电液复合伺服加载方法及装置与流程

本发明涉及一种电液复合伺服加载方法及装置，属于伺服加载方法及装置技术领域。

背景技术：

在对机械零部件的试验中一般需要对试件施加试验载荷。工况模拟试验中载荷工况模拟是重要组成部分。对于时间较长或者试验过程中需要载荷按照一定的谱线施加的试验，需要试验载荷可以按照按照预先设定的谱线自动试验，这对载荷施加的自动化和在线监测功能提出了要求。并且对加载系统的加载精度和响应速度提出了较高的要求。对于较大量级的试验载荷施加，载荷准确施加是保证试验过程的试验条件可控和试验结果可信的前提。随着机械零部件的承载能力不断提高，对于具有大幅值和伺服自动加载能力的加载系统需求日益迫切。

目前机械零部件试验时常用的加载方式包括电动缸伺服加载、液压伺服加载、弹簧加载、砝码加载等。液压伺服自动加载具有易获得较高的线性压力范围、加载压力稳定、易于控制等优点，但液压设备及管线过于复杂，液压调节阀对液压油的洁净度要求极高，维护难度较高。成本高，液压系统泄露点多。电动缸伺服加载系统采用电机驱动螺旋加载杆实现加载，该方法易于实现闭环伺服控制，可实现高精密快速响应的载荷施加，但加载能力较低。机械结构承载，前端试验件振动对伺服结构疲劳强度要求高。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种电液复合伺服加载方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电液复合伺服加载方法，包括以下步骤：

步骤1：电液复合加载系统中伺服电机驱动丝杠，推动控制液压缸，控制液压缸经压力放大，驱动加载液压缸，输出加载压力；

步骤2：加载液压缸前端安装有压力传感器，作为伺服反馈传感器；系统通过配备伺服控制器实现按照载荷谱自动加载；施加采用伺服加载，加载过程中保证加载稳定，所施加载荷实时可测并反馈给控制系统；

步骤3：系统通过监测安装在液压缸体上的行程开关油缸活塞的位置判断系统是否存在泄露和缺油。

所述步骤中若系统存在泄露和缺油情况造成系统油量不足时，则通过系统设有的储油箱进行补油。

一种电液复合伺服加载方法装置，包括：加载对象、力传感器、加载液压缸、止回电磁阀、压力表、控制液压缸、缺油限位开关、满油限位开关、直线运动机构、伺服电机、单向阀、补油电磁阀、储油箱和液位计；

其中，伺服电机与直线运动机构相连接，伺服电机通过驱动丝杠，带动直线运动机构做直线位移运动，直线运动机构与控制液压缸相连接，控制液压缸前后分别设置有缺油限位开关和满油限位开关；控制液压缸驱动加载液压缸，控制液压缸与加载液压缸之间设置有止回电磁阀，控制液压缸与止回电磁阀之间设置有压力表，加载液压缸前端安装有压力传感器，加载液压缸对加载对象进行加载，储油箱依次通过补油电磁阀和单向阀与控制液压缸连接，储油箱上设置有液位计。

本发明的有益效果为：

本发明中伺服加载系统采用电机驱动螺旋加载杆实现加载，反馈方式通过油压反馈控制和前端力传感器，实现闭环伺服控制。

本发明通过设计大小缸径的比值实现预定的载荷放大倍数，并可以实现高精密快速响应的载荷施加。

本发明通过设置自动补油装置可以防止油泄露造成控制死区，并且补油装置上设计液位开关还可以监测补油装置的存油量。

附图说明

图1为本发明电液复合伺服加载装置结构示意图。

图中的附图标记，1为加载对象，2为力传感器，3为加载液压缸，4为止回电磁阀，5为压力表，6为控制液压缸，7为缺油限位开关，8为满油限位开关，9为直线运动机构，10为伺服电机，11为单向阀，12为补油电磁阀，13为储油箱，14为液位计。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

一种电液复合伺服加载方法，包括以下步骤：

步骤1：电液复合加载系统中伺服电机驱动丝杠，推动控制液压缸，控制液压缸经压力放大，驱动加载液压缸，输出加载压力；

步骤2：加载液压缸前端安装有压力传感器，作为伺服反馈传感器；系统通过配备伺服控制器实现按照载荷谱自动加载；施加采用伺服加载，加载过程中保证加载稳定，所施加载荷实时可测并反馈给控制系统；

步骤3：系统通过安装在液压缸体上的行程开关监测油缸活塞的位置判断系统是否存在泄露和缺油。

所述步骤3中若系统存在泄露和缺油情况造成系统油量不足时，则通过系统设有的储油箱进行补油。

电液复合伺服加载装置，如图1所示，伺服电机10与直线运动机构9相连接，伺服电机10驱动丝杠，通过螺旋传动带动直线运动机构9做直线位移运动，直线运动机构9与控制液压缸6相连接，推动控制液压缸6，控制液压缸6经液压放大，驱动加载液压缸3，输出加载压力，加载液压缸3对加载对象1进行加载。加载液压缸3前端安装有压力传感器2，作为伺服反馈传感器；可通过配备伺服控制器实现按照载荷谱自动加载，施加可采用伺服加载，加载过程需保证加载稳定，所施加载荷实时可测并反馈给控制系统，所以其反馈方式为通过油压反馈控制和前端的力传感器2实现闭环控制。

为防止油泄露造成控制死区，设置自动补油装置；补油装置包括储油箱13，补油过程中，需通过补油电磁阀12和单向阀11，储油箱13上设计液位计14，监测补油装置的存油量；还设置行程开关即缺油限位开关7和满油限位开关8，监测油液量，到位激活自动补油装置进行补油；储油箱13依次通过补油电磁阀12和单向阀11与控制液压缸6连接，当由于泄露造成系统油量不足时可以进行补油，系统通过安装在控制液压缸6缸体上的缺油限位开关7和满油限位开关8形成开关监测，根据油缸活塞的位置判断系统是否存在泄露和缺油，当存在泄露缺油时，自动补油装置可向液压驱动回路中自动补油，控制液压缸6与加载液压缸3之间设置有止回电磁阀4，控制液压缸6与止回电磁阀4之间设置有压力表5，用于监测压力大小，如果缺油限位开关7被触发后，补油电磁阀12打开，止回电磁阀4关闭，若满油限位开关8若触发，则补油电磁阀12关闭，止回电磁阀4打开。

本实施例通过设计大小缸径的比值实现预定的载荷放大倍数，可以精确控制加载力和控制力之间的关系，以及放大倍数，伺服电机10驱动控制液压缸6的方式可采用伺服电动缸，或者伺服电机驱动丝杠导轨传动装置。

电液复合伺服加载装置工作的方法流程，其具体步骤如下：

步骤一：判断油箱液位是否满足，没有则提示油箱注油，满足则进行下一步骤；

步骤二：伺服电机启动加载调节，判断加载反馈偏差是否小于设定值，没有则进行步骤三，小于设定值则进行步骤七；

步骤三：判断油缸缺油限位开关是否触发，没有则返回步骤二，触发则进行步骤四；

步骤四：补油电磁阀打开；止回电磁阀关闭；进行下一步骤；

步骤五：驱动电机后退，判断满油限位开关是否触发；没有则重复此步骤，触发则进行下一步骤；

步骤六：补油电磁阀关闭，止回电磁阀打开，进行下一步骤；

步骤七：判断是否到达设定时间，没有则返回步骤一；满足则伺服电机后退，程序结束。

实施例1

加载时，伺服电机10通过螺旋传动驱动控制液压缸6，控制液压缸6通过液压传动驱动加载液压缸3，经加载液压缸3进行载荷放大后对加载对象1进行加载，施加载荷大小由压力表5或者压力传感器2测量读取。

当加载时间达到设定值后系统进行卸载，卸载时伺服电机10反转，通过螺旋传动系统拉动控制液压缸6活塞杆后退实现卸载。

加载过程中如果由于泄露造成油量缺乏，控制液压缸6会一直前行，触发设置在缸体前端极限运行位置的行程开关即缺油限位开关7发出缺油报警信号，同时系统启动补油动作。

补油时，补油电磁阀12打开，止回电磁阀4关闭，驱动电机反转驱动螺旋传动系统后退，控制液压缸6把储油箱13中的液压油吸入的加载液压回路中。当控制液压缸6活塞退到满油极限位置时触发满油限位开关8，补油电磁阀12关闭，止回电磁阀4打开，完成补油过程。

当泄露量过大，储油箱13中油量不足时，会触发油箱液位计14，发出报警信号提示向油箱加油。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。