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一種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸及其加載方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸，能夠節(jié)省能源，減小發(fā)熱。其包括同軸連接的靜力加載缸和動(dòng)力加載缸，且共用一根活塞桿，活塞桿的兩端分別從靜力加載缸與動(dòng)力加載缸的端蓋伸出用于連接試件；活塞桿為階梯軸，粗段上設(shè)有靜力加載缸活塞，細(xì)段上設(shè)有動(dòng)力加載缸活塞，兩活塞分別位于靜力加載缸和動(dòng)力加載缸的缸體內(nèi)；靜力加載缸與動(dòng)力加載缸上分別設(shè)置兩個(gè)用于進(jìn)出油的油孔；靜力加載缸活塞的有效工作面積由對(duì)試件加載靜力大小和供油壓力共同決定，動(dòng)力加載缸活塞的有效工作面積由對(duì)試件加載交變力大小和供油壓力共同決定。
【專利說明】一種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸及其加載方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料振動(dòng)疲勞試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸及其加載方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在疲勞試驗(yàn)中，經(jīng)常要求先給被試工件施加一個(gè)恒定不變的靜力，然后在此基礎(chǔ)上再疊加一個(gè)交變力。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用一個(gè)液壓作動(dòng)缸進(jìn)行上述試驗(yàn)，靜力和交變力由一個(gè)作動(dòng)缸輸出。由于進(jìn)行疲勞試驗(yàn)所需的試驗(yàn)時(shí)間較長，因此所消耗的能源非常大，而且作動(dòng)缸在長時(shí)間工作會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致密封件損壞，活塞桿磨損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸，能夠節(jié)省能源，減小發(fā)熱。
[0004]該方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸，包括同軸連接的靜力加載缸和動(dòng)力加載缸，且共用一根活塞桿，活塞桿的兩端分別從靜力加載缸與動(dòng)力加載缸的端蓋伸出用于連接試件；活塞桿為階梯軸，粗段上設(shè)有靜力加載缸活塞，細(xì)段上設(shè)有動(dòng)力加載缸活塞，兩活塞分別位于靜力加載缸和動(dòng)力加載缸的缸體內(nèi)；靜力加載缸與動(dòng)力加載缸上分別設(shè)置兩個(gè)用于進(jìn)出油的油孔；
[0006]靜力加載缸活塞的有效工作面積由對(duì)試件加載靜力大小和供油壓力共同決定，動(dòng)力加載缸活塞的有效工作面積由對(duì)試件加載交變力大小和供油壓力共同決定。
[0007]優(yōu)選地,靜力加載缸通過動(dòng)靜缸連接端蓋連接動(dòng)力加載缸；動(dòng)靜缸連接端蓋為具有大小兩個(gè)活塞孔的缸體，階梯軸的階梯部分位于動(dòng)靜缸連接端蓋腔內(nèi)；動(dòng)靜缸連接端蓋側(cè)壁上設(shè)有排氣孔。
[0008]優(yōu)選地，所述活塞桿的粗段進(jìn)一步設(shè)有活塞桿冷卻結(jié)構(gòu)；具體來說，活塞桿的粗段為中空結(jié)構(gòu)，該中空結(jié)構(gòu)中裝有導(dǎo)流管，導(dǎo)流管的一端連通外部，作為冷卻介質(zhì)的一個(gè)進(jìn)出口，導(dǎo)流管另一端連通中空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流管的管壁與中空結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間留有導(dǎo)流間隙；采用固定連接件將所述導(dǎo)流間隙與外界密封隔離；活塞桿伸出復(fù)合作動(dòng)缸一端的側(cè)壁上開設(shè)通孔，作為冷卻介質(zhì)的另一個(gè)進(jìn)出口。
[0009]優(yōu)選地，所述靜力加載缸的缸體上進(jìn)一步設(shè)有缸體冷卻結(jié)構(gòu)；具體來說，在靜力加載缸側(cè)壁內(nèi)軸向開有多個(gè)通油孔，在靜力加載缸前后兩個(gè)端蓋朝向缸體內(nèi)腔的一面分別開設(shè)一個(gè)通油槽，通油孔將兩個(gè)通油槽連通，每個(gè)通油槽處皆開設(shè)一個(gè)連通該通油槽和外部的冷卻介質(zhì)出入口。
[0010]本發(fā)明還提供了一種采用上述復(fù)合作動(dòng)缸的加載方法，通過向靜力加載缸通入設(shè)定值的壓力油從而對(duì)試件施加軸向靜力，通過交替向動(dòng)力加載缸的兩個(gè)油孔通油從而對(duì)試件施加軸向交變力，當(dāng)靜力加載缸輸出的力達(dá)到所設(shè)定值時(shí)，將靜力加載缸的兩腔關(guān)斷。[0011]有益效果:
[0012](I)節(jié)能:本發(fā)明采用由靜力缸和動(dòng)力缸組成的復(fù)合作動(dòng)缸技術(shù)，該作動(dòng)缸由一個(gè)靜力加載缸和一個(gè)動(dòng)力加載缸組成，它們共用一根活塞桿。其中靜力加載缸完成被試工件的靜力加載，動(dòng)力加載缸對(duì)被試工件施加交變負(fù)載，當(dāng)靜力加載缸輸出的力達(dá)到所設(shè)定的恒定值時(shí)，便將靜力加載缸的兩腔關(guān)斷，此時(shí)靜力加載缸兩腔的壓力會(huì)保持不變，即使不為其提供液壓能源，靜力加載力也能維持不變，從而達(dá)到節(jié)省能源，減小發(fā)熱的目的。
[0013](2)雙冷結(jié)構(gòu):由于采用了在靜力加載缸中的內(nèi)外雙冷技術(shù)，大大降低了由于密封處高頻運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量，降低了作動(dòng)缸的運(yùn)行溫度，保證高頻疲勞試驗(yàn)的可靠性，能夠適應(yīng)長時(shí)間的高頻試驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1(a)為本發(fā)明一種復(fù)合作動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0015]圖1(b)為圖1(a)中活塞桿、靜力加載缸活塞和動(dòng)力加載缸活塞示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明另一種復(fù)合作動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明復(fù)合作動(dòng)缸中靜力加載缸的雙冷機(jī)構(gòu)；
[0018]1-靜力加載缸，11、12-靜力加載缸上的油孔，13-靜力加載缸缸體，14-靜力加載缸端蓋，2-動(dòng)力加載缸，21,22-動(dòng)力加載缸上的油孔，23-動(dòng)力加載缸缸體，24-動(dòng)力加載缸端蓋，3-活塞桿，31-導(dǎo)流管，32-固定連接件，33-導(dǎo)流管支撐件，34-通油孔，35,36-通油槽，37、38_冷卻介質(zhì)出入口，39-密封件，4-靜力加載缸活塞，5動(dòng)力加載缸活塞，6動(dòng)靜缸連接端蓋，61-排氣孔，7進(jìn)油管，8回油管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0020]本發(fā)明所提供的復(fù)合作動(dòng)缸是靜力加載缸和動(dòng)力加載缸集合成一體的結(jié)構(gòu)。圖1(a)是本發(fā)明復(fù)合作動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，如圖1(a)所示，其包括同軸連接的靜力加載缸I和動(dòng)力加載缸2。靜力加載缸I與動(dòng)力加載缸2的內(nèi)腔通過活塞孔連通，且兩個(gè)油缸共用一根活塞桿3。
[0021]活塞桿3的兩端分別從靜力加載缸I與動(dòng)力加載缸2的端蓋14、24伸出到外部用于連接試件；活塞桿3為階梯軸，如圖1 (b)，其粗段上設(shè)有靜力加載缸活塞4，細(xì)段上設(shè)有動(dòng)力加載缸活塞5,兩活塞分別位于兩油缸的缸體內(nèi)。在實(shí)際應(yīng)用中，一般在靜力加載缸側(cè)連接試件，因?yàn)槠漭^粗的一段具有較高的強(qiáng)度，能夠承載較大的力。為了方便安裝，靜力加載缸活塞4與階梯軸一體加工而成，動(dòng)力加載缸活塞5后鑲嵌于活塞桿上，形成雙活塞。
[0022]靜力加載缸I上設(shè)置兩個(gè)用于進(jìn)出油的油孔11、12，加載時(shí)，通過向靜力加載缸I通入設(shè)定值的壓力油從而對(duì)試件施加軸向靜拉力或靜壓力；其中，當(dāng)對(duì)試件進(jìn)行壓力測(cè)試時(shí)，油孔11為進(jìn)油口，油孔12為泄油口，當(dāng)對(duì)試件進(jìn)行拉力測(cè)試時(shí)，反向通油。動(dòng)力加載缸2上也設(shè)置兩個(gè)用于進(jìn)出油的油孔21、22，加載時(shí)，通過交替向動(dòng)力加載缸2的兩個(gè)油孔通油從而對(duì)試件施加軸向交變力疊加于靜力上，從而對(duì)試件進(jìn)行高頻疲勞試驗(yàn)。當(dāng)靜力加載缸輸出的力達(dá)到所設(shè)定的恒定值時(shí)，還可以便將靜力加載缸的兩腔關(guān)斷，此時(shí)靜力加載缸兩腔的壓力會(huì)保持不變，即使不為其提供液壓能源，靜力加載力也能維持不變，從而達(dá)到節(jié)省能源，減小發(fā)熱的目的。
[0023]靜力加載缸活塞4的有效工作面積由對(duì)試件加載靜力大小和供油壓力共同決定，動(dòng)力加載缸活塞5的有效工作面積由對(duì)試件加載交變力大小和供油壓力共同決定。由于通常靜力+交變力的疲勞試驗(yàn)中，靜力通常大于交變力的幅值，例如，靜力加載缸對(duì)試件施加軸向100KN的靜拉力，動(dòng)力加載缸對(duì)試件施加軸向IOKN高頻交變力，因此靜力加載缸活塞4的有效工作面積通常大于動(dòng)力加載缸活塞5的有效工作面積,形成大缸+小缸的復(fù)合作動(dòng)缸結(jié)構(gòu)。
[0024]圖1(a)中，靜力加載缸I和動(dòng)力加載缸2的連接部位采用一個(gè)常規(guī)的端蓋結(jié)構(gòu)，只是設(shè)計(jì)為雙面結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也可以采用一側(cè)開口的靜力加載缸1，其底面開孔作為活塞孔，底面上同軸連接動(dòng)力加載缸2，從而不利于端蓋連接兩個(gè)油缸。圖2示出了一種較佳的實(shí)施方式，該實(shí)施例中靜力加載缸I通過動(dòng)靜缸連接端蓋6連接動(dòng)力加載缸2。
[0025]如圖2所示，動(dòng)靜缸連接端蓋6為具有大小兩個(gè)活塞孔的缸體，兩個(gè)活塞孔分別與階梯軸的粗段和細(xì)段的直徑相適應(yīng)，階梯軸的階梯部分位于動(dòng)靜缸連接端蓋6腔內(nèi)，這種設(shè)計(jì)方式便于連接和各部件的加工。由于階梯部分在動(dòng)靜缸連接端蓋中運(yùn)動(dòng)會(huì)造成氣壓變化，因此進(jìn)一步在動(dòng)靜缸連接端蓋6側(cè)壁上設(shè)置排氣孔61。靜力加載缸的其中一個(gè)油孔可以設(shè)置于動(dòng)靜缸連接端蓋6內(nèi)。
[0026]動(dòng)靜連接端蓋6、靜力加載缸和動(dòng)力加載缸端蓋上的活塞孔處均設(shè)有密封件39。由于靜力缸中油液基本不流動(dòng)，活塞桿在高頻高速運(yùn)動(dòng)下在密封件處產(chǎn)生高溫，易損壞活塞桿和密封件，從而減小設(shè)備壽命。為此，本發(fā)明進(jìn)一步在靜力加載缸部分設(shè)計(jì)了兩路冷卻結(jié)構(gòu)，包括活塞桿冷卻結(jié)構(gòu)和缸體冷卻結(jié)構(gòu)。圖3示出了兩路冷卻結(jié)構(gòu)的示意圖，圖中只繪出了靜力加載缸部分。
[0027]如圖3所示，活塞桿冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置于活塞桿的粗段，活塞桿3的粗段為中空結(jié)構(gòu)，該中空結(jié)構(gòu)中裝有導(dǎo)流管31，該導(dǎo)流管可以采用不銹鋼管；導(dǎo)流管31的一端連通外部，作為冷卻介質(zhì)的一個(gè)進(jìn)出口 A，導(dǎo)流管31另一端連通中空結(jié)構(gòu)的空腔，從圖中可以看出，導(dǎo)流管31并沒有伸到活塞桿中空結(jié)構(gòu)的底部，從而將導(dǎo)流管31的管內(nèi)空間與活塞桿的中空結(jié)構(gòu)連通。導(dǎo)流管31的管壁與中空結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間留有導(dǎo)流間隙；采用固定連接件32將所述導(dǎo)流間隙與外界密封隔離，同時(shí)固定連接件32還起到將導(dǎo)流管固定在活塞軸上的作用?；钊麠U3伸出復(fù)合作動(dòng)缸一端的側(cè)壁上開設(shè)通孔，作為冷卻介質(zhì)的另一個(gè)進(jìn)出口 B。該進(jìn)出口 B連接外部的回油管8，前述的進(jìn)出口 A連接外部的進(jìn)油管7，冷卻介質(zhì)從進(jìn)出口 A進(jìn)入活塞桿后依次通過導(dǎo)流管內(nèi)部、所述導(dǎo)流間隙和進(jìn)出口 B進(jìn)行活塞軸冷卻。冷卻介質(zhì)可以采用冷卻油。
[0028]如果導(dǎo)流管31較長，為了保證其穩(wěn)固性，還可以在導(dǎo)流間隙中設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的導(dǎo)流管支撐件33，該導(dǎo)流管支撐件33上設(shè)有導(dǎo)流通道，保證冷卻介質(zhì)的流動(dòng)。多個(gè)導(dǎo)流管支撐件33均布于所述導(dǎo)流間隙中。
[0029]缸體冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置于靜力加載缸的缸體上。具體來說，在靜力加載缸I側(cè)壁內(nèi)軸向開有多個(gè)通油孔34，通油孔的軸心可以與靜力加載缸體軸心平行，從而便于加工，且多個(gè)通油孔34周向均布于靜力加載缸I側(cè)壁內(nèi)。在靜力加載缸前后兩個(gè)端蓋朝向缸體內(nèi)腔的一面分別開設(shè)一個(gè)環(huán)形凹槽作為通油槽35、36，通油孔34將兩個(gè)通油槽35、36連通，每個(gè)通油槽處皆開設(shè)一個(gè)連通該通油槽和外部的冷卻介質(zhì)出入口 37、38，這兩個(gè)冷卻介質(zhì)出入口分別連接進(jìn)油管7和回油管8，冷卻介質(zhì)從靜力加載缸一側(cè)的通油槽進(jìn)入后，經(jīng)由通油孔流入另一側(cè)的通油槽排出，從而實(shí)現(xiàn)靜力加載缸的冷卻。
[0030]可見，本發(fā)明通過用油液的雙冷卻機(jī)構(gòu)，把密封件處產(chǎn)生的熱量散去，保證了設(shè)備長期運(yùn)行的可靠性。
[0031]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于振動(dòng)試驗(yàn)的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，包括同軸連接的靜力加載缸(I)和動(dòng)力加載缸(2)，兩加載缸共用一根活塞桿(3)，活塞桿(3)的兩端分別從靜力加載缸(I)與動(dòng)力加載缸(2)的端蓋伸出用于連接試件；活塞桿(3)為階梯軸，粗段上設(shè)有靜力加載缸活塞(4),細(xì)段上設(shè)有動(dòng)力加載缸活塞(5),兩活塞分別位于靜力加載缸和動(dòng)力加載缸的缸體內(nèi)；靜力加載缸(I)與動(dòng)力加載缸(2)上分別設(shè)置兩個(gè)用于進(jìn)出油的油孔； 靜力加載缸活塞(4)的有效工作面積由對(duì)試件加載靜力大小和供油壓力共同決定,動(dòng)力加載缸活塞(5 )的有效工作面積由對(duì)試件加載交變力大小和供油壓力共同決定。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，靜力加載缸(I)通過動(dòng)靜缸連接端蓋(6)連接動(dòng)力加載缸(2);動(dòng)靜缸連接端蓋(6)為具有大小兩個(gè)活塞孔的缸體，階梯軸的階梯部分位于動(dòng)靜缸連接端蓋(6)腔內(nèi)；動(dòng)靜缸連接端蓋(6)側(cè)壁上設(shè)有排氣孔。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，所述活塞桿(3)的粗段進(jìn)一步設(shè)有活塞桿冷卻結(jié)構(gòu)；具體來說，活塞桿(3)的粗段為中空結(jié)構(gòu)，該中空結(jié)構(gòu)中裝有導(dǎo)流管(31)，導(dǎo)流管(31)的一端連通外部，作為冷卻介質(zhì)的一個(gè)進(jìn)出口，導(dǎo)流管(31)另一端連通中空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流管(31)的管壁與中空結(jié)構(gòu)的側(cè)壁之間留有導(dǎo)流間隙；采用固定連接件(32)將所述導(dǎo)流間隙與外界密封隔離；活塞桿(3)伸出復(fù)合作動(dòng)缸一端的側(cè)壁上開設(shè)通孔，作為冷卻介質(zhì)的另一個(gè)進(jìn)出口。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，所述導(dǎo)流間隙中設(shè)有導(dǎo)流管支撐件(33),該導(dǎo)流管支撐件(33)上設(shè)有導(dǎo)流通道。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，多個(gè)導(dǎo)流管支撐件(33)均布于所述導(dǎo)流間隙中。
6.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，所述導(dǎo)流管(31)由不銹鋼管制成。
7.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，所述靜力加載缸(I)的缸體上進(jìn)一步設(shè)有缸體冷卻結(jié)構(gòu)；具體來說，在靜力加載缸(I)側(cè)壁內(nèi)軸向開有多個(gè)通油孔(34)，在靜力加載缸前后兩個(gè)端蓋朝向缸體內(nèi)腔的一面分別開設(shè)一個(gè)通油槽(35、36)，通油孔(34)將兩個(gè)通油槽(35、36)連通，每個(gè)通油槽處皆開設(shè)一個(gè)連通該通油槽和外部的冷卻介質(zhì)出入口。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，所述通油孔(34)的軸心與靜力加載缸體軸心平行，且多個(gè)通油孔(34)周向均布于靜力加載缸(I)側(cè)壁內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合作動(dòng)缸，其特征在于，所述通油槽為環(huán)形凹槽。
10.一種采用如權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的復(fù)合作動(dòng)缸的加載方法，其特征在于，通過向靜力加載缸(I)通入設(shè)定值的壓力油從而對(duì)試件施加軸向靜力,通過交替向動(dòng)力加載缸(2)的兩個(gè)油孔通油從而對(duì)試件施加軸向交變力，當(dāng)靜力加載缸輸出的力達(dá)到所設(shè)定值時(shí)，將靜力加載缸的兩腔關(guān)斷。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK103603842SQ201310632272
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】孫寶川, 李慶峰, 王軍政, 汪首坤, 趙江波, 陳貞發(fā), 陳穎, 高海峰, 殷禹, 魏杰 申請(qǐng)人:北京樂冶液壓氣動(dòng)設(shè)備技術(shù)有限公司, 中國電力科學(xué)研究院