本发明涉及一种人字闸门模拟试验台的液压系统及试验方法，尤其能使试验台模拟真实闸门的自重和启闭过程的液压系统。
背景技术：
随着当今水运事业的不断发展，现在对船闸的要求更高了，对此现在很多高校、公司以及工厂都有相应的对船闸项目进行研究，而这类项目往往是以实验为基础的，为了完全的模拟船闸的实际运行情况，就需要相应的实验设备来实现相关的功能。而试验台为了模拟实际的船闸闸门就需要在试验台的闸门上面施加一定的力来满足实际闸门的重量，同时为了使闸门能够自动启闭就需要施加一定的启闭力。同时为了适应不同的船闸启闭时间和闸门的重量，该实验台的液压系统则同时具备了这一条件，不仅满足了加载力的大小要求以改变不同的闸门重量，而且还能通过控制启闭缸的速度来适应不同的船闸启闭时间。通过电液结合的控制，可以实现行程、速度、时间控制的要求，大大提高了控制精度。同时，液压系统本身的互换性也很强，对于不同的试验参数，只需要更换液压系统的元件就能实现相应的功能。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种人字闸门模拟试验台的液压系统及试验方法，可以实现稳定加载和启闭的功能，而且各种功能互不干扰，能够同时完成动作要求。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种人字闸门模拟试验台的液压系统，其特征在于：它包括用于提供液压动力的动力源液压系统、用于提供加载力的加载液压系统和用于提供启闭力的启闭液压系统；所述动力源液压系统同时与加载液压系统和启闭液压系统相连，所述加载液压系统与人字闸门模拟试验台的承受载荷装置相连，所述启闭液压系统与人字闸门模拟试验台的旋转载荷装置相连；所述承受载荷装置设置在人字闸门的顶部，所述旋转载荷装置安装在人字闸门的侧壁上。
所述动力源液压系统包括单作用双联叶片泵、过滤器和电动机，单作用双联叶片泵由电动机驱动，其吸油口与过滤器的出油口相连；所述单作用双联叶片泵的出油口p1同时与第一直动式外控溢流阀的进油口以及第一电液比例节流阀的进油口相连，单作用双联叶片泵的出油口p2同时与第一直动式外控溢流阀的进油口以及第二电液比例节流阀的进油口相连。
所述加载液压系统包括第一直动式外控溢流阀、第一电液比例节流阀、第一先导型溢流阀、第一直动型溢流阀、第一不可调节流阀、第一压力表、第一三位四通电磁换向阀、叠加式电控单向阀和第一单杆液压缸；所述第一直动式外控溢流阀的控制油口x同时与第一先导型溢流阀、第一直动型溢流阀和第一不可调节流阀的进油口相连；第一直动式外控溢流阀出油口t与带冷却剂管路的冷却器的进油口相连；第一电液比例节流阀的出油口与第一三位四通电磁换向阀的p油口相连；第一先导型溢流阀和第一直动型溢流阀的出油口同时与油箱相连；第一不可调节流阀的出油口与第一压力表相连；第一三位四通电磁换向阀的a油口与叠加式电控单向阀的进油口相连，叠加式电控单向阀的出油口与第一单杆液压缸的进油口相连；第一单杆液压缸的出油口与第一三位四通电磁换向阀的b油口相连，第一三位四通电磁换向阀的t油口接回油箱。
所述启闭液压系统包括第二直动式外控溢流阀、第二电液比例节流阀、第二先导型溢流阀、第二直动型溢流阀、第二不可调节流阀、第二压力表、第二三位四通电磁换向阀和第二单杆液压缸；所述第二直动式外控溢流阀的控制油口x同时与第二先导型溢流阀、第二直动型溢流阀和第二不可调节流阀的进油口相连，第二直动式外控溢流阀的出油口t与带冷却剂管路的冷却器的进油口相连；所述第二电液比例节流阀的出油口与第二三位四通电磁换向阀的p油口相连，第二先导型溢流阀和第二直动型溢流阀的出油口同时与油箱相连，第二不可调节流阀的出油口与第二压力表相连；第二三位四通电磁换向阀的a油口与第二单杆液压缸的进油口相连，第二单杆液压缸的出油口与第二三位四通电磁换向阀的b油口相连，第二三位四通电磁换向阀的t油口接回油箱。
所述加载液压系统的第一三位四通电磁换向阀为y型三位四通电磁换向阀。
所述启闭液压系统的第二三位四通电磁换向阀为o型三位四通电磁换向阀。
所述加载液压系统的第一单杆液压缸与承受载荷装置相连，为承受载荷装置提供加载力，使人字闸门承受径向加载力。
所述启闭液压系统的第二单杆液压缸与人字闸门侧壁上的旋转载荷装置相连，为旋转载荷装置提供动力，使人字闸门承受旋转载荷。
所述人字闸门模拟试验台包括底座，所述底座上固定安装有支架，所述支架的侧边安装有门架，所述门架固定安装在底座上，在门架和底座之间安装有人字闸门，所述人字闸门的底部枢接在船闸底枢摩擦副上，与船闸底枢摩擦副同轴顶端通过旋转轴铰接在门架的顶部横梁上，在人字闸门的正上方安装有悬挂装置，所述悬挂装置和人字闸门之间安装有承受载荷装置，所述支架和闸门之间设置有阻尼装置和旋转载荷装置。
所述人字闸门的外侧面与门架的立柱相接触的位置安装有挡块。
任意一项所述模拟试验台液压系统的试验方法，它包括以下步骤：
step1：启动动力源液压系统，通过动力源液压系统为加载液压系统和启闭液压系统提供动力；
step2：加载液压系统驱动第一单杆液压缸为承受载荷装置提供加载力，使人字闸门承受径向加载力；
step3：启闭液压系统驱动第二单杆液压缸为载荷装置提供动力，使人字闸门承受旋转载荷；
step4：通过上述液压系统的综合作用为模拟实验台提供不同的模拟载荷试验，对船闸底枢摩擦副进行试验分析，试验之后采集相关的试验数据为进一步的研究提供理论依据。
本发明有如下有益效果：
1、能够提供不同范围的加载力和启闭力，和不同范围的启闭缸的活塞速度从而满足不同船闸的模拟需要。
2、加载系统带有保压功能，能够稳定持续的进行恒压加载。
3、电液结合进行控制，相比单纯的机械控制，控制精度高。
4、很容易防止过载，安全系数高。
5、液压系统的元件更换、连接都很方便。
6、把多个液压元件集中在一个模块中，在满足加载性能的同时提高了抗污染能力，减少振动造成的工作故障，使检测安装过程更加简化。
7、两个加载系统互不干扰又可同时运动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明人字闸门模拟实验台液压系统的结构示意图。
图2为本发明人字闸门模拟实验台的结构示意图以及油缸位置布置图。
图中：电动机1、单作用双联叶片泵2、过滤器3、第一直动式外控溢流阀4、第一电液比例节流阀5、第一先导型溢流阀6、第一直动型溢流阀7、第一不可调节流阀8、第一压力表9、第一三位四通电磁换向阀10、叠加式电控单向阀11、第一单杆液压缸12、第二直动式外控溢流阀13、第二电液比例节流阀14、第二先导型溢流阀15、第一直动型溢流阀16、第二不可调节流阀17、第二压力表18、第二三位四通电磁换向阀19、第二单杆液压缸20、冷却器21、油箱22；
承受载荷装置101、旋转载荷装置102、人字闸门103、船闸底枢摩擦副104。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-2中，一种人字闸门模拟试验台的液压系统，它包括用于提供液压动力的动力源液压系统、用于提供加载力的加载液压系统和用于提供启闭力的启闭液压系统；所述动力源液压系统同时与加载液压系统和启闭液压系统相连，所述加载液压系统与人字闸门模拟试验台的承受载荷装置101相连，所述启闭液压系统与人字闸门模拟试验台的旋转载荷装置102相连；所述承受载荷装置101设置在人字闸门103的顶部，所述旋转载荷装置102安装在人字闸门103的侧壁上。通过上述的液压系统能够给人字闸门模拟试验台提供一种模拟的运行环境，进而对人字闸门运行过程中的情况进行研究，为后续的摩擦磨损研究提供实验数据。
进一步的，所述动力源液压系统包括单作用双联叶片泵2、过滤器3和电动机1，单作用双联叶片泵2由电动机1驱动，其吸油口与过滤器3的出油口相连；所述单作用双联叶片泵2的出油口p1同时与第一直动式外控溢流阀4的进油口以及第一电液比例节流阀5的进油口相连，单作用双联叶片泵2的出油口p2同时与第一直动式外控溢流阀13的进油口以及第二电液比例节流阀14的进油口相连。通过所述的动力源液压系统提供液压动力。
进一步的，所述加载液压系统包括第一直动式外控溢流阀4、第一电液比例节流阀5、第一先导型溢流阀6、第一直动型溢流阀7、第一不可调节流阀8、第一压力表9、第一三位四通电磁换向阀10、叠加式电控单向阀11和第一单杆液压缸12；所述第一直动式外控溢流阀4的控制油口x同时与第一先导型溢流阀6、第一直动型溢流阀7和第一不可调节流阀8的进油口相连；第一直动式外控溢流阀4出油口t与带冷却剂管路的冷却器21的进油口相连；第一电液比例节流阀5的出油口与第一三位四通电磁换向阀10的p油口相连；第一先导型溢流阀6和第一直动型溢流阀7的出油口同时与油箱22相连；第一不可调节流阀8的出油口与第一压力表9相连；第一三位四通电磁换向阀10的a油口与叠加式电控单向阀11的进油口相连，叠加式电控单向阀11的出油口与第一单杆液压缸12的进油口相连；第一单杆液压缸12的出油口与第一三位四通电磁换向阀10的b油口相连，第一三位四通电磁换向阀10的t油口接回油箱22。
进一步的，所述启闭液压系统包括第二直动式外控溢流阀13、第二电液比例节流阀14、第二先导型溢流阀15、第二直动型溢流阀16、第二不可调节流阀17、第二压力表18、第二三位四通电磁换向阀19和第二单杆液压缸20；所述第二直动式外控溢流阀13的控制油口x同时与第二先导型溢流阀15、第二直动型溢流阀16和第二不可调节流阀17的进油口相连，第二直动式外控溢流阀13的出油口t与带冷却剂管路的冷却器21的进油口相连；所述第二电液比例节流阀14的出油口与第二三位四通电磁换向阀19的p油口相连，第二先导型溢流阀15和第二直动型溢流阀16的出油口同时与油箱22相连，第二不可调节流阀17的出油口与第二压力表18相连；第二三位四通电磁换向阀19的a油口与第二单杆液压缸20的进油口相连，第二单杆液压缸20的出油口与第二三位四通电磁换向阀19的b油口相连，第二三位四通电磁换向阀19的t油口接回油箱22。
进一步的，所述加载液压系统的第一三位四通电磁换向阀10为y型三位四通电磁换向阀。
进一步的，所述启闭液压系统的第二三位四通电磁换向阀19为o型三位四通电磁换向阀。
进一步的，所述加载液压系统的第一单杆液压缸12与承受载荷装置101相连，为承受载荷装置101提供加载力，使人字闸门103承受径向加载力。
进一步的，所述启闭液压系统的第二单杆液压缸20与人字闸门103侧壁上的旋转载荷装置102相连，为旋转载荷装置102提供动力，使人字闸门103承受旋转载荷。
进一步的，所述人字闸门模拟试验台包括底座105，所述底座105上固定安装有支架106，所述支架106的侧边安装有门架107，所述门架107固定安装在底座105上，在门架107和底座105之间安装有人字闸门103，所述人字闸门103的底部枢接在船闸底枢摩擦副104上，与船闸底枢摩擦副104同轴顶端通过旋转轴111铰接在门架107的顶部横梁上，在人字闸门103的正上方安装有悬挂装置109，所述悬挂装置109和人字闸门103之间安装有承受载荷装置101，所述支架106和闸门之间设置有阻尼装置110和旋转载荷装置102。
进一步的，所述人字闸门103的外侧面与门架107的立柱相接触的位置安装有挡块108。
实施例2：
任意一项所述模拟试验台液压系统的试验方法，它包括以下步骤：
step1：启动动力源液压系统，通过动力源液压系统为加载液压系统和启闭液压系统提供动力；
step2：加载液压系统驱动第一单杆液压缸12为承受载荷装置101提供加载力，使人字闸门103承受径向加载力；
step3：启闭液压系统驱动第二单杆液压缸20为载荷装置102提供动力，使人字闸门103承受旋转载荷；
step4：通过上述液压系统的综合作用为模拟实验台提供不同的模拟载荷试验，对船闸底枢摩擦副104进行试验分析，试验之后采集相关的试验数据为进一步的研究提供理论依据。
下面结合附图对各系统的具体动作进行说明：
加载液压系统：单作用双联叶片泵p1出口的压力油通过第一直动式外控溢流阀4、第一电液比例节流阀5、第一三位四通电磁换向阀10、叠加式电控单向阀11到达第一单杆液压缸12，第一单杆液压缸12工作进而对人字闸门103施加径向载荷，第一直动式外控溢流阀4、第一电液比例节流阀5、第一先导型溢流阀6、第一直动型溢流阀7、第一不可调节流阀8五个元件集中为一个模块充当电液比例先导溢流阀来限定了进入第一三位四通电磁换向阀10的p口压力，同时叠加式电控单向阀11利用锥阀关闭的严密性使第一单杆液压缸12长时间保压。
启闭液压系统：单作用双联叶片泵p2出口的压力油通过第二直动式外控溢流阀13、第二电液比例节流阀14、第二三位四通电磁换向阀19到达第二单杆液压缸20，第二单杆液压缸20工作进而对人字闸门103施加旋转载荷，第二直动式外控溢流阀13、第二电液比例节流阀14、第二先导型溢流阀15、第二直动型溢流阀16、第二不可调节流阀17五个元件集中为一个模块充当电液比例先导溢流阀来限定了进入位四通电磁换向阀19的p口压力，从而确保整个系统安全。
本发明的装置具体工作原理为：
首先，通过动力源液压系统为加载液压系统和启闭液压系统提供动力；加载液压系统驱动单杆液压缸12为承受载荷装置101提供加载力，使人字闸门103承受径向加载力。
然后，启闭液压系统驱动单杆液压缸20为载荷装置102提供动力，使人字闸门103承受旋转载荷。
通过上述液压系统的综合作用为模拟实验台提供不同的模拟载荷试验，对船闸底枢摩擦副104进行试验分析，试验之后采集相关的试验数据为进一步的研究提供理论依据。
上述的载荷可以实现对不同闸门的重量和闸门的不同启闭时间的模拟，从而对船闸底枢摩擦副104进行不同条件下的模拟摩擦磨损试验，待该试验机完成试验后，观察船闸底枢摩擦副的磨损部位、磨损程度、磨损区域的微观结构以及进行其它力学性能测试，可以更好地对船闸底枢摩擦副的力学特性做出评价，对其机械性能和寿命做出更好的评价与预测，大大提高了船闸底枢摩擦副的检验水平。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。