧旋入缸体内，紧定环307的端部安装紧定螺母308，用于将油缸302固定在测试位置。

综上所述，本发明提供了一种冲击载荷模拟装置，其通过使用小型电液伺服系统实现对冲击载荷的精确模拟，进而实现对受冲击载荷机械结构的结构强度、疲劳寿命考核，从而节约了人力、时间成本，提高安全性。

本发明的冲击载荷模拟装置的优点还在于通过压力传感器检测油缸左右两腔的压力，由压力差间接检测油缸输出力，进而检测伺服阀输出的压力，代替使用力传感器采样的方法，适应安装空间较小的试验环境。

另外，本发明的冲击载荷模拟装置的优点还在于提出了一种小型半集成化、具有高动态输出的油缸。油路块与油缸缸体一体化的油缸设计，在油缸缸体内部加工油路，并且伺服阀、过渡块和压力传感器直接安装在油缸上，可以减小安装空间，同时缩短油路，有利于提高系统响应速度。并且油缸通过紧定环与紧定螺母配合的油缸安装方法，将油缸由端面的紧定环直接安装在安装孔中，活塞杆从固定环中穿过，充分利用了被测机构的安装位置，从而适应较小的安装环境。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种冲击载荷模拟装置，包括：伺服阀，经由进油口和回油口与油源连接，用于将输入电流信号输出为油液压力信号；过渡块，用于沟通所述伺服阀与油缸的油道；油缸，经由所述过渡块与所述伺服阀连接，用于致动活塞杆以模拟冲击载荷；压力传感器，设置在所述过渡块上，用于检测所述油液压力信号；以及工控机，用于基于所检测的油液压力信号来控制所述输入电流信号。

技术研发人员：尚耀星;孙华旺;焦宗夏;吴帅;柯树翰;杜振东
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2017.05.26
技术公布日：2017.07.18