专利名称：高速大流量阀控液压速度发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种实现液压能转化为机械能的液压速度发生器，特别涉及一种 在短行程瞬间实现液压能转化为机械能的液压速度发生器。
背景技术：
提高机电设备、电子产品以及各种机械和建筑结构抵抗外界冲击如爆炸、地震、碰 撞以及飞机起飞与降落引起的冲击载荷性能的要求带动了冲击试验装置向重载高速方向 发展。但由于传统跌落、摆锤重力势能或弹簧势能做功等形式因其能量存储方式所限以及 自身庞大的体积，扩展余地已经很小，甚至无法满足高速重载碰撞冲击试验。而采用燃烧或 爆炸无法保证安全以及试验进度的控制。液气压传动具有功率密度大，能量储存方便等优 点，成为实现新型冲击试验的首选传动方式。现有液压马达的功率太小，无法满足冲击试验 装置瞬时大流量的要求。高压气体具有巨大的压力势能，如何实现高压气体的势能瞬间释 放以获取更大的冲击能量是目前有待解决的关键技术。目前常用流量阀或伺服阀控制液压 装置的动力传动，对于瞬间大功率冲击试验装置要求液压控制阀流量大，响应速度快。但传 统的流体方向控制阀，开启速度慢，最大控制流量无法满足高速重载冲击碰撞试验要求。传 统的方向控制阀，当需要控制大流量时，常采用多级(3级甚至4级)控制方式，控制级数的 增加，导致结构复杂，体积庞大，且响应速度慢。传统的电液伺服阀虽然响应速度快，但价格 昂贵，加工精度要求高，对油液的污染度要求严格，且在压力损失为IOMpa时，控制的最大 流量为5500L/min。其次，气体具有很强的可压缩性，气体传动装置的卸荷速度远小于液体 的卸荷速度，为了避免冲击试验的二次撞击，现有的以气压装置作为动力的冲击试验设备 采用的是机械强行限位措施，噪声大，自动化程度低。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供一种利用高速大流量阀快速开启，能为液 压作动器瞬间供给大量流体将液压能转化为机械能，为高速碰撞或冲击试验提供巨大能量 的一种高速大流量阀控液压速度发生器。本实用新型实现上述目的的技术方案是包括压力源、高速大流量控制装置和液 压作动器，压力源与高速大流量控制装置入口通道联接，作动器与高速大流量控制装置出 口通道联接，压力源为液压作动器提供压力流体，高速大流量控制装置控制液压作动器工 作速度。压力源可以为液压蓄能器或液压泵，能保证向液压作动器提供足够压力流体。当 压力源为液压蓄能器时，包括蓄能器、充气阀和充液阀，充气阀和充液阀分别与蓄能器相连 接。作动器可以是液压缸或液压马达，当作动器是具有快速卸荷和缓冲复位功能的液压缸 时，包括活塞杆组件、缸体、节流阀和卸荷伺服阀，活塞杆组件由活塞、活塞杆和冲击锤组 成，并可在液压缸腔内滑动。高速大流量控制装置包括阀体、活塞阀芯、可调节流阀、开关 阀、压力卸荷阀、位移传感器、充液阀和第一缓冲器，活塞阀芯和可调节流阀带柄阀芯可在 阀体空腔内移动，位移传感器安装在可调节流阀芯尾部。阀体中的环形凹槽与入口通道相通，入口通道与液压蓄能器相连。在油腔和出口通道之间设置有可调节流阀，可调节流阀的 带柄阀芯可以在镗孔之间滑动，带柄阀芯头部形状与其阀座适配。带柄阀芯头部与出口通 道的相对位置由可调节流阀活塞两侧流体的数量来控制，以此达到流量控制的目的，从而 控制冲击锤的速度。在控制腔底部设有一缓冲器对活塞阀芯进行缓冲，控制腔通过通道与 压力卸荷阀和充液阀相连。高速大流量控制装置快速开启原理当活塞阀芯控制腔卸压通道关闭时，压力源 入口通道内流体作用在活塞阀芯环形台阶的力很小，不能克服控制腔流体作用在阀芯上的 阻力，阀处于关闭状态。一旦控制腔卸荷通道打开，控制腔中的流体迅速排出，活塞阀芯 在两端压力差作用下沿着阀体膛孔滑动，阀芯与环形台肩之间形成的阀口就会迅速打开 α ans)，压力源中流体经可调节流阀口迅速流入液压作动器工作腔。设置在入口通道和 活塞阀芯上腔之间的可调节流阀带柄阀芯可以调节液压作动器工作速度。本实用新型依靠高速大流量控制装置的快速开启瞬间向液压作动器提供大量流 体驱动活塞运动，实现液压能向机械能的瞬间转换，从而为冲击碰撞试验提供足够大冲击 能量。所涉及高速大流量控制装置依靠控制压力流体迅速释放，形成阀芯上下腔压力差， 从而以较小的流量控制更大的流量，实现大通径阀芯的快速开启。尤其是在控制流量大于 10000L/min的压力流体时，且能按照工艺条件和设计要求任意改变阀芯上下腔压力面积改 变阀芯开启速度，实现大流量控制。可调节流阀可以调节流量以控制作动器工作速度，液压 作动器设置的卸荷回路实现工作腔内流体压力迅速释放以避免活塞组件振荡与试件的二 次碰撞。
图1为本实用新型实施例结构示意图。图2为本实用新型活塞阀芯的结构示意图。图3为活塞阀芯结构A-A剖视图。图中1.试件，2.冲击锤，3.活塞杆，4.回程腔，5.缸体，6.活塞，7.工作腔，8.基 础，9.伺服阀，10.压力卸荷阀，11.复位阀，12.第一缓冲器，13.阀体，14.控制腔，15.环 形凹槽，16.入口通道，17.环形台肩，18.活塞阀芯，19.出口通道，20.液压缸入口通道， 21.带柄阀芯，22.油腔，23.开关阀，24.可调节流阀，25.位移传感器，26.第二缓冲器， 27.充液阀，28.充气阀，30.蓄能器，31.节流通道，32.节流阀，33.环形台阶，34.镗孔， 35.节流阀活塞，36.卸荷通道，37.液压缸，38.高速大流量控制装置。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括压力源、高速大流量控制装置38和液压缸37，蓄能器 30与高速大流量控制装置入口通道16联接，液压缸37与高速大流量控制装置出口通道19 联接，联结处进行密封以防泄漏。压力源为液压缸37提供压力流体，高速大流量控制装置 38控制液压缸37活塞组件运动速度。压力源包括蓄能器30、充气阀28和充液阀27，充气阀28和充液阀27分别与蓄能 器30相连接。高速大流量阀38包括阀体13、活塞阀芯18、可调节流阀24、开关阀23、压力卸荷阀10、位移传感器25、复位阀11和第一缓冲器12，位移传感器25安装在可调节流阀M尾 部。活塞阀芯18可在阀体控制腔14中滑动。当活塞阀芯18停靠在环形台肩17上时，高 速大流量控制装置38阀处于关闭状态。阀体13中的环形凹槽15与入口通道16相通，入 口通道16与蓄能器30相连。在油腔22和出口通道19之间设置了一个可调节流阀对，通 过调整带柄阀芯21的位置来控制流体的流量，从而控制冲击锤2的速度。可调节流阀M 的带柄阀芯21可以在镗孔34之间滑动，带柄阀芯21头部形状与其阀座适配。带柄阀芯21 头部与出口通道19的相对位置由节流阀活塞35两侧流体的数量来控制，以此达到流量控 制的目的。在控制腔14底部设有一缓冲器12对活塞阀芯18进行缓冲，控制腔14通过卸 荷通道36与压力卸荷阀10和复位阀11相连。液压缸37是由活塞杆组件、缸体5、节流通道31、节流阀32、节流阀32和卸荷通道 及伺服阀9组成，活塞6将缸体5内腔隔成了工作腔7和回程腔4，工作腔7的卸荷通道与 伺服阀9联接。活塞组件可以在缸体内做往复运动。活塞组件由活塞6、活塞杆3及冲击 锤2机械联接组成。整个作动器缸体安装在基础8上。节流通道31和节流阀32组成的节 流回路对活塞运行到行程末端起缓冲作用，卸荷通道及伺服阀9的快速卸荷防止活塞的振 荡，而且可以调整活塞6的初始位置。本实用新型的工作流程是(一 )通过复位阀11对控制腔14内充满流体将活塞阀芯18压在阀座上切断蓄能 器30与液压缸37通道；( 二 )通过伺服阀9对加速腔进行充液以调整活塞6的初始位置；(三)通过开关阀23和位移传感器25设定带柄阀芯21初始位置，以控制冲击锤 2的最大速度；(四)通过充液阀27和充气阀28调整蓄能器30的压力和流体总量；(五)关闭与液压缸37的工作腔7相连卸荷伺服阀9；(六)打开作动器回程腔节流阀32；(七)启动压力卸荷阀10，控制腔14中的流体经卸荷通道36排出，蓄能器30中 的流体通过入口通道16和环形台阶33作用在阀芯18与环形台肩17的接触面上，活塞阀 芯18在上下端压力差作用下向下滑动直到撞到缓冲器12。一旦活塞阀芯18与环形台肩 17接触面裂开微小缝隙，蓄能器30中流体通过裂缝流入油腔22，其压力就会作用在阀芯18 的顶部并推动其迅速向下运动，活塞阀芯18和环形台肩17之间形成的阀口与此同时打开。 阀口从关闭到完全打开时间非常短，大约只有1 ans。(八)阀口打开之后，蓄能器30中的流体在高压气体的作用下由油腔22、出口通 道19和入口通道20排入液压缸37的工作腔7中，以给定的流量推动活塞6向上加速运动 撞击试件1。回程腔4内的流体由节流通道31排出。(九)当冲击锤2撞击试件1的同时，伺服阀9打开，对工作腔7内流体进行排泄， 以防止活塞6在缸体内反复振荡。(十)活塞6复位后关闭伺服阀9和节流阀32。
权利要求1.一种高速大流量阀控液压速度发生器，其特征在于包括压力源、高速大流量控制 装置(38)和液压作动器，压力源与高速大流量控制装置入口通道(16)联接，作动器与高速 大流量控制装置出口通道(19)联接，联结处进行密封以防泄漏。
2.根据权利要求1所述的高速大流量阀控液压速度发生器，其特征在于所述的压力 源包括蓄能器(30)、充气阀(28)和充液阀(27)，充气阀(28)和充液阀(27)分别与蓄能器 (30)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的高速大流量阀控液压速度发生器，其特征在于所述的 高速大流量控制装置(38)包括阀体(13)、活塞阀芯(18)、可调节流阀(M)、开关阀(23)、 压力卸荷阀(10)、位移传感器(25)、复位阀(11)和第一缓冲器(1 ；位移传感器05)安 装在可调节流阀04)尾部，活塞阀芯(18)可在控制腔(14)中滑动；阀体(1 中的环形凹 槽(15)与入口通道(16)相通；在油腔02)和出口通道(19)之间设置有可调节流阀04)； 可调节流阀04)的带柄阀芯可以在镗孔(34)之间滑动，带柄阀芯头部形状与 其阀座适配；在控制腔(14)底部设有第一缓冲器(1 对活塞阀芯(18)进行缓冲，控制腔 (14)通过卸荷通道(36)与压力卸荷阀(10)和复位阀(11)相连。
4.根据权利要求3所述的高速大流量阀控液压速度发生器，其特征在于所述的液压 作动器为液压缸(37)，包括活塞杆组件、缸体(5)、节流通道(31)、节流阀(3 和卸荷通道 及伺服阀(9)；活塞(6)将缸体(5)内腔隔成了工作腔(7)和回程腔(4)，工作腔(7)的卸荷 通道与伺服阀(9)联接；活塞组件可以在缸体( 内做往复运动，活塞组件由活塞(6)活塞 杆(3)及冲击锤( 联接组成；缸体( 安装在基础(8)上；节流通道(31)和节流阀(32) 组成节流回路。
专利摘要一种高速大流量阀控液压速度发生器，其特征在于包括压力源、高速大流量控制装置和液压作动器，压力源与高速大流量控制装置入口通道联接，液压作动器与高速大流量控制装置出口通道联接，联结处进行密封以防泄漏。高速大流量控制装置可以控制液压作动器活塞的运动速度从而实现冲击碰撞试验速度的调节。依靠压力流体迅速释放，形成活塞阀芯上下腔压力差，实现大通径阀芯的快速开启，从而以较小的流量控制更大的流量；依靠大流量阀快速开启将动力源液压能瞬间转化为机械能，解决了工程中大能量快速释放和传统大流量阀反应速度慢的难题。液压作动器设置的卸荷回路实现工作腔内流体压力迅速释放以避免活塞组件振荡与试件的二次碰撞。适用于机电设备、电子产品以及各种机械和建筑结构的高速重载强碰撞冲击试验。
文档编号F15B13/04GK201858212SQ20102060669
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者王贡献, 胡勇, 胡志辉 申请人:武汉理工大学