一种重力式液压加载装置与液压加载方法

本发明涉及试验装置，尤其涉及一种重力式液压加载装置与液压加载方法。

背景技术：

1、液压压力加载是工程及科研中较为常见的实验手段，随着实验条件要求越来越苛刻，要求加载的液压压力的波动尽量小，因此对实验设备有较高的稳压要求。

2、目前，液压加载包括手动式液压加载，如千斤顶。加载一定量的液压液体后拨动机械构件，关闭加载通道，实现稳压功能。但是当用于关闭加载通道的机械构件被误触时，液压压力会迅速发生变化，从而不能保证稳定的液压压力值。液压加载还包括电伺服控制的液压加载，主要是通过转动的丝杠将电机的旋转动作转化为液压件的直线移动动作。但是在信号接收处理、电机和丝杠等都需要响应时间，无法在瞬间输出拉力或压力达到设定值，且试验全程不能停电，难以保证长期稳压的可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种重力式液压加载装置与液压加载方法，能够将悬挂重力转化为液压压力，悬挂的重力不变则液压压力不变，可以实现长期低成本加载。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，一种重力式液压加载装置，包括：重物存储单元、重力加载单元、液压压力输出单元和控制单元；

4、所述重力加载单元包括压力缸，压力缸的活塞上通过支撑杆吊装有加载箱体，加载箱体能够装载重物，重物的重力通过活塞加载于压力缸中的液压油；

5、所述重物存储单元包括重物存储箱，重物存储箱中储存有重物，能够在控制单元的控制下将设定数量的重物转移至加载箱体中；

6、所述液压压力输出单元包括输出油缸，输出油缸与压力缸连通，输出油缸的活塞能够将压力缸的液压油压力转化为输出压力。

7、可选的，重力加载单元包括压力缸固定架，压力缸的缸体固定安装于压力缸固定架上，压力缸的活塞向缸体上方伸出设定长度，活塞末端安装有横向的支撑杆，加载箱体吊装在支撑杆上，活塞能够在压力缸中的液压油的压力与加载箱体的重力的作用下移动或者保持位置稳定。

8、可选的，加载箱体的两侧安装有小滚轮，小滚轮能够在压力缸固定架的轨道中上下移动，以约束加载箱体的移动方向。

9、可选的，支撑杆安装有滑轮结构，滑轮缆索的一端固定在加载箱体上，另一端固定在压力缸固定架上。

10、可选的，重物存储单元包括存储箱固定架，存储箱固定架上固定有多个重物存储箱，不同的重物存储箱中存储有不同规格的重物。

11、可选的，重物为能够滚动的钢球，包括质量不同的三种规格。

12、可选的，重力加载单元包括多个加载箱体，不同的重物存储箱中存储有不同规格的重物能够通过送出管道转移到不同的加载箱体中，不同的加载箱体中的重物能够通过送回管道转移回重物所对应的重物存储箱中。

13、可选的，重物储存箱的底部安装有球量控制器a，球量控制器a的下方安装有激光计数器a，球量控制器a与激光计数器a能够在控制单元的控制下将设定数量的重物滚球放置到送出管道中，并由送出管道移动至加载箱体中。

14、可选的，加载箱体的底部安装有球量控制器b，球量控制器b的下方安装有激光计数器b，球量控制器b与激光计数器b能够在控制单元的控制下将设定数量的重物滚球放置到送回管道中，并由送回管道移动至重物储存箱中。

15、可选的，球量控制器b的结构为：球量控制器b包括可供滚球下落的多个出球孔，出球孔上方由受控制单元控制移动的挡板覆盖；挡板从出球孔上方移开，则滚球能够通过出球孔下落；挡板将初秋孔遮挡，则滚球无法下落。

16、可选的，球量控制器b包括多组出球孔，每组出球孔上由一个挡板覆盖，不同组出球孔的出球孔数量不同。

17、球量控制器a的结构与球量控制器b相同；控制单元通过控制与挡板连接的马达实现对挡板移动位置的控制。

18、可选的，激光计数器b的结构为：激光计数器b安装于球量控制器b的下方，每个出球孔下方都有一个滾槽，滚球能够下落至滾槽端部，并且沿滾槽滚动，移动出激光计数器；每个滾槽的端部安装有激光计数装置,每下落一个滚球球，对应滾槽的激光计数装置计数一次，并将数量反馈至控制单元进行存储。

19、激光计数器a的结构与激光计数器b相同；控制单元通过线缆连接激光计数装置，实现计数功能。

20、可选的，液压压力输出单元包括：能够在输出油缸中直线移动的压缩轴，压缩轴包括与运动轴线垂直的两个端面，将输出油缸分隔为不连通的两部分，分别为加载腔与输出腔，且加载腔与输出腔分别与压缩轴的一个端面接触，其中，加载腔与压力缸连通，输出腔与试验所需的试验加载装置连通。

21、可选的，加载腔所接触的压缩轴端面的面积大于输出腔所接触的压缩轴端面的面积。

22、第二方面，一种使用上述重力式液压加载装置的液压加载方法。

23、加载时，通过控制单元设定所需的加载压力数值，控制单元计算出需要从重物存储单元转移到加载箱体中的重物数量，并将相应数量的重物从重物存储单元移动至重力加载单元；重力加载单元的重量增加，带动支撑杆向下移动；压力缸中的液压油的压强增加，从压力缸中输出至输出油缸，进而增大输出油缸的输出压力，直到输出油缸的活塞受到的液压油压力与外界的抵抗力相同，此时，压力缸中的液压油的压强与重力加载单元的重量成正比例关系；

24、卸载时，通过控制单元设定所需的卸载压力数值，控制单元计算出需要从加载箱体转移到重物存储单元中的重物数量，并将相应数量的重物从重力加载单元移动回重物存储单元；重力加载单元的重量减少，带动支撑杆向上移动；压力缸中的液压油的压强减小，从压力缸中输出至输出油缸，进而减小输出油缸的输出压力，直到输出油缸的活塞受到的液压油压力与外界的抵抗力相同，此时，压力缸中的液压油的压强与重力加载单元的成正比例关系。

25、本发明的有益效果如下：

26、1.本发明利用输入一定数量的重物来实现额定重量，从而提供加载压力，加载箱体中的重物数量/重量不变，则加载压力不变。结构中不包括容易误触的保压开关，消除了误触导致泄压的风险；加载箱体中的重物数量能够不受是否断电的影响，能够低成本地长时间保持稳压状态。

27、2.本发明运用激光计数器配合球量控制器综合计数，通过控制单元自动调整重物数量，操作精确且便利，同时提高了该装置的反应速度。

28、3.本发明的液压压力输出单元中，压缩轴包括与运动轴线垂直的两个端面，能够通过两个端面的面积之比，实现液压压力值的扩大，从而实现高倍压力的输出。

29、4.本发明的的结构包括多个能够安装拆卸的部件，便于损坏后更换。

技术特征：

1.一种重力式液压加载装置，其特征在于，包括：重物存储单元、重力加载单元、液压压力输出单元和控制单元；

2.根据权利要求1所述的重力式液压加载装置，其特征在于，重力加载单元包括压力缸固定架，压力缸的缸体固定安装于压力缸固定架上，压力缸的活塞向缸体上方伸出设定长度，活塞末端安装有横向的支撑杆，加载箱体吊装在支撑杆上，活塞能够在压力缸中的液压油的压力与加载箱体的重力的作用下移动或者保持位置稳定；

3.根据权利要求1所述的重力式液压加载装置，其特征在于，支撑杆安装有滑轮结构，滑轮缆索的一端固定在加载箱体上，另一端固定在压力缸固定架上。

4.根据权利要求1所述的重力式液压加载装置，其特征在于，重物存储单元包括存储箱固定架，存储箱固定架上固定有多个重物存储箱，不同的重物存储箱中存储有不同规格的重物；

5.根据权利要求1所述的重力式液压加载装置，其特征在于，重力加载单元包括多个加载箱体，不同的重物存储箱中存储有不同规格的重物能够通过送出管道转移到不同的加载箱体中，不同的加载箱体中的重物能够通过送回管道转移回重物所对应的重物存储箱中。

6.根据权利要求1所述的重力式液压加载装置，其特征在于，重物储存箱的底部安装有球量控制器a，球量控制器a的下方安装有激光计数器a，球量控制器a与激光计数器a能够在控制单元的控制下将设定数量的重物滚球放置到送出管道中，并由送出管道移动至加载箱体中；

7.根据权利要求6所述的重力式液压加载装置，其特征在于，球量控制器a的结构为：球量控制器a包括可供滚球下落的多个出球孔，出球孔上方由受控制单元控制移动的挡板覆盖；挡板从出球孔上方移开，则滚球能够通过出球孔下落；挡板将初秋孔遮挡，则滚球无法下落；球量控制器b的结构与球量控制器a相同。

8.根据权利要求6所述的重力式液压加载装置，其特征在于，激光计数器a的结构为：激光计数器a安装于球量控制器a的下方，每个出球孔下方都有一个滾槽，滚球能够下落至滾槽端部，并且沿滾槽滚动，移动出激光计数器；每个滾槽的端部安装有激光计数装置,每下落一个滚球球，对应滾槽的激光计数装置计数一次，并将数量反馈至控制单元进行存储；激光计数器b的结构与激光计数器a相同。

9.根据权利要求1所述的重力式液压加载装置，其特征在于，液压压力输出单元包括：能够在输出油缸中直线移动的压缩轴，压缩轴包括与运动轴线垂直的两个端面，将输出油缸分隔为不连通的两部分，分别为加载腔与输出腔，且加载腔与输出腔分别与压缩轴的一个端面接触；

10.一种液压加载方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一所述的重力式液压加载装置，

技术总结
本发明公开了一种重力式液压加载装置与液压加载方法，涉及试验装置技术领域。重力式液压加载装置包括：重物存储单元、重力加载单元、液压压力输出单元和控制单元；重力加载单元包括压力缸，压力缸的活塞上通过支撑杆吊装有加载箱体，加载箱体能够装载重物，重物的重力通过活塞加载于压力缸中的液压油；重物存储单元包括重物存储箱，重物存储箱中储存有重物，能够在控制单元的控制下将设定数量的重物转移至加载箱体中；液压压力输出单元包括输出油缸，输出油缸与压力缸连通，输出油缸的活塞能够将压力缸的液压油压力转化为输出压力。结构中不包括容易误触的保压开关，重物数量也不受是否断电的影响，能够低成本地长时间保持稳压状态。

技术研发人员：赵新波,李幸峰,何晓红,翟少杰,李凯,张立松,孔亮
受保护的技术使用者：青岛理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15