本发明是关于液压机械领域中，模拟超低温油液瞬间进入作动器筒体油腔情况的作动筒类低温性能试验台液压系统，作动筒类低温性能试验台是依据作动筒类液压油流量/压力/伺服阀等主要技术指标、工作介质温度和试验环境温度等要求而设计的专用低温性能检测设备。其特点是操作方便，可以极大缩短油液冷却时间，精确。
背景技术：
液压作动筒是飞机液压系统的关键件，由盖、外筒、活塞杆、橡胶密封圈等零件组成，组件的组装是将盖和外筒组合在一起的。液压作动筒作为一种动力执行机构，正在获得广泛的应用。作动筒可靠性试验台是完成作动筒在不同工作环境下加载的可靠性试验,需要模拟作动筒在高低温以及不同的载荷情况下的工作情况。试验台的一个关键性指标就是要保证产品在规定的温度范围内进行实验。试验台工作中,液压传递性能使用温度一54℃至+135℃。制冷量试验要求在2个小时内油温由室温降到一48℃,在一48℃左右还有很低的蒸发温度。蒸发温度越低，压缩机压缩比越大，循环制冷量越低，压缩机功耗越大，制冷系数下降制冷循环经济性越差。由于低温液压元件特别是低温泵源货源奇缺且价格昂贵，同时，低温下元件工作环境条件恶化，大大降低液压元件的寿命，因此使用大量低温液压元件搭建液压试验台是十分不经济的方法。另外，系统工作在低温环境下，由于热胀冷缩，系统管路长度和工作行程都会相应变化，尤其实验台油路较长，这些问题在液压作动筒负载特性，振动、疲劳等动强度试验中，由于作动的频率高、行程长、负载大等原因，液压作动筒的负载特性受油的可压缩性的影响程度及负载曲线的图形特点会有不同表现。蓄压器即活塞式蓄能器。液压测试技术要对液压系统和液压元件进行充分的测试，必然需要对大量的数据进行采集及处理，液压测试技术和信息技术紧密结合才能符合现代液压测试技术的需要。液压系统的自动化控制与液压测试密不可分，液压系统闭环反馈控制必然要求对液压系统参数进行测量和反馈，液压测试中，需要多种物理量的检测。在现有技术中，作动筒类低温性能试验台液压系统主要由常温液压能源、低温制冷装置以及工作状态控制单元等部分组成。在现有技术中，液压系统在低温、高压、大流量工作条件下工作会使许多问题变得比较复杂，系统的设计也需要不断的改进，以提高系统的性能和使用寿命。在设计试验台时由于系统比较大，压力也很高，还有许多问题需要仔细的考虑。目前，国内现有的模拟超低温油液瞬间进入作动器筒体油腔情况的低温试验台都是依靠产品的工作循环带动油液反复经过制冷系统，达到降低油温的目的，油液未被冷却至指定温度时产品的工作循环必须提前进行，存在着降温速度慢，系统控制复杂，模拟环境与设想不一致等问题，效率很低，对人力资源、能源及时间消耗大。
作动筒类和蓄压器类产品出厂前需要做极限温度试验，低温工作循环寿命实验。作动筒的寿命实验过程主要由静压实验、循环实验、应急实验三部分组成。作动筒一个工作循环包括作动筒伸出、伸出保压、缩回、缩回保压四个工步。按现行工艺的要求，低温工作循环需要液压油以指定的低温(一般在-55℃左右)，瞬间进入产品，进行工作循环。根据被试作动筒的工作情况和寿命试验台主要液元件的使用要求，可以将寿命试验台划分成常温往复可调液压、低温泵组、油温制冷机组、低温油箱(含溢流阀、辅助油箱等)、低温阀组、被试作动筒等各部分组成，其简要的工作原理是以常温液压源作为低温试验台的驱动源，电控制常温驱动缸作往复运动，低温液压系统控制被试作动筒作往复运。低温部分制冷剂在蒸发器内吸取被冷却对象的热量，并将此热量传给高温部分的制冷剂，然后再由高温部分的制冷剂将热量传给冷却介质。由于功率损失、运动时产生的摩擦热、系统与外界热交换等引起的试验台系统油液温度升高由复叠式制冷机组冷却。被作动筒的每个工作循环中，要求在缩回和伸出位置上保压一定时间(3至5s)，压力为21Mpa或28Mpa，而系统又工作在低温环境下，由于热胀冷缩，系统的管路长度和工作行程都会有变化，尤其试验台油路比较长，热效应会更加突出。试验台的一个关键性指标就是要保证产品在规定的温度范围内进行实验，而系统的工作压力较高，工作温度较低(-55℃)，在如此低的温度下液压油将变得十分稠，又在高压下往复运动，摩擦将十分严重，再加上由于功率损失、系统与外界热交换等引起的系统油液温度升高，使得温度问题更加突出。有关实验可以看出工作一小时后的温升至少在l0以上，为此必须通过制冷措施将每个循环的多余热量吸走，为保证实验在规定温度下完成，制冷系统的蒸发室的被冷环境温度必须低-60℃，参考已有的复叠式制冷系统的制冷能力，定此温度为-65℃，为留有比较大的余地。制冷油温机组的具体实现是将蒸发器作成具有特殊性质的中间冷却介质的容器，制冷剂汽化制冷中间介质，热交换器管路中为被冷却的液压油，它浸在容器内，中间介质通过热传递使液压油冷却。在实际使用中制冷机组的体积是有现实条件限制的，系统在设计时为了让制冷机组充分冷却液压油，又要使制冷机组内的油管长度不要太长，通常是将制冷机组中的油管设计成串联形式，这样做会增加摩擦热的产生，管路串联还会增加系统的压力损失。系统速度的调节产品实验时对速度有较高要求，因此需要对系统的速度进行调节。被试作动筒的速度控制一旦放在低温侧，低温侧就变成了一个阀控节流调速回路，溢流损失加上节流损失将会使工作介质温度急剧上升，若这两部分损失也考虑在内的话将不得不进一步增加制冷机组的制冷功率，这样是很不经济的，而且制冷功率的上升也是有限的。低温侧比例阀的元件也非常难选，且供货途径有困难。这样做可能会因内泄漏等原因而使产品控速精度受到影响。
目前，传统产品温度试验台低温液压系统可以实现作动筒类产品和蓄压器类产品的工作循环或静压试验等。油液循环起来才能产生持续的热交换以达到我们的试验要求，因此原低温液压系统实现产品低温工作循环的方式有两种：
1、外接球阀、管路等试验工装，使油液在小范围内从油箱到制冷系统再到油箱形成冲洗循环，期间关闭相应产品前和静压试验的高压针阀。当油液被冷却到指定温度后，再打开相应产品的高压针阀将油液送至产品中。由于高压针阀实际位置在试验台操作面板上，产品在低温箱中，高压针阀和低温箱之间还有较长的液压管路，这些管路和管路中的余油没有参与小范围冲洗循环，不会被冷却。打开针阀后，油液与这些未被冷却过的管路和余油温差很大，会产生二次热交换。首次注入产品的油液实际上并非指定温度的油液。
2、选择一个同类型产品作为工装与试验产品并联，通过工装作动筒或蓄压器的工作循环，带动油液经过制冷系统，实现热交换。作动筒或蓄压器进出油口需增加一种截止阀工装，工装作动筒或蓄压器工作时，此种截止阀工装关闭；当油液被冷却至指定温度后，此种截止阀工装打开，使冷油液瞬间进入作动筒，开始产品低温工作循环。这种方式可以精确地模拟超低温油液瞬间进入作动筒类或蓄压器类产品的情况，但却有两个明显的缺点：一是由于工装作动筒并没有实现油液的连续冲洗，只是通过工作换向带动油液进油回油，因此油液单次通过制冷系统的流量很低，需要很长的时间才能将油液冷却至指定温度；二是需要增加很复杂的工装，占用各种人力物力资源，增加了前期准备和后期拆卸的工作量。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有温度试验台低温液压系统存在的不足之处，提供一种制冷迅速、操作方便，能精确模拟指定温度冷油瞬间进入产品情况的作动筒类低温性能试验台液压系统。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种作动筒类低温性能试验台液压系统，包括低温泵组、油温制冷机组、低温油箱、低温阀组、被试作动筒和加载作动筒构成的循环制冷系统20，以及从油箱17到制冷系统20再到油箱17形成的冲洗循环系统，其特征在于：在冲洗循环系统中，在被测作动筒进出油口并联管路的第一两两并联无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26及其同路串联的第二两两并联无杆腔通油高压针阀11、有杆腔通油高压针阀12，通过同路并联管连通试验用O型电磁换向阀，试验用O型电磁换向阀串联冷却用Y型中位电磁换向阀30，冷却循环连通制冷系统20，形成充分冷却有杆腔和无杆腔所在油路的自冷却循环回路，在第一两两并联无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26与第二两两并联无杆腔通油高压针阀11、有杆腔通油高压针阀12的并联管路之间分别并联有联通系统温度传感器15的并联管路的第三两两并联有杆腔冷却高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28，第一两两并联无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26通过三通阀连通第三两两并联有杆腔高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28组成油液冷却循环的通道；有杆腔高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28产生的液压信号通过系统温度传感器15送入于操作面板；Y型中位电磁换向阀30用于冷却循环时将25、有杆腔高压球阀26所在管路联通，充分冷却无杆腔通油高压针阀11和有杆腔通油高压针阀12所在油路。
本发明的相比于现有技术具有如下有益效果。
制冷迅速。本发明在被测作动筒进出油口并联管路的第一两两并联高压球阀25、26及其同路串联的第二两两并联高压针阀11、12，通过同路并联管连通试验用O型电磁换向阀，试验用O型电磁换向阀串联Y型中位Y型中位电磁换向阀30冷却循环连通制冷系统20，可以利用Y型中位换向阀中位的A、B口与T口相通，持续的温差产生持续的热交换等原理，不依赖外部工装的自循环冷却，精确模拟工艺要求的情况，极大地缩短了冷却时间。不会影响电磁换向阀10不得电时的保压功能，也不会导致高压油进入静压液柱。
操作方便。本发明在第一两两并联高压球阀25、26与第二两两并联高压针阀11、12的并联管路之间分别并联有联通温度传感器15的并联管路第三两两并联高压针阀27、28，第一两两并联高压球阀25、26通过三通阀连通第三两两并联高压针阀27、28组成油液冷却循环的通道方便了操作。
能精确模拟指定温度冷油瞬间进入产品情况。本发明采用第一两两并联高压球阀25、26通过三通阀连通第三两两并联高压针阀27、28组成油液冷却循环的通道；高压针阀27、28产生的液压信号通过温度传感器15送入于操作面板能精确模拟指定温度冷油瞬间进入产品情况。
本发明在原有液压系统基础上增加高压球阀25、26、29，高压针阀27、28，Y型中位电磁换向阀30，使原液压系统具备可控制的自冷却循环功能，可适合作动筒类产品和蓄压器类产品低温工作循环前的油液冷却。
附图说明
下面结合附图和实施实例对本发明进一步说明。
图1是作动筒类低温性能试验台液压系统原理图。
图中：1无杆腔温度传感器，2有杆腔温度传感器，3无杆腔静压高压针阀，4被测作动筒，5有杆腔静压高压针阀，6静压液柱，7静压压力传感器，8蓄压器静压高压针阀，9被测蓄压器，10试验用O型电磁换向阀，11无杆腔通油高压针阀，12有杆腔通油高压针阀，13蓄压器通油高压针阀，14单向阀，15系统温度传感器，16蓄压器卸压高压针阀，17油箱，18静压卸压高压针阀，19系统压力传感器，20制冷系统，21溢流阀，22蓄压器低压电磁球阀，23蓄压器高压电磁球阀，24换热器，25无杆腔高压球阀，26有杆腔高压球阀，27有杆腔冷却高压针阀，28无杆腔冷却高压针阀，29蓄压器高压球阀，30冷却用Y型中位电磁换向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
参阅图1。一种作动筒类低温性能试验台液压系统，包括低温泵组、油温制冷机组、低温油箱、低温阀组、被试作动筒和加载作动筒构成的循环制冷系统20，以及从油箱17到制冷系统20再到油箱17形成的冲洗循环系统，其特征在于：在冲洗循环系统中，在被测作动筒进出油口并联管路的第一两两并联无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26及其同路串联的第二两两并联无杆腔通油高压针阀11、有杆腔通油高压针阀12，通过同路并联管连通试验用O型电磁换向阀，试验用O型电磁换向阀串联冷却用Y型中位电磁换向阀30，冷却循环连通制冷系统20，形成充分冷却有杆腔和无杆腔所在油路的自冷却循环回路，在第一两两并联无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26与第二两两并联无杆腔通油高压针阀11、有杆腔通油高压针阀12的并联管路之间分别并联有联通系统温度传感器15的并联管路的第三两两并联有杆腔冷却高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28，第一两两并联无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26通过三通阀连通第三两两并联有杆腔高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28组成油液冷却循环的通道；有杆腔高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28产生的液压信号通过系统温度传感器15送入于操作面板；Y型中位电磁换向阀30用于冷却循环时将25、有杆腔高压球阀26所在管路联通，充分冷却无杆腔通油高压针阀11和有杆腔通油高压针阀12所在油路。
压力油口经过制冷系统20流经制冷系统的油液与制冷系统产生热交换。
试验用O型电磁换向阀10一路通过冷却用Y型中位电磁换30连通制冷系统20，另一路通过管道连接换热器24和静压卸压高压针阀18。
换热器24通过管道上的旁路管道连接溢流阀21，溢流阀21并联在单向阀14与蓄压器低压电磁球阀22之间，蓄压器低压电磁球阀22通过单向阀14并联蓄压器低压电磁球阀22，组成通过蓄压器通油高压针阀13和蓄压器高压球阀通向被测蓄压器9的并联回路。
溢流阀21、蓄压器低压电磁球阀22通过并联接点管路连接系统压力传感器19。
试验用O型电磁换向阀10分别通过平行管路无杆腔通油高压针阀11串联的无杆腔高压球阀25、有杆腔通油高压针阀12串联的有杆腔高压球阀26连接被测作动筒4的无杆腔和有杆腔，驱动无杆腔进油推动作动筒活塞杆伸出，有杆腔进油推动作动筒活塞杆缩回。试验用O型中位电磁换向阀10的回油口通过有杆腔通油高压针阀12管道旁路连接的有杆腔静压高压针阀5，经静压卸压高压针阀18连接换热器24，系统回油管路油液通过有杆腔静压高压针阀5输出端旁接管道连接的蓄压器静压高压针阀8、蓄压器卸压高压针16回到油箱17。
试验用O型电磁换向阀10一路通过冷却用Y型中位电磁换30连通与可调压油源P相通的制冷系统20，另一路通过管道连接换热器24和静压卸压高压针阀18，换热器24通过管道上的旁路管道连接溢流阀21，在单向阀14与蓄压器低压电磁球阀22之间，通过单向阀14并联蓄压器低压电磁球阀22，组成通过蓄压器通油高压针阀13和蓄压器高压球阀通向被测蓄压器9的并联回路。溢流阀21、蓄压器低压电磁球阀22通过并联接点管路连接系统压力传感器19。蓄压器低压电磁球阀22出口设一单向阀14通过单向阀14旁接管道并联蓄压器高压电磁球阀23，蓄压器高压电磁球阀23输入端经蓄压器低压电磁球阀22输入端并联接点连接系统压力传感器19，连接于蓄压器低压电磁球阀22出口与单向阀14之间的旁接管道上连有一分别连接试验用O型电磁换向阀10和静压卸压高压针阀18、换热器24相接的可调的溢流阀21，溢流阀21通向系统回油管路控制蓄压器类产品的低温低压工作循环，蓄压器低压电磁球阀22、蓄压器高压电磁球阀23并联回路控制蓄压器类产品系统压力下的工作循环。蓄压器高压电磁球阀23和单向阀14一同通过蓄压器通油高压针阀13连入被测蓄压器9。同时通过系统温度传感器15和蓄压器卸压高压针阀16连接油箱17，通过系统温度传感器15反馈油液温度。
在无杆腔通油高12压针阀11与有杆腔通油高压针阀输出端管路之间并联有无杆腔静压高压针阀3，无杆腔静压高压针阀3一端连接无杆腔温度传感器1，另一端连接静压液柱6，静压液柱6通过静压卸压高压针阀18连接系统回油管路。静压试验时，被测蓄压器9被测压力由静压液柱6提供；非静压试验时，关闭直接连接静压液柱的所有阀门，并通过连接在有杆腔静压高压针阀5与静压卸压高压针阀18的静压压力传感器7反馈压力信号。在系统回油管路中，蓄压器卸压高压针阀16通过系统温度传感器15和与蓄压器通油高压针阀13相连被测蓄压器9之间的接点，经蓄压器静压高压针阀8与有杆腔温度传感器2相连的有杆腔静压高压针阀5，无杆腔静压高压针阀3通过杆腔静压高压针阀5与有杆腔温度传感器2之间的串联通道连通无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26进入被测作动筒4的无杆腔。
增加无杆腔高压球阀25，有杆腔高压球阀26，有杆腔冷却高压针阀27，无杆腔冷却高压针阀28，蓄压器高压球阀29，冷却用Y型中位电磁换向阀30。在被测作动筒4的无杆腔入口和有杆腔入口分别增加无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26，防止油液冷却至指定温度(一般为-55℃)前进入被测作动筒4引起作动筒动作。在被测蓄压器9进油入口处增加蓄压器高压球阀29，防止油液冷却至指定温度(一般为-55℃)前进入被测蓄压器9引起蓄压器动作。在被测作动筒4的无杆腔和有杆腔同时增加三通，通过三通分别连接无杆腔冷却高压针阀28和有杆腔冷却高压针阀27，用于在冲洗循环中同时冷却被测被测作动筒4的无杆腔、有杆腔的两条外接管路，并提供通/断功能。在制冷系统20和试验用O型电磁换向阀10之间增加冷却用Y型中位电磁换向阀30，用于实现冲洗循环速冷和工作循环两种模式之间的切换。
以作动筒类低温工作循环试验前的油液冷却为例，在冲洗循环系统中，根据被试作动筒的缸径、杆径和工作循环要求，按照“容积变化相等”原则，将作动筒类低温性能试验台液压系统设计为，包括低温泵组、油液制冷系统、油箱、低温阀组等构成的快速制冷循环系统，从油箱17到制冷系统20再到油箱17形成的冲洗循环系统。在两两并联无杆腔高压球阀25和有杆腔高压球阀26、蓄压器高压球阀29关闭状态下，关闭静压相关的无杆腔静压高压针阀3、有杆腔静压高压针阀5、蓄压器静压高压针阀8，关闭卸压回油的蓄压器卸压高压针阀16、静压卸压高压针阀18，打开冲洗循环通路上的无杆腔通油高压针阀11、有杆腔通油高压针阀12、蓄压器通油高压针阀13、有杆腔冷却高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28。调低系统压力开启试验台，由于三个高压球阀关闭，油液无法进入被测作动筒4和被测蓄压器9，油液从油源P进入作动筒类低温性能试验台液压系统；蓄压器高压电磁球阀23得电导通，蓄压器低压电磁球阀22失电断开；油液依次经过蓄压器高压电磁球阀23、蓄压器通油高压针阀13，再分别经过有杆腔冷却高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28流入被测作动筒4有杆腔前管路和无杆腔前管路；试验用O型电磁换向阀10左端得电，冷却用Y型中位电磁换向阀30不得电处于中位。两路油液分别经高压针阀11和12流过电磁换向阀10，并在冷却用Y型中位电磁换向阀30处汇合，同时经回油管路流回油箱17。油液如此循环往复产生非常大的流量，极大提高了热交换的效率，持续的温度差产生持续的热交换，油液迅速被冷却；当油液冷却至指定温度时，再按现行工艺规程进行被测作动筒4的低温循环试验。此时，关闭有杆腔冷却高压针阀27、无杆腔冷却高压针阀28，打开无杆腔高压球阀25、有杆腔高压球阀26，蓄压器高压电磁球阀23失电断开，冷却用Y型中位电磁换向阀左端得电(相当于通路)，开启作动筒低温工作循环程序在此温度下进行工作循环。
以蓄压器类低温工作循环试验前的油液冷却为例，被测蓄压器冲洗循环快速制冷方法和被测作动筒相同。当油液冷却至指定温度时，再按现行工艺规程进行被测蓄压器9的低温工作循环试验。
以上所述，仅为发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，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，均应包含在本发明明的保护范围之内。