一种液压油缸推力测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及液压油缸技术领域，尤其涉及一种液压油缸推力测量装置及测量方法。


背景技术：

2.液压传感器能将感受到的液体或气体推力转换成标准的电信号对外输出，具体地，通过在液压泵到液压油缸的油路上接入液压传感器，测量出液压油的压强，再利用公式计算得出液压油缸推力。但是，液压传感器安装后直接与液压油接触，液压油的温度会随着液压油缸的工作时间增长而不断增高，液压油的粘度会随液压油温度的增加而不断降低，液压油缸的活塞杆的推出速度也会因所受阻力、液压油温度和液压油粘度的变化而变化。上述的影响因素变化导致用液压传感器测量出的液体压强有较大的波动和误差，由此计算出的液压油缸推力同样也会有较大的波动和误差。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的在于提供一种液压油缸推力测量装置，提高液压油缸的推力的计算精度。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种液压油缸推力测量装置，包括：
6.液压泵，用于驱动液压油缸的活塞杆伸缩；
7.辅助油缸，所述液压泵还用于驱动所述辅助油缸的活塞杆伸缩，所述辅助油缸的活塞杆自由端具有施力触头；
8.压力传感器，所述压力传感器的受力触头与所述施力触头抵接，所述压力传感器用于检测所述施力触头施加至所述受力触头的作用力；
9.控制器，与所述压力传感器电连接，所述控制器用于根据所述压力传感器的测量信号计算所述液压油缸的推力大小。
10.作为优选，还包括三通阀，所述三通阀包括第一接口、第二接口以及第三接口，所述第一接口能够和所述液压泵连通，所述第二接口能够和所述液压油缸连通，所述第三接口能够和所述辅助油缸连通，所述第一接口能够同时与所述第二接口和所述第三接口连通。
11.作为优选，还包括连接组件，所述第三接口通过所述连接组件与所述辅助油缸的进油口连通，所述连接组件包括连接接头和与所述连接接头连通的连接管路，所述连接接头与所述辅助油缸的进油口连通，所述连接管路与所述第三接口连通。
12.作为优选，还包括沿所述施力触头和所述受力触头的抵接方向相对设置的第一保护部和第二保护部，所述辅助油缸和所述压力传感器设于所述第一保护部和所述第二保护部之间，所述辅助油缸安装于所述第一保护部，所述压力传感器安装于所述第二保护部。
13.作为优选，所述第一保护部和所述第二保护部可拆卸连接。
14.作为优选，还包括：
15.保护筒，套设于所述辅助油缸和所述压力传感器外，所述保护筒的上端与所述第一保护部固定连接，另一端抵接于所述第二保护部；
16.连接板，套设于保护所述保护筒外且与所述保护筒的外周面抵接，所述连接板与所述第二保护部固定连接。
17.作为优选，所述辅助油缸沿所述施力触头和所述受力触头的抵接方向位置可调。
18.作为优选，所述压力传感器为轮幅式压力传感器、或电型压力传感器、或电磁型压力传感器、或电容型压力传感器、或振弦型压力传感器、或扩散硅压力传感器。
19.作为优选，所述施力触头与所述受力触头面接触。
20.本发明的另一个目的在于提供一种液压油缸推力测量方法，使用上述液压油缸推力测量装置进行测量，包括以下步骤：
21.s1、将液压泵能够与液压油缸和辅助油缸连通；
22.s2、所述辅助油缸的活塞杆能够抵接于压力传感器，所述压力传感器能够测量所述辅助油缸施加至所述压力传感器的作用力；
23.s3、控制器能够接收所述压力传感器传递的测量信号，并根据公式f1＝kf2进行计算所述液压油缸的推力大小，其中，f1为所述液压油缸的推力大小，f2为所述压力传感器测得的所述辅助油缸的活塞杆的推力大小，k为所述液压油缸的活塞杆和所述液压油缸的油腔的接触面积与所述辅助油缸的活塞杆和所述辅助油缸的油腔的接触面积的比值。
24.本发明的有益效果：
25.本发明提供的液压油缸推力测量装置，液压泵提供的液压油分别流向液压油缸和辅助油缸，液压油缸的活塞杆伸出做功，辅助油缸的活塞杆伸出抵接于压力传感器，压力传感器测得推力信息，并传递给控制器，控制器进行计算从而得到了液压油缸的推力大小。相比于现有技术使用液压传感器的方式，本发明提供的液压油缸推力测量装置，通过间接测得辅助油缸的推力，从而得到液压油缸的推力，受液压油的温度、粘度及液压油缸的活塞杆推出速度等因素的影响小，测量精度更高。
附图说明
26.图1是本发明实施例提供的液压油缸推力测量装置的结构示意图。
27.图中：
28.100、液压油缸；
29.1、液压泵；
30.2、辅助油缸；21、施力触头；
31.3、压力传感器；31、受力触头；32、信号出线端子；
32.4、控制器；41、信号线；
33.5、三通阀；
34.6、连接组件；61、连接接头；62、连接管路；
35.7、第一保护部；
36.8、第二保护部；
37.9、保护筒；91、第一圆筒；911、第一通孔；92、连接盖；93、第二圆筒；931、第二通孔；
38.10、连接板。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
40.在本实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本发明实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
43.本实施例提供了一种液压油缸推力测量装置，用于测量液压油缸100的推力，如图1所示，其包括液压泵1、辅助油缸2、压力传感器3以及控制器4，液压泵1用于驱动液压油缸100的活塞杆伸缩；液压泵1能够与辅助油缸2连通，液压泵1提供的液压油能够同时分别流向液压油缸100和辅助油缸2，液压泵1还用于驱动辅助油缸2的活塞杆伸缩，在辅助油缸2的活塞杆自由端具有施力触头21；压力传感器3的受力触头31与施力触头21抵接，压力传感器3用于检测施力触头21施加至受力触头31的作用力；压力传感器3与控制器4电连接，控制器4用于根据压力传感器3的测量信号计算液压油缸100的推力大小。更具体地，压力传感器3上设置有信号出线端子32，信号出线端子32通过信号线41连接控制器4，从而实现推力信息的传输。
44.本实施例提供的液压油缸推力测量装置，液压泵1提供液压油分别流向液压油缸100和辅助油缸2，液压油缸100的活塞杆伸出做功，辅助油缸2的活塞杆伸出抵接于压力传感器3，压力传感器3测得推力信息，并传递给控制器4，控制器4进行计算从而得到了液压油缸100的推力大小。相比于现有技术使用液压传感器的方式，本实施例提供的液压油缸推力测量装置，通过间接测得辅助油缸2的推力，从而得到液压油缸100的推力，受液压油的温度、粘度及液压油缸100的活塞杆推出速度等因素的影响小，测量精度更高。
45.具体地，于本实施例中，在控制器4上设置有信号放大器，信号放大器用于放大压力传感器3传递的测量信号。
46.具体地，辅助油缸2为单作用液压缸，于本实施例中，辅助油缸2采用液压千斤顶，
其设置有一个进油口，泄压后靠自重及内部弹簧回位。于其他实施例中，可以选用别的单作用液压缸。
47.具体地，压力传感器3为轮幅式压力传感器或电型压力传感器、或电磁型压力传感器、或电容型压力传感器、或振弦型压力传感器、或扩散硅压力传感器。于本实施例中，压力传感器3选用轮幅式压力传感器，轮幅式压力传感器包括受力触头31，辅助油缸2的活塞杆上设置有施力触头21，在液压油的作用下，辅助油缸2的活塞杆能够向下伸出(如图1所示的下方)，施力触头21抵接于能够抵接于压力传感器的受力触头31，压力传感器受力从而检测出辅助油缸2的活塞杆的推力大小。
48.本实施例提供的液压油缸推力测量装置，在实际安装时，千斤顶设置在轮幅式压力传感器的上方，且千斤顶的输出端朝下，即千斤顶的活塞杆和施力触头21能够伸出并抵接于轮幅式压力传感器的受力触头31，便于检测。而且千斤顶的活塞杆受到液压油的压力推出时，其活塞杆只产生微位移(小于1毫米)，测量进程中对轮幅式压力传感器的冲击很小，实现了静态测力的效果；另外，液压油工作时产生的温度变化和粘度变化传递到千斤顶及轮幅式压力传感器的时间很长，因此轮幅式压力传感器测力过程中受环境的影响很小。更具体地，施力触头21与受力触头31面接触，且施力触头21与受力触头31紧密配合。
49.于其他实施例中，可以采用别的结构的压力传感器3，只要能够测量辅助油缸2的活塞杆的推力即可，例如压电型压力传感器，电磁型压力传感器，电容型压力传感器，振弦型压力传感器，扩散硅压力传感器等。
50.具体地，如图1所示，液压油缸推力测量装置还包括三通阀5，三通阀5包括第一接口、第二接口以及第三接口，第一接口能够和液压泵1连通，第二接口能够和液压油缸100连通，第三接口能够和辅助油缸2连通，且第一接口能够同时与第二接口和第三接口连通，便于运输液压油。从液压泵1流出两股等量的液压油，其中一股通过第一接口和第二接口流入液压油缸100，另一股通过第一接口和第三接口流入辅助油缸2。
51.具体地，如图1所示，液压油缸推力测量装置还包括连接组件6，三通阀5的第三接口通过连接组件6与辅助油缸2的进油口连通。更具体地，连接组件6包括连接接头61和与连接接头61连通的连接管路62，连接接头61与辅助油缸2的进油口连通，连接管路62与第三接口连通，液压油通过液压泵1流出然后依次通过三通阀5的第三接口、连接管路62以及连接接头61流向辅助油缸2的进油口。
52.进一步地，如图1所示，液压油缸推力测量装置还包括沿施力触头21和受力触头31的抵接方向相对设置的第一保护部7和第二保护部8，辅助油缸2和压力传感器3设于第一保护部7和第二保护部8之间，辅助油缸2安装于第一保护部7，压力传感器3安装于第二保护部8。于本实施例中，沿竖直方向，辅助油缸2设置在于压力传感器3的上方，第一保护部7设置于辅助油缸2的上方，第二保护部8设置于压力传感器3的下方，且压力传感器3通过螺钉等方式固定在第二保护部8上。由于辅助油缸2的活塞杆基本无位移，推力会非常大，通过相对设置第一保护部7和第二保护部8保证辅助油缸2和压力传感器3的相对位置稳定。
53.具体地，如图1所示，第一保护部7和第二保护部8可拆卸连接，从而固定辅助油缸2和压力传感器3。于其他实施例中，辅助油缸2可以不安装在第一保护部7上，保证辅助油缸2远离压力传感器3的一端抵接于第一保护部7即可。
54.具体地，如图1所示，液压油缸推力测量装置还包括保护筒9和连接板10，通过保护
筒9和连接板10实现第一保护部7和第二保护部8可拆卸连。保护筒9套设于辅助油缸2和压力传感器3外，保护筒9的上端与第一保护部7固定连接，另一端抵接于第二保护部8；连接板10套设于保护筒9外且与保护筒9的外周面抵接，连接板10与第二保护部8固定连接。
55.更具体地，如图1所示，保护筒9包括第一圆筒91、连接盖92以及第二圆筒93，第一圆筒91为圆筒形结构，且套设在辅助油缸2上，第一保护部7为圆盘形结构，第一保护部7设置于第一圆筒91的一端且焊接于第一圆筒91，第二圆筒93为圆筒形结构，且套设在压力传感器3上，连接盖92为环形结构，连接盖92设置于第二圆筒93靠近第一圆筒91的一端，且连接盖92的两端连接于第二圆筒93和第一圆筒91。于本实施例中，连接板10套设于保护筒9的第二圆筒93外，且焊接于第二圆筒93，连接板10通过安装件可拆卸连接于第二安装部8。
56.更具体地，安装件包括螺栓和螺母，在连接板10上开设有第一安装孔，在第二保护部8上开设有第二安装孔，螺栓穿过第一安装孔和第二安装孔，螺母螺纹连接于螺栓且抵接于第二保护部8的端面，从而固定连接板10和第二保护部8。连接板10为环形结构，沿连接板10的周向开设有多个第一安装孔，第二保护部8对应第一安装孔开设有多个第二安装孔，安装件设置有多个，多个第一安装孔，多个第二安装孔以及多个安装件一一对应，保证连接板10和第二保护部8的连接强度。
57.具体地，如图1所示，在第一圆筒91上开设有第一通孔911，连接管路62能够穿过第一通孔911与连接接头61连接，在第二圆筒93上开设有第二通孔931，信号线41能够穿过第二通孔931与信号出线端子32连接。
58.于其他实施例中，沿施力触头21和受力触头31的抵接方向位置可调，将辅助油缸2设置在压力传感器3的上方，辅助油缸2在保护筒9内沿竖直方向的高度可以调节，以调节辅助油缸2和压力传感器3的初始位置。在第一保护部7上开设有第三通孔，在辅助油缸2的尾端，即辅助油缸2远离压力传感器3的一端设置有调节螺钉，螺丝刀穿过第三通孔旋转调节螺钉，从而调节了辅助油缸2与压力传感器3之间的初始位置，从而在每次开始测量前对压力传感器3进行校准。
59.需要说明的是，在实际安装时，先将第一保护部7、保护筒9以及连接板10焊接完成，再将其整体套设在辅助油缸2和压力传感器3的外部。于其他实施例中，第一保护部7、保护筒9以及连接板10一体成型设置，通过模具一体生产，只要起到保护辅助油缸2和压力传感器3的作用即可。
60.本实施例还提供了一种液压油缸推力测量方法，使用上述的液压油缸推力测量装置进行测量，包括以下步骤：
61.s1、将液压泵1能够与液压油缸100和辅助油缸2连通，从而驱动液压油缸100的活塞杆伸缩以及辅助油缸2的活塞杆伸缩；
62.s2、辅助油缸2的活塞杆能够抵接于压力传感器3，压力传感器3能够测量辅助油缸2施加至压力传感器3的作用力；
63.s3、控制器4能够接收压力传感器3传递的测量信号，并根据公式f1＝kf2进行计算液压油缸100的推力大小，其中，f1为液压油缸100的推力大小，f2为压力传感器3测得的辅助油缸2的活塞杆的推力大小，k为液压油缸100的活塞杆和液压油缸100的油腔的接触面积与辅助油缸2的活塞杆和辅助油缸2的油腔的接触面积的比值。
64.于本实施例中，辅助油缸2设置在于压力传感器3的上方，辅助油缸2的活塞杆在液
压油的作用下能够伸出，且辅助油缸2的施力触头21抵接于压力传感器3的受力触头31，压力传感器3从而测得辅助油缸2的活塞杆的推力大小，并将该测量信号传递给控制器4，液压油缸100的活塞杆沿竖直方向向下伸出做功，辅助油缸2的活塞杆也沿竖直方向向下伸出做功，且液压油缸100的活塞杆和液压油缸100油腔的接触面积与辅助油缸2的活塞杆与辅助油缸2油腔的接触面积相等，忽略摩擦等因素影响，压力传感器3测得的辅助油缸2的活塞杆的推力大小即为液压油缸100的推力大小。
65.于其他实施例中，液压油缸100的活塞杆和液压油缸100的油腔的接触面积与辅助油缸2的活塞杆和辅助油缸2的油腔的接触面积可能不相等，那这种情况下压力传感器3测得的辅助油缸2的活塞杆的推力大小需要乘以一个系数k，才等于液压油缸100的推力大小，其公式为：f1＝kf2，其中f1为液压油缸100的推力大小，f2为压力传感器3测得的辅助油缸2的活塞杆的推力大小，k为液压油缸100的活塞杆和液压油缸100油腔的接触面积与辅助油缸2的活塞杆与辅助油缸2油腔的接触面积的比值，例如液压油缸100的活塞杆和液压油缸100油腔的接触面积为10，辅助油缸2的活塞杆与辅助油缸2油腔的接触面积为5，那么k值即为10/5＝2。
66.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。