多维力加载试验台液压系统设计

　　1 前言

　　目前,疲劳试验机已经在很多方面得到了广泛的应用,它能够在实验室完成对构件进行严格的实体实验,深受青睐。但是,一些大型的疲劳结构件(如:工程车辆整车)由于其工作载荷复杂,普通试验台很难对其进行全方位的疲劳试验。为了模拟这些大型结构件在实际工况下的载荷情况,疲劳试验台必须能够在空间3个方向同时输出可控的力和力矩(称之为六维力,即多维力)对其加载。应用于运动模拟器和空间对接技术中的六自由度平台,可以实现空间六个自由度的运动,因此可以将六自由度平台技术引入该疲劳试验台,实现其在大型结构件的多维力加载。

　　2 多维力加载试验台的主体构成

　　2. 1 系统组成

　　该疲劳试验台是一个集机械、液压、计算机控制、传感器技术为一体的复杂系统,其主要由控制台,液压系统,机械系统等组成。如图1所示,图中不包括液压管路元件及管系、加载平台的其他辅助组件。

　　2. 2 工作过程

　　对大型结构件进行疲劳试验时,需要先把图1中所示部件7(加载塔)的底部从加载平台下面移走,只留下与加载平台连在一起的加载塔上半部分,大型结构件运至加载平台下面,接近地基结构的中心;对该巨型六自由度平台进行伺服控制,使加载塔上半部分与大型结构件完全对接,并用螺栓锁死,然后根据该大型结构件的实际工况,即可用试验台对其进行加载试验。

　　3 液压站的设计

　　液压泵的工作压力调定为10MPa,采用恒功率变量泵控制模式。由于该多维力加载平台的驱动设备为6个伺服液压缸,当加载平台速度较大时,所需流量很大,因此设计液压站考虑设置3台工作泵,理论上能够让一台工作泵满足两个油缸的速度要求;同时配置两台冷却泵对液压油源进行冷却。图2和图3分别是液压站设计原理图和实物图。

　　在对大型结构件做疲劳试验时,由于控制对象的刚度比较大,且油缸速度比较低,实际控制过程中对流量的需求并不大,两台工作泵已满足使用要求。因此设置3台工作泵使液压站的工作更加可靠。

　　4 油缸液压系统设计

　　4. 1 油缸系统原理图

　　由于该试验台外形大,液压油源距离各加载油缸距离远,因此在地基结构的外层,布置了相应的连接管路。来自液压站的进油、回油和泄露油软管,与液压管路中的一级分流块相连,一级分流块与二级分流块之间由高压、低压和泄露油硬管串联一起。加载液压缸的进、回油路,通过软管与二级分流块相连。二级分流块安装有高、低压蓄能器,以减小压力的波动,高压油路上串连的滤油器,保证电液伺服阀工作油液的清洁度。油缸原理图如图4所示。图中所示加载液压缸油路为6套,辅助油缸及其油路为3套。