气液增压缸测试平台和性能测试系统和寿命测试系统的制作方法

本实用新型涉及气液增压缸的性能及寿命测试技术领域，具体讲是指一种气液增压缸测试平台以及利用该测试平台进行气液增压缸的性能测试系统和寿命测试系统。

背景技术：

在工业领域中，液压与气动技术是以带压流体为工作介质，通过压力能实现各种机械动力的转换、传递与控制。其中液压系统因其压力稳定、油压高、输出力大及其执行机构的运动较为平稳，能在低速下稳定运作，易于实现快速启动、制动和频繁地换向，被大量应用于压机中。但是单纯的液压系统缺点尤为明显，突出问题为噪音大、占地面积大、构造和配管复杂、油温需要冷却、污染环境等。

而气动技术，相对于液压系统而言，结构简单、轻便、安装维护简单，压力等级低，故使用安全，工作介质为压缩空气，无污染，成本低。气动装置动作迅速、可靠性高、寿命长、压力损失小等。

根据液压气动技术及流体力学原理，结合了气动系统与液压系统的优点，并且最大限度削弱两者的缺点对系统的影响，人们开发了气液增压技术，其核心设备为气液增压缸。基本工作原理是在常规情况下，利用液体的不可压缩与力的平衡原理，对置于相适应二级缸体内相连的两个截面积不等的活塞，以压缩空气驱动大活塞，此时与此相连的小活塞受压，便可输出相应比例的高压液体，通过一级缸的活塞杆来获得相当大的输出力，做到不伤及工件，同时也大大降低了系统的噪声和振动，并且极大的提高了能量利用率。

由气液增压缸组成的冲压机，在工作中相当于一台高压液压冲床。

目前，国内对气液增压技术的研究远比不上国外成熟，欧美国家的气液增压系统在产品使用寿命、功能的稳定性、轻量化、复合集成化、机电液一体化有着卓越的表现。国内气液增压缸仅在功能上有所普及，中低端产品很多，高端产品在生产方面几乎没有建树，因此气液增压缸性能及寿命测试平台对于气液增压缸的研发是不可或缺的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种气液增压缸测试平台，利用该测试平台能够实现对气液增压缸实时性能的监测以形成气液增压缸性能测试系统，同时仍利用该测试平台还能够进行自动寿命测试以形成气液增压缸寿命测试系统。

本实用新型的技术解决方案是：提供一种气液增压缸测试平台，包括测试平台底座、装于测试平台底座上的测试平台支架、装于测试平台支架上的气液增压缸装配台、装于测试平台支架上的负载台、装于负载台上的负载杆、活动套装于负载杆上的工件平面、置于负载台上且位于工件平面与负载台之间的负载弹簧，所述的气液增压缸装配台上设置过孔供装于该台体上的气液增压缸的冲压头部伸出以加载于负载弹簧。

所述的气液增压缸装配台包括用于装气液增压缸的气液增压缸装配平台和供气液增压缸装配平台安装的气液增压缸平台支架，所述的气液增压缸平台支架装于测试平台支架上，装配时能实现单独而快速地调节气液增压缸装配平台的水平度。

所述的负载台包括供负载弹簧安置的负载平台和供负载平台安装的负载平台支架，所述的负载平台支架装于测试平台支架上，装配时能实现单独而快速地调节负载平台的水平度。

所述的测试平台支架上设置多孔位以供气液增压缸装配台和负载台进行高度位置可调安装。

所述的负载杆优选负载固定螺栓，所述的工件平面与负载固定螺栓上下导向滑动配合。

本实用新型还提供一种气液增压缸性能测试系统，包括所述的气液增压缸测试平台、装于气液增压缸装配台上且冲压头部朝下的气液增压缸、连接入增力压缩空气腔的气压传感器、连接入高压油腔的液压传感器、固装于工件平面并且位于工件活塞杆正下方的力传感器、固装于工件平面以测量工件平面与负载台相对位移的工件平面位移传感器、测量增压活塞的内部位移的磁致伸缩位移传感器、信号调理模块、数据采集卡、将数据采集卡上传的数据经处理后进行显示和存储的上位机，所述的信号调理模块与各传感器电连接，所述的数据采集卡与信号调理模块电连接，所述的数据采集卡与上位机电连接。

所述的磁致伸缩位移传感器装在气液增压缸的后端盖上，其中增压活塞开设轴向测量孔以形成磁致伸缩位移传感器的运行通道，所述的磁致伸缩位移传感器的磁环嵌于增压活塞的端部。

本实用新型还提供一种气液增压缸寿命测试系统，包括所述的气液增压缸测试平台、装于气液增压缸装配台上且冲压头部朝下的气液增压缸、连接入高压油腔的液压传感器、固装于工件平面并且位于工件活塞杆正下方的力传感器、PLC可编程逻辑控制器、二位四通电磁阀，所述的PLC可编程逻辑控制器与各传感器及二位四通电磁阀电连接，所述的二位四通电磁阀还与气液增压缸的增力压缩空气腔连接。

所述的PLC可编程逻辑控制器设置人机触控面板。

附图说明

图1为本实用新型的气液增压缸性能测试系统的性能测试结构示意图；

图2为本实用新型的气液增压缸寿命测试系统的寿命测试结构示意图；

图3为一体式气液增压缸的剖面示意图；

图4为本实用新型测试平台人机界面；

图5为某型号气液增压缸增力曲线样本。

如图所示：1气液增压缸，2气压传感器，3液压传感器，4测试平台支架，56气液增压缸装配台，5气液增压缸装配平台，6气液增压缸平台支架，7负载平台，8负载平台支架，78负载台，9测试平台底座，10抗剪螺栓，11负载杆，12负载弹簧，13力传感器，14工件平面，15工件平面位移传感器，16增力压缩空气腔，17增压活塞，17.1轴向测量孔，18高压油腔，19工件活塞杆，21磁致伸缩位移传感器，21.1磁环，22信号调理模块，23数据采集卡，24上位机，25PLC可编程逻辑控制器，26二位四通电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型的气液增压缸测试平台所公开的一个实施例，包括测试平台底座9、装于测试平台底座9上的测试平台支架4、装于测试平台支架4上的气液增压缸装配台56、装于测试平台支架4上的负载台78、装于负载台78上的负载杆11、活动套装于负载杆11上的工件平面14、置于负载台78上且位于工件平面14与负载台78之间的负载弹簧12。所述的气液增压缸装配台56上设置有过孔(未示出)供装于该台体上的气液增压缸1的冲压头部伸出以加载于负载弹簧12。

更具体地，所述的测试平台支架4呈矩形布置，共四根，并各自通过其底部固装于测试平台底座9上。负载杆11对工件平面14起到上下导向运动的作用。在本实施例中，负载杆11、工件平面14及负载弹簧12共同组成垂直方向的模拟负载。

作为本实施例的改进方案，所述的气液增压缸装配台56包括用于装气液增压缸的气液增压缸装配平台5和供气液增压缸装配平台5安装的气液增压缸平台支架6，其中气液增压缸装配平台5上开设所述过孔供装于该台体上的气液增压缸1的冲压头部伸出以加载于负载弹簧12。而所述的气液增压缸平台支架6装于测试平台支架4上。所述的负载台78包括供负载弹簧12安置的负载平台7和供负载平台7安装的负载平台支架10，所述的负载平台支架10装于测试平台支架4上。气液增压缸装配台56和负载台78分别采用两部分部件构成，便于装配时的水平度的调节。

所述的测试平台支架4上设置多孔位以供气液增压缸装配台56和负载台78进行高度位置可调安装。气液增压缸装配台56和负载台78可以通过调整抗剪螺栓10位于测试平台支架4上的相对位置来调整气液增压缸1的垂直方向的位置。

所述的负载杆11可以选择杆件，也可以优选负载固定螺栓，而当选择负载固定螺栓后所述的工件平面14与负载固定螺栓上下导向滑动配合。

为利用气液增压缸测试平台实现气液增压缸的性能测试，本实用新型还公开了一种气液增压缸性能测试系统，包括所述的气液增压缸测试平台、装于气液增压缸装配台56上且冲压头部朝下的气液增压缸1、连接入增力压缩空气腔16的气压传感器2、连接入高压油腔18的液压传感器3、固装于工件平面14并且位于工件活塞杆19正下方的力传感器13、固装于工件平面14以测量工件平面14与负载台78相对位移的工件平面位移传感器15、测量增压活塞17的内部位移的磁致伸缩位移传感器21、信号调理模块22、数据采集卡23、将数据采集卡23上传的数据经处理后进行显示和存储的上位机24。各传感器与信号调理模块22电连接，所述的数据采集卡23与信号调理模块22电连接，所述的上位机24与数据采集卡23电连接。

更具体地，上位机24可以是一台计算机，该计算机内装有Labview软件，Labview软件平台配合测试程序能将数据采集卡23上传的数据经处理后进行显示和存储。

其中，所述的磁致伸缩位移传感器21装在气液增压缸1的后端盖上，其中增压活塞17开设轴向测量孔17.1以形成磁致伸缩位移传感器21的运行通道，所述的磁致伸缩位移传感器21的磁环21.1嵌于增压活塞17的端部。

为利用气液增压缸测试平台实现气液增压缸的寿命测试，本实用新型还公开了一种气液增压缸寿命测试系统，包括所述的气液增压缸测试平台、装于气液增压缸装配台56上且冲压头部朝下的气液增压缸1、连接入高压油腔18的液压传感器3、固装于工件平面14并且位于工件活塞杆19正下方的力传感器13、PLC可编程逻辑控制器25、二位四通电磁阀26。所述的PLC可编程逻辑控制器25与各传感器及二位四通电磁阀26电连接，所述的二位四通电磁阀26还与气液增压缸1的增力压缩空气腔16连通。

所述的PLC可编程逻辑控制器25设置人机触控面板，人机触控面板可调节冲击频率，人机界面有冲击次数累计显示，并可以查看力传感器与油压传感器数值。

性能测试操作方式如下：

使用水平仪调整测试平台的水平位置，其中需要分别调整负载平台7和工件平面14的水平位置，而工件平面14的水平位置可以通过负载杆(即负载固定螺栓)11来调整。

进一步地，根据所测增压缸各项性能的最大值选定5项传感器规格，根据多种常用气液增压缸性能参数范围，5项传感器参数控制在以下的范围，可以满足测试要求：气压传感器2的量程>1MPa；液压传感器3的量程>40MPa；工件平面位移传感器15的量程>50mm；力传感器13的量程>80KN。

进一步地，气液增压缸1通过固定螺栓固定于气液增压缸装配平台5，并且保证气液增压缸冲压头部与工件平面14之间的垂直距离小于气液增压缸快速行程的最大距离，垂直距离可通过调整抗剪螺栓10位于测试平台支架4的相对位置来调整负载平面的垂直方向位置以及气液增压缸的垂直方向位置。

进一步地，根据测试需要替换高刚度弹簧或者满载负载，更换同等长度不同刚度弹簧即可。

进一步地，安装5项传感器，打开计算机中的软件测试平台，软件Labview测试平台如图3所示，包含但不限于通道选项、采集频率、循环频率、5项传感器参数调整功能。然后输入传感器参数检查初始零点，手动控制气液增压缸完成一次正常冲压即可，多次测试保存多组数据。如图5为经过处理后某型号气液增压缸的增力曲线。

在性能测试完毕后，可通过寿命测试系统对待测气液增压缸进行寿命测试，能够反映寿命测的有效数据是基于指定负载之上的冲压次数，即寿命测试同样依靠高刚度弹簧来模拟工件力。

PLC可编程逻辑控制器通过一定时间频率来控制二位四通电磁阀输出从而达到控制气液增压缸自动测试，例如每分钟自动冲压70次。PLC可编程逻辑控制器的输入部分包括力传感器与油压传感器，其作用是当油压与力传感器达不到指定数值下限时，判断为气液增压缸故障，PLC可编程逻辑控制器停止自动测试。此外人机界面有冲击次数累计显示，并可以查看力传感器与油压传感器数值。