一种具有平衡压力补偿的振动油缸的制作方法

本发明涉及一种具有平衡压力补偿的振动油缸，属于液压装置技术领域。

背景技术：

常见的振动油缸用于对特定的负载试件结构按一定周期进行动态性能测试，工作环境为常压下(1个大气压下)，负载试件结构和振动油缸均安装在同一工作环境压强下，对振动油缸工作的影响几乎可以忽略不计。

随着我国不断对深海资源的勘探和开发，深海油气管道和结构物大量使用，于是就需要有必要的试验装备来验证复杂环境下深海工程结构物动力特性和对其进行安全可靠性研究(例如海啸、海底地振等对深海结构造成的影响)。振动油缸是模拟对复杂环境下深海工程结构物的动力特性和安全可靠性研究的一个必要的试验装备，但普通的振动油缸无法在对深海压力环境下结构物进行激振测试，深海环境的压力对振动油缸产生的环境负载对振动的频率和输出力产生较大的影响，同时会对试验的压力环境造成大的波动。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种对压力环境下负载结构进行激振的具有压力平衡补偿的振动油缸。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有平衡压力补偿的振动油缸，包括中间段设置在缸体内且两端伸出缸体的振动活塞杆，所述振动活塞杆上设置有位于缸体内部的活塞，所述活塞的两侧分别设置有两个工作油口，通过两个工作油口注入液压油到活塞两侧的第一推力腔和第二推力腔内，使振动活塞杆在缸体内激振，所述振动活塞杆的杆体内设置有贯穿的通道，所述振动活塞杆的头部伸入高压水环境，所述振动活塞杆的尾部位于平衡缸体内的补偿腔内，所述通道连通高压水环境和补偿腔。

优选地，所述振动活塞杆伸入所述平衡缸体内的尾端设置有平衡活塞，所述平衡活塞与所述振动活塞杆的直径相同。

优选地，所述平衡缸体外设置有伸入平衡缸体内的位移传感器。

优选地，所述缸体在所述振动活塞杆伸出的两端分别设置有前缸盖和后缸盖，所述前缸盖和后缸盖都与所述振动活塞杆之间设置有动密封。

优选地，所述后缸盖、缸体和平衡缸体之间通过第一螺栓固定连接。

优选地，所述后缸盖与所述平衡缸体之间设置有静密封。

优选地，所述缸体上还设置有通油板，所述通油板上设置有第一工作油口和第二工作油口，所述第一工作油口和第二工作油口分别用于向第一推力腔和第二推力腔供油。

优选地，所述缸体上在所述活塞的外侧设置有缸衬，所述缸衬通过第二螺栓与前杠盖固定连接。

优选地，所述前缸盖与所述缸体通过第三螺栓固定连接，所述前缸盖外侧还设置有外密封。

优选地，所述位移传感器的杆体伸入所述振动活塞杆的通道内，所述振动活塞杆的尾端上还固定设置有一个或多个检测头，所述振动活塞杆的头部还设置有与所述通道连通的垂直通孔。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过在振动活塞杆中添加通道，将外部测试用的高压水环境与后端的补偿腔连通，高压水通过导流补到振动油缸的后端的水压平衡活塞腔内，于是形成水压平衡，这样高压水环境的压力和振动油缸在激振时对高压水环境产生的压力差就被平衡缸体的水压平衡活塞给平衡掉，形成等压环境，保证了在高压环境下进行激振测试的准确性。

2、本发明在所述平衡缸体外设置有伸入缸体内的位移传感器，所述位移传感器与平衡活塞形成相对位移差来测定振动油缸的激振位移。

3、本发明在所述前缸盖和后缸盖都与所述振动活塞杆之间设置低摩擦的耐水解的动密封，在保证振动活塞杆来回激振的同时，又能适应长期使用在高压水的环境中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的剖视图；

图2是本发明一个具体应用时的状态图。

图中标记：1-缸体，2-振动活塞杆，3-平衡缸体，4-位移传感器，5-压力容器，6-试件，11-前缸盖，12-后缸盖，13-缸衬，14-第一螺栓，15-第二螺栓，16-第三螺栓，17-通油板，111-外密封，112-动密封，171-第一工作油口，172-第二工作油口，21-活塞，22-通道，23-垂直通孔，24-平衡活塞，31-补偿腔，32-静密封，p1-压力环境，p2-补偿腔，p3-第一推力腔，p4-第二推力腔。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示的本发明所述一种具有平衡压力补偿的振动油缸，包括中间段设置在缸体1内且两端伸出缸体1的振动活塞杆2，所述振动活塞杆2上设置有位于缸体1内部的活塞21，所述活塞21的两侧分别设置有两个工作油口，通过两个工作油口注入液压油到活塞21两侧的第一推力腔p3和第二推力腔p4内，使振动活塞杆2在缸体1内激振，用于对振动活塞杆2头部连接试件6进行激振测试，所述振动活塞杆2的杆体内设置有贯穿的通道22，所述振动活塞杆2的头部伸入高压水环境，所述振动活塞杆2的尾部位于平衡缸体3内的补偿腔31内，所述通道22连通高压水环境和补偿腔31，本发明通过在振动活塞杆2中添加通道22，将外部测试用的高压水环境与后端的补偿腔31连通，高压水通过导流补到振动油缸的后端的水压平衡活塞24腔内，于是形成水压平衡，如图2中所示，这样高压水环境的压力和振动油缸在激振时对高压水环境产生的压力差就被平衡缸体3的水压平衡活塞24给平衡掉，形成等压环境，保证了在高压环境下进行激振测试的准确性。

在优选的实施方式中，所述振动活塞杆2伸入所述平衡缸体3内的尾端设置有平衡活塞24，所述平衡活塞24与所述振动活塞杆2的直径相同，所述平衡活塞24可以是独立设置的固定在振动活塞杆2上，也可以是与振动活塞杆2一体设置的。

在优选的实施方式中，所述平衡缸体3外设置有伸入平衡缸体3内的位移传感器4，所述位移传感器4与平衡活塞24形成相对位移差来测定振动油缸的激振位移。

在优选的实施方式中，所述缸体1在所述振动活塞杆2伸出的两端分别设置有前缸盖11和后缸盖12，所述前缸盖11和后缸盖12都与所述振动活塞杆2之间设置有动密封112，所述动密封112为低摩擦的耐水解的动密封112，在保证振动活塞杆2来回激振的同时，又能适应长期使用在高压水的环境中。

在优选的实施方式中，所述后缸盖12、缸体1和平衡缸体3之间通过第一螺栓14固定连接，保证密封性的同时又可拆卸。

在优选的实施方式中，所述后缸盖12与所述平衡缸体3之间设置有静密封32，两者之间不需要移动，因此采用密封效果更好的静密封32。

在优选的实施方式中，所述缸体1上还设置有通油板17，所述通油板17上设置有第一工作油口171和第二工作油口172，所述缸体1上还设置有对应第一工作油口171和第二工作油口172的通道22，分别连通到第一推力腔p3和第二推力腔p4内，所述第一工作油口171和第二工作油口172分别用于向第一推力腔p3和第二推力腔p4供油，通过控制外部供油来产生不同的压力差，分别从两侧不停对活塞21产生推力，让振动活塞杆2在缸体1内产生来回激振。

在优选的实施方式中，所述缸体1上在所述活塞21的外侧设置有缸衬13，所述缸衬13通过第二螺栓15与前杠盖固定连接。

在优选的实施方式中，所述前缸盖11与所述缸体1通过第三螺栓16固定连接，所述前缸盖11外侧还设置有外密封111，所述前缸盖11用于跟模拟深海环境的压力容器5密封连接，因此，需要外密封111增加密封性。

在优选的实施方式中，所述位移传感器4的杆体伸入所述振动活塞杆2的通道22内，所述振动活塞杆2的尾端上还固定设置有一个或多个检测头，检测头优选的设置2个，随着振动活塞杆2移动，即可测出振动活塞杆2相对于位移传感器4的位移，所述振动活塞杆2的头部还设置有与所述通道22连通的垂直通孔23。

本发明的工作原理如下：

液压动力源从第一工作油口171和第二工作油口172进入到第一推力腔p3和第二推力腔p4中，使振动活塞杆2实现双向按一定的频率进行激振动作。在激振过程中压力容器5中的压力环境p1高压水通过振动活塞杆2内通道22流向平衡缸体3内的补偿腔p2内，使得压力环境p1的压强＝补偿腔p2的压强。

设振动活塞杆2面积为s1，平衡活塞24面积为s2；且s1＝s2；

油缸活塞面积为s；

本发明振动油缸的推力f＝(p4*s+p2*s2)/k；

压力容器5内高压水环境下的负载受力f1＝p4*s+p1*s1；

(p4*s为振动油缸施加力)

k为液压管路的背压，可以根据最大频率来计算液压管路流阻来减小k值，在此原理中可以忽略。

因p2*s2＝p1*s1，所以本发明振动油缸的推力f＝负载受力f1；

由此可见本发明振动油缸在对压力容器5内高压水环境下的负载所产生的激振的力就等于振动油缸的施加力，水压产生的反向推力和振动油缸的平衡补偿缸相互抵消，不会产生反向的压力波动。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作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。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。