专利名称：一种试验机及其液压动力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压动力技术领域，特别涉及一种试验机及其液压动力装置。
背景技术：
在静态试验机中，夹持夹具的子种类按照驱动形式划分通常分为机械式和液压式两种。其中，液压夹紧可以实现较大夹持力和自动控制等，因此在较大吨位试验机中应用较多。在液压夹具中也有不同的结构形式，如楔形液压夹具和平推对夹夹具，它们分别用在不同机型上，各自有其特点。如图I和图2所示，图I为现有技术中应用于试验机的楔形液压夹具的工作状态示意图；图2为现有技术中应用于试验机的平推对夹夹具的工作状态示意图。图I和图2分别示出了楔形液压夹具和平推对夹夹具的工作状态；图I中楔形液压夹具01包括楔形上夹持部011和楔形下夹持部012 ;图2中平推对夹夹具02亦设置有平推上夹持部021和平推下夹持部022。上述两种夹具均依靠夹具油缸来提供夹持力，在需要较高夹持力的情况下，就需要夹具油缸提供较高的液压压力。对于平推对夹夹具02而言，如图2所示，由于平推对夹夹具02没有楔形自锁面，因此夹具油缸必须相对输出足够大的力来夹持试样，克服主油缸的拉力。在有限的活塞截面下要产生很大的力，必须依靠更高的液压压力。目前的试验机都是采用油泵作为液压动力装置，在液压系统中产生超高压多是采用高压油泵，油泵通过电机旋转运动带动不断将高压油输送给系统。采用高压油泵虽然可以带来更高的液压压力和流量，但是采用这种方式消耗能量高，因为在试验过程中夹具对流量的需求很小很小，而系统却要按工作流量输出，势必造成多余流量溢流，造成能量浪费。此外，采用高压油泵，在高压高速运动下会产生较大的噪音，通常超过75dB，在有些情况下，超高压油源的噪音也可能低于75dB，例如为72dB，上述分贝值的噪音会对环境产生较大的噪音污染。由于电机的不断运动和高压运行，系统会产生一部分热功，为维持系统正常运行，这些常规油源往往配有风冷却装置，这也增加了系统的功耗和噪音。有鉴于此，提供一种工作效率更高、噪音较小的试验机及其液压动力装置是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的第一目的旨在提供一种液压动力装置，与现有技术中采用油泵作为动力装置相比，该液压动力装置工作效率更高、噪音较小。本发明的第二目的旨在提供一种包括上述液压动力装置的试验机。为解决上述第一个技术问题，本发明提供了一种液压动力装置，包括机架、电机、由传动丝杠和套装于所述传动丝杠的丝杠螺母组成的丝杠螺母副、其第一缸体固接于所述机架的第一液压缸、与所述第一液压缸连接的控制阀组；所述丝杠螺母副与所述电机连接于所述传动丝杠的上端、所述丝杠螺母副通过所述丝杠螺母与所述第一液压缸的第一活塞连接；所述第一液压缸的所述第一缸体的顶部设置有上吸油口和上出油口，所述第一缸体的底部设置有下吸油口和下出油口。优选地，所述控制阀组包括四个同向设置的单向阀，所述上吸油口、所述上出油口、所述下吸油口和所述下出油口分别与所述四个同向设置的单向阀之一连接。 优选地，还包括导向连板，所述导向连板的上端与所述丝杆螺母固接、所述导向连板的下端与所述第一活塞连接。优选地，还包括第二液压缸，所述第二液压缸的第二活塞与所述导向连板的下端连接，所述第二液压缸的第二缸体固接于所述机架。优选地，所述第二液压缸的作用面积小于所述第一液压缸的作用面积。优选地，还包括第三液压缸，所述第三液压缸的第三活塞与所述导向连板的下端 连接，所述第三液压缸的第三缸体固接于所述机架。优选地，所述第三液压缸的作用面积小于所述第一液压缸的作用面积。优选地，所述电机与所述传动丝杠通过弹性联轴器连接。优选地，所述机架为四柱式框架。为解决上述第二个技术问题，本发明还提供了一种试验机，包括液压夹具和驱动所述液压夹具的动力装置，所述动力装置为权利要求I至9任一项所述的液压动力装置。本发明提供的液压动力装置，利用液压缸代替油泵工作，用液压缸的直线运动代替油泵的旋转运动。工作时电机带动传动丝杠进行旋转运动，传动丝杠通过丝杠螺母将旋转运动转化成直线运动，并带动第一活塞进行直线运动；当第一活塞向下运动时，第一液压缸通过下出油口排出一定流量和压力的液压油，同时，第一液压缸内逐渐变大的上部腔室为吸油腔，该腔因为大气压力的作用通过上吸油口吸入液压油；当第一活塞向上运动时，第一液压缸通过上出油口排出一定流量和压力的液压油，同时，第一液压缸内逐渐变大的下部腔室为吸油腔，该腔因为大气压力的作用通过下吸油口吸入液压油；从第一液压缸内排出的液压油进入控制阀组，由控制阀组控制其流向及压力，从而为需要的动作提供可靠液压动力；该过程为一个工作循环，第一液压缸反复运动，不断重复上述循环动作。本发明的液压动力装置，在第一液压缸的上、下两方向的反复运动中，均能够提供一定流量和压力的液压油，在提供相同液压压力下，本发明的液压动力装置容积效率高，泵油流量容易控制，其基本不浪费功率，所以选用的电机功率也小，从而耗能较少，噪音较低。本发明提供的试验机，由于具有以上所述的液压动力装置，因此，也具有以上所述的液压动力装置的有益技术效果，在此不再赘述。
图I为现有技术中应用于试验机的楔形液压夹具的工作状态示意图；图2为现有技术中应用于试验机的平推对夹夹具的工作状态示意图；图3为本发明所提供的液压动力装置的一种具体实施方式
的一个角度立体结构示意图；图4为图3所示的液压动力装置的另一角度的立体结构示意图；图5为图3所示的液压动力装置的又一角度的立体结构示意图6为图I所示的液压动力装置的剖面示意图；图7为本发明所提供的液压动力装置的一种具体实施方式
中第一液压缸向下运动时的工作状态示意图；图8图所示具体实施方式
中第一液压缸向上运动时的工作状态示意图；图9为本发明提供的试验机的一种具体实施方式
的结构示意图。
具体实施例方式本发明的第一核心为提供一种液压动力装置，与现有技术中采用油泵作为动力装置相比，该液压动力装置工作效率更高、噪音较小。本发明的第二核心为提供一种包括上述液压动力装置的试验机。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请参考图3至图8，图3为本发明所提供的液压动力装置的一种具体实施方式
的一个角度立体结构示意图；图4为图3所示的液压动力装置的另一角度的立体结构示意图；图5为图3所示的液压动力装置的又一角度的立体结构示意图；图6为图I所示的液压动力装置的剖面示意图，图7为本发明所提供的液压动力装置的一种具体实施方式
中第一液压缸向下运动时的工作状态示意图，图8图所示具体实施方式
中第一液压缸向上运动时的工作状态示意图。如图3、图4、图5和图6所示，本发明提供的液压动力装置，包括机架I、电机2、由传动丝杠31和套装于传动丝杠31的丝杠螺母32组成的丝杠螺母副3、其第一缸体41固接于机架I的第一液压缸4、与第一液压缸4连接的控制阀组5 ;丝杠螺母副3与电机2连接于传动丝杠31的上端、丝杠螺母副3通过丝杠螺母32与第一液压缸4的第一活塞42连接；第一液压缸4的第一缸体41的顶部设置有上吸油口 411和上出油口 413，第一缸体41的底部设置有下吸油口 412和下出油口 414。进一步参考图7和图8，本发明提供的液压动力装置，工作时，首先通过设定电机2的转速来设定输出流量的大小，然后启动电机2带动传动丝杠31进行旋转运动，传动丝杠31通过丝杠螺母32将旋转运动转化成直线运动，并带动第一活塞42进行直线运动；当第一活塞42向下运动时，第一液压缸4通过下出油口 414排出一定流量和压力的液压油，同时，第一液压缸4内逐渐变大的上部腔室为吸油腔，该腔因为大气压力的作用通过上吸油口 411吸入液压油；当第一活塞42向上运动时，第一液压缸4通过上出油口 413排出一定流量和压力的液压油，同时，第一液压缸4内逐渐变大的下部腔室为吸油腔，该腔因为大气压力的作用通过下吸油口 412吸入液压油；从第一液压缸4内排出的液压油进入控制阀组5，由控制阀组5控制其流向及压力，也可以通过调整电机2的转速改变输出流量的大小，从而为需要的动作提供可靠液压动力；该过程为一个工作循环，第一液压缸4反复运动，不断重复上述循环动作。本发明的液压动力装置，在第一液压缸4的上、下两方向的反复运动中，均能够提供一定流量和压力的液压油，在提供相同液压压力下，本发明的液压动力装置容积效率高，泵油流量容易控制，其基本不浪费功率，所以选用的电机功率也小，从而耗能较少，噪音较低。本发明特别适合试验机液压夹具工作状态的情况，及其他类型机床的类似工作状态。
在一种具体实施方式
中，在提供相同液压压力条件下，现有技术中，采用油泵作为动力装置，其功率需求为2. 2kW，本发明的液压动力装置的相应设计功率为O. 75kW。现有技术中采用油泵作为动力装置的正常工作噪音约为75dB，而本发明的液压动力装置的正常工作噪音约60dB。在一种具体实施方式
中，控制阀组包括四个同向设置的单向阀51，上吸油口 411、上出油口 413、下吸油口 412和下出油口 414分别与四个同向设置的单向阀51之一连接。上吸油口 411和下吸油口 412连接于储油油箱10，第一液压缸4通过上吸油口 411、下吸油口 412从储油油箱10吸油，系统液压油经过循环后回油亦流入储油油箱10。控制阀组中可以设置有电磁阀52对出油流量进行调节。在一种具体实施方式
中，本发明的液压动力装置，设置有导向连板6，导向连板6的上端与丝杆螺母固接、导向连板6的下端与第一活塞42连接。通过设置导向连板，可以扩展连接多个液压缸，能够实现多个液压缸并联分别控制，能够实现多个液压缸共同工作 或者分别工作。导向连板6的结构形式可以依据于并联液压缸的多少而进行不同的设置。在以下的两个具体实施方式
中，分别通过导向连板6实现了两个和三个液压缸的并联。在一种具体实施方式
中，本发明的液压动力装置还设置有第二液压缸7，第二液压缸7的结构设置可以与第一液压缸4相同或者近似，第二液压缸7的工作状态可以参见图7和图8。第二液压缸7的第二活塞与导向连板6的下端连接，第二液压缸7的第二缸体固接于机架I。在此种具体实施方式
中，本发明提供的液压动力装置，第一液压缸4和第二液压缸7的往复运动均能够提供液压动力，其是否需要输出可根据工况需要由控制阀组控制。在一种实施例中,第二液压缸7是与第一液压缸4并联的小液压缸,在相同输入功率下由于该液压缸作用面积小，所以它要输出更高的压力，是高压液压缸，高压液压缸能够承受更高的压力。在另一种具体实施方式
中，本发明的液压动力装置还设置有第三液压缸8，第三液压缸8的结构设置可以与第一液压缸4相同或者近似，第三液压缸8的工作状态可以参见图7和图8。第三液压缸8的第三活塞与导向连板6的下端连接，第三液压缸8的第三缸体固接于机架I。第三液压缸8在此种具体实施方式
中，本发明提供的液压动力装置，第一液压缸4、第二液压缸7和第三液压缸8的往复运动均能够提供液压动力，其是否需要输出可根据工况需要由控制阀组控制。在一种实施例中，第二液压缸7和第三液压缸8是并联在第一液压缸4两侧的小液压缸，在相同输入功率下由于第二液压缸7和第三液压缸8作用面积小，所以它们要输出更高的压力，是高压液压缸，高压液压缸能够承受更高的压力。在一种实施例中，第二液压缸7的作用面积与和三液压缸的作用面积相同。本发明提供的液压动力装置，根据工作需要还可以采用更多的液压缸并联工作，从而实现低压瞬时大流量和超高压保载。控制阀组5可以根据不同功能进行设置，相应地，在本发明的一种具体实施方式
中，控制阀组5包括低压控制阀组、高压控制阀组和系统控制阀组。低压控制阀和高压控制阀组分别用于控制低压液压缸和高压液压缸，主要是进行卸载控制；系统阀组5主要是控制整个系统输出液压油的安全压力、液压换向以及过滤功能等。在一种具体实施方式
中，电机2与传动丝杠31通过弹性联轴器9连接，弹性联轴器9能够起到缓冲作用，进一步减少噪音。
在一种具体实施方式
中，电机2为伺服电机。通过选用伺服电机能够无级改变液压动力装置的输出流量。当然也可以选用其他不同类型的电机，通过选用不同类型电机，可以方便控制输出流量及整体输出参数。在一种具体实施方式
中，如图3、图4和图5所示，机架I为四柱式框架。该四柱式框架有两个作用，一是为整个元器件提供安装布置空间，二是能够提供液压输出的反作用力。进一步参考图9，图9为本发明提供的试验机的一种具体实施方式
的结构示意图。本发明还提供了试验机，包括液压夹具02’和驱动该液压夹具02’的动力装置(图中未示出)。在一种优选的实施例中，液压夹具02’为平推对夹夹具，该平推对夹夹具亦设置有平推上夹持部021’和平推下夹持部022’，本发明提供的试验机在采用平推对夹夹具的情况下能够表现出更高的工作效率。本发明中，驱动液压夹具02’的动力装置为以上所述的任一种液压动力装置。本发明提供的试验机应用以上所述液压动力装置完成试验或辅 助完成试验。本发明提供的试验机，由于具有以上所述的液压动力装置，因此，也具有以上所述的液压动力装置的有益技术效果，在此不再赘述。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种液压动力装置，其特征在于，包括机架(I)、电机(2)、由传动丝杠(31)和套装于所述传动丝杠(31)的丝杠螺母(32)组成的丝杠螺母副(3)、其第一缸体(41)固接于所述机架(I)的第一液压缸(4)、与所述第一液压缸(4)连接的控制阀组(5)； 所述丝杠螺母副(3)与所述电机(2)连接于所述传动丝杠(31)的上端、所述丝杠螺母畐O (3)通过所述丝杠螺母(32)与所述第一液压缸(4)的第一活塞(42)连接； 所述第一液压缸(4)的所述第一缸体(41)的顶部设置有上吸油口(411)和上出油口(413)，所述第一缸体(41)的底部设置有下吸油口(412)和下出油口(414)。
2.根据权利要求I所述的液压动力装置，其特征在于，所述控制阀组(5)包括四个同向设置的单向阀(51)，所述上吸油口(411)、所述上出油口(413)、所述下吸油口(412)和所述下出油口(414)分别与所述四个同向设置的单向阀(51)之一连接。
3.根据权利要求I所述的液压动力装置，其特征在于，还包括导向连板(6)，所述导向连板(6)的上端与所述丝杠螺母(32)固接、所述导向连板(6)的下端与所述第一活塞(42)连接。
4.根据权利要求3所述的液压动力装置，其特征在于，还包括第二液压缸(7)，所述第二液压缸(7)的第二活塞与所述导向连板(6)的下端连接，所述第二液压缸(7)的第二缸体固接于所述机架(I)。
5.根据权利要求4所述的液压动力装置，其特征在于，所述第二液压缸(7)的作用面积小于所述第一液压缸(4)的作用面积。
6.根据权利要求4或5所述的液压动力装置，其特征在于，还包括第三液压缸(8)，所述第三液压缸(8 )的第三活塞与所述导向连板(6 )的下端连接，所述第三液压缸(8 )的第三缸体固接于所述机架(I)。
7.根据权利要求6所述的液压动力装置，其特征在于，所述第三液压缸(8)的作用面积小于所述第一液压缸(4)的作用面积。
8.根据权利要求I所述的液压动力装置，其特征在于，所述电机(2)与所述传动丝杠(31)通过弹性联轴器(9)连接。
9.根据权利要求I所述的液压动力装置，其特征在于，所述机架(I)为四柱式框架。
10.一种试验机，包括液压夹具(02’)和驱动所述液压夹具(02’)的动力装置，其特征在于，所述动力装置为权利要求I至9任一项所述的液压动力装置。
全文摘要
本发明公开了一种液压动力装置，包括机架、电机、由传动丝杠和套装于所述传动丝杠的丝杠螺母组成的丝杠螺母副、其第一缸体固接于所述机架的第一液压缸、与所述第一液压缸连接的控制阀组；所述丝杠螺母副与所述电机连接于所述传动丝杠的上端、所述丝杠螺母副通过所述丝杠螺母与所述第一液压缸的第一活塞连接；所述第一液压缸的所述第一缸体的顶部设置有上吸油口和上出油口，所述第一缸体的底部设置有下吸油口和下出油口。本发明提供的液压动力装置，与现有技术中采用油泵作为动力装置相比，该液压动力装置工作效率更高、噪音较小。本发明还提供了一种包括上述液压动力装置的试验机。
文档编号F15B15/00GK102966622SQ201210457078
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者龙建, 杨庆明, 王斌, 吴义民, 李进 申请人:美特斯工业系统(中国)有限公司