测试液压阻尼器多向加载力的试验装置的制作方法

本发明涉及阻尼器测试。具体而言，涉及一种主要用于液压阻尼器耐久疲劳寿命试验过程中，做示功特性、耐久疲劳、疲劳寿命、疲劳强度、耐久性等力学性能试验，模拟阻尼器在旋翼旋转时产生离心力载荷的试验装置。

背景技术：

1、阻尼器是一种对速度反应灵敏的振动控制装置，广泛应用于核电厂、火电厂、化工厂、钢铁厂等的管道及设备，用于控制冲击性的流体振动(如主汽门快速关闭、安全阀排放、水锤、破管等冲击激扰)和地震激扰的管系振动。阻尼器只是一个构件，使用在不同地方或不同工作环境就有不同的阻尼作用。目前各种应用中有：弹簧阻尼器，液压阻尼器，脉冲阻尼器，旋转阻尼器，风阻尼器，粘滞阻尼器等。在航空工业中阻尼器是直升机结构系统的关键部件，其主要作用是为旋翼桨叶的摆振运动提供阻尼，从而防止“地面共振”和空中共振，保证旋翼正常运行的裕量。直升机旋翼系统主要采用两种形式的阻尼器。一种是粘弹阻尼器；另一种是液压阻尼器。粘弹阻尼器主要是靠橡胶的弹性吸收系统的摆振能量，缺点是其固有频率与阻尼系数相关，不同的阻尼需求需通过改变粘弹阻尼器本身结构进行调节，较大型直升机旋翼旋转固有频率较大，如果采用粘弹阻尼器，其大的结构和体积是无法接受的。

2、液压阻尼器主要是利用小孔(缝隙)节流原理将外界的振动能量转换为热能耗散掉，从而达到消振的目的，不同的阻尼需求可以通过改变阻尼小孔(缝隙)的大小进行调节，无须改变液压阻尼器外部结构。当桨叶绕垂直铰来回摆动时，减摆器壳体与活塞杆之间产生往复运动。这时壳体内的油液以高速度流进壳体与活塞之间的缝隙或者是活塞上的节流孔，活塞的左右就产生了压力差，从而形成减摆力。由于液压阻尼器在工作中随桨榖不停的旋转，所受载荷复杂，不可避免的存在着振动。所以阻尼器的可靠性对整个旋翼系统的运行稳定性至关重要。因此液压阻尼器在与防冲击振动设备连接之前，必须对其性能进行考核，以保证将性能合格的液压阻尼器用到设备。但要做到万无一失，为此需要研究相应的试验台。并且为了检测液压阻尼器的技术性能指标和液压阻尼器的制造质量，必须建造液压阻尼器试验系统，对液压阻尼器进行性能试验和质量检测。而且在阻尼器研发生产阶段，还需要进行耐久和疲劳试验对设计理论中阻尼器可靠性和性能指标进行验证和阻尼器结构优化。目前液压阻尼器的试验主要有以下几项：

3、(1)液压阻尼器在设定速度下，进行低速运行检测运动阻力。即：设定速度，绘出低速运动阻力-时间曲线；

4、(2)液压阻尼器释放速度试验。在额定负载作用下，液压阻尼器控制阀处于关闭状态后，检测其活塞移动速度。即：设定负载，绘出速度-时间曲线；

5、(3)液压阻尼器动态刚度试验。在1～33hz频率范围内选定一个频率，将最大负载设定为额定负载，测定载荷与位移关系，绘出曲线。

6、(4)耐久性与疲劳试验。检测液压阻尼器活塞杆动密封在经历n次往复运动中是否有漏油，对该液压阻尼器的密封性、性能稳定性进行评估；

7、耐久试验过程为在地面通过机械结构和液压设备对阻尼器施加额定频率和幅值的加载试验，进行阻尼器全生命周期的加速寿命试验。由于地面试验条件限制，进行阻尼器耐久试验时不能完全模拟飞行工况，特别是阻尼器安装在旋翼系统中随着旋翼系统高速旋转，产生的离心偏心力等偏载因素并没有完全考虑到，所以试验结果与实际情况存在一定的偏差。所以现有试验设备的缺点一是对阻尼器载荷的受力情况分析不准确，导致加载过程与实际工况不一致；二是结构复杂，安装调试过程繁琐，操作难度较大；三是系统运行不稳定，试验设备力加载运行可靠性差故障频发；四是力加载机构兼容性较差不具备针对不同阻尼器试验的方便调节安装功能。传统测向力加载试验机构液压缸，需要通过拆装加载工装进行机械位置调整，靠机械限位机构进行位置控制，是只能实现单一位置的侧向力加载机构的缺陷。

8、需要注意的是：以上背景技术内容与本技术相关部分公开的描述，仅是用于辅助理解本发明的创造性构思及技术方案，其并非必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，提供一种安装调试方便，通用兼容性强，控制精度高，更准确地模拟液压阻尼器在飞机旋翼系统旋转时的实际工况，通过控制液压阻尼器加载缸，水平和垂直作动电动缸，能够实现液压阻尼器耐久试验过程要求的施力点施加对应载荷侧向力加载试验的测试液压阻尼器多向加载力的试验装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测试液压阻尼器多向加载力的试验装置，包括：通过四立柱龙门台架顶梁连接加载缸14的上轴向力加载叉耳接头1和固定于试验台架的下轴向力加载叉耳接头4，以及固联在横梁托架承载平台9两端上的夹紧缸8，其特征在于：固定于试验台架导向柱竖直方向的轴向约束固定座12，通过水平加载铰接头13将水平作动电动缸7连接在中部横梁托架承载平台9上，水平作动电动缸7通过电动推杆丝杠上的水平加载铰接头6相连载荷传感器5，对待测阻尼器2进行水平方向的驱动调节，待测阻尼器2通过它的弹力带3相连所述载荷传感器5，固联在横梁托架承载平台9上的位移传感器11及垂直作动电动缸10，对施力点的垂直方向调整及实时参数输出反馈相应的位移和载荷信号，实现待测阻尼器2在竖直方向的固定及加载，并与水平作动电动缸7一起，根据试验需求不同，分别进行水平方向和垂直方向的对应调节载荷及位置调整；并基于载荷传感器5及位移传感器11对待测阻尼器2的位移及加载力载荷的直接测量，模拟待测阻尼器2在飞机旋翼系统运行过程的工况，对待测阻尼器2进行多向加载力试验，完成液压阻尼器的动力性能试验及耐久性试验。

3、本发明相比于现有技术具有如下的有益效果是：

4、安装调试简便。本发明针对不具备不同阻尼器试验的方便调节安装功能的问题。采用四立柱龙门台架顶梁连接加载缸14的上轴向力加载叉耳接头1和固定于试验台架的下轴向力加载叉耳接头4，以及固联在横梁托架承载平台9两端上的夹紧缸8对待测阻尼器进行加载实验，结构件少，安装简单，快捷，方便。固定于试验台架上的轴向约束固定座12，可以对垂直作动电动缸10进行垂直方向的驱动调节，固定于试验台架的横梁托架承载平台9，可以对固联于横梁托架承载平台9上的水平电动缸7进行水平方向的驱动调节，安装调试方便，操作难度小，可靠性高。准备进行液压阻尼器试验时，只需要将液压阻尼器安装至试验台架上，调整至要求位置就能进行试验了。并且在不拆夹紧缸装工装的前提下能实现水平和垂直两个方向的载荷及位置调整。

5、本发明采用上述轴向连接机构将弹力带3安装连接至被试液压阻尼器2，将夹紧缸8固联在横梁托架承载平台9两端上，由于连接试验件不需要拆装加载工装，解决了传统测向力加载试验机构液压缸需要通过拆装加载工装进行机械位置调整，靠机械限位机构进行位置控制，只能实现单一位置进行侧向力加载机构的缺陷。

6、本发明结合轴向连接机构连接试验件，通过载荷传感器5及位移传感器11的实时数据显示，保障了加载过程与实际工况的一致性。克服了阻尼器载荷受力情况分析不准确性。

7、通用兼容性强。本发明针对现有技术力加载机构兼容性较差的问题，采用两个电动缸根据试验需求不同分别进行水平方向和垂直方向的对应调节，电动缸行程满足试验台架调节范围，可实现不同液压阻尼器的测量力加载要求，调节范围广，兼容性强，解决了传统侧向力加载机构仅能实现水平方向调整，需根据不同液压阻尼器拆装频繁更换工装的弊端。

8、控制精度高。本发明采用固联在横梁托架承载平台9上的位移传感器11及垂直作动电动缸10，对施力点的垂直方向调整及实时参数输出反馈相应的位移和载荷信号，实现待测阻尼器2在竖直方向的固定及加载，并与水平作动电动缸7一起，可以根据试验需求不同，分别进行水平方向和垂直方向的对应调节载荷及位置调整；这样的垂直作动电动缸10和水平电动缸7更能准确地模拟阻尼器在飞机旋翼系统运行过程的工况。

9、本发明采用位移传感器11及载荷传感器5进行位移及加载力载荷的直接测量，避免了传统侧向力加载机构在调试过程中采用游标卡尺进行间接测量不准确性。不仅使阻尼器试验过程中实现了侧向力加载，而且位移及加载力载荷综合控制精度可以保证在3％以内。而且不需要采用液压缸输出力换算侧向力的加载方式。

10、本发明考虑到阻尼器安装在旋翼系统中随着旋翼系统高速旋转，产生离心偏心力等偏载因素。采用基于载荷传感器5及位移传感器11对待测阻尼器2的位移及加载力载荷的直接测量，模拟待测阻尼器2在飞机旋翼系统运行过程的工况，对待测阻尼器2进行多向加载力试验，完成液压阻尼器的动力性能试验及耐久性试验。可同时满足高低速大吨位轴压实验及高低速无轴压纯剪切试验工况，能承受水平动载、轴向力载荷4000kn的载荷。解决了系统运行不稳定，试验设备力加载运行可靠性差故障频发的问题。实验结果表明，阻尼器金属件在试验模拟过程中承受的弯矩载荷和轴向力载荷与理论预期的加载值高度吻合，且载荷曲线较为平滑光顺，无明显的急回，说明本发明的阻尼器金属件疲劳试验加载符合机械运动设计要求，能较为准确的模拟出试验件实际的受力状态。

11、本发明适用于阻尼减震器的耐久性、疲劳强度、疲劳寿命、载荷疲劳、往复疲劳等力学性能测试。

12、下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

13、图1是本发明一种多向加载力测试机构的正视图；

14、图2是图1的后视图。

15、图3是试验系统液压原理示意图；

16、图中：1上轴向力加载叉耳接头，2待测阻尼器，3弹力带，4下轴向力加载叉耳接头，5载荷传感器，6丝杠水平加载铰接头，7水平作动电动缸，8夹紧缸，9横梁托架承载平台，10位移传感器，11垂直作动电动缸，12轴向约束固定座，13水平加载铰接头，14加载缸，15液压油源,16伺服阀组,17含力传感器和位移传感器的液压激振器,18蓄能器组。

17、实施方式

18、参阅图1-图2。在以下描述的优选实施例中，一种测试液压阻尼器多向加载力的试验装置，包括：通过四立柱龙门台架顶梁连接加载缸14的上轴向力加载叉耳接头1和固定于试验台架的下轴向力加载叉耳接头4，以及固联在横梁托架承载平台9两端上的夹紧缸8，固定于试验台架导向柱竖直方向的轴向约束固定座12，通过水平加载铰接头13将水平作动电动缸7连接在中部横梁托架承载平台9上，水平作动电动缸7通过电动推杆丝杠上的水平加载铰接头6相连载荷传感器5，对待测阻尼器2进行水平方向的驱动调节，待测阻尼器2通过它的弹力带3相连所述载荷传感器5，固联在横梁托架承载平台9上的位移传感器11及垂直作动电动缸10，对施力点的垂直方向调整及实时参数输出反馈相应的位移和载荷信号，实现待测阻尼器2在竖直方向的固定及加载，并与水平作动电动缸7一起，根据试验需求不同，分别进行水平方向和垂直方向的对应调节载荷及位置调整；并基于载荷传感器5及位移传感器11对待测阻尼器2的位移及加载力载荷的直接测量，模拟待测阻尼器2在飞机旋翼系统运行过程的工况，对待测阻尼器2进行多向加载力试验，完成液压阻尼器的动力性能试验及耐久性试验。

19、在本实施例中，水平电动缸7通过水平加载铰接头6连接载荷传感器5以及固联在载荷传感器5的弹力带3，弹力带3相连被试液压阻尼器2，实现侧向力的水平方向调节与测量。

20、基于上述实施例，待被试品的待测阻尼器2安装完成后，调整弹力带3至要求位置，水平电动缸7调整至被试液压阻尼器要求的侧向力测量点，垂直作动电动缸11调整至被试液压阻尼器要求的施力点位置，实现侧向力的水平方向调节与测量。

21、采用液压缸输出力换算侧向力的加载方式，完成现侧向力试验。同时载荷传感器5及位移传感器11实时记录和显示信号的动态过程，并分析数据，得到待测阻尼器2相应的性能测试结果，向液压阻尼器试验系统的电液伺服控制装置反馈相应的位移和载荷信号，通过载荷传感器5实时数据显示，保证试验随动系统的快速与精准度。

22、电液伺服系统输出至少1000kn的载荷力，利用水平电动缸7及垂直作动电动缸10对待测阻尼器2进行驱动，载荷传感器5及位移传感器11进行实时参数反馈，准确模拟液压阻尼器在飞行器旋翼系统运行过程中产生的离心力载荷，最大程度考核被试品在结构密封性、机械形变、以及疲劳断裂等各种故障情况，从而实现加速寿命试验过程。

23、在可选的实施例中，为使得系统具有较高的频响和控制精度，根据上述液压阻尼器的试验要求及试验系统的具体技术指标，考虑到液压阻尼器试验要求最高速度为314mm/s，而低速试验时的速度仅为2～10mm/s，两者相差甚远的问题。可以考虑，电控系统按照大小两个电液伺服阀进行切换控制，将上述试验分为动态试验和静态试验，动态试验用于高速试验，静态试验用于低速试验，大流量电液伺服阀完成动态试验；小流量电液伺服阀完成静态试验，并可以用力或位移进行反馈闭环控制。

24、基于上述实施例，动态试验选择大流量电液伺服阀，静态试验选择小流量电液伺服阀将得到的电流控制信号进行电机转换，输出与电流控制信号成比例的流量压力驱动液压激振器17执行元件中的活塞轴，产生与指令信号相同的运动或力输出，通过两个反馈控制回路分别控制位置和力，输出力和位移、速度、加速度运动参量。其中，大流量电液伺服阀采用一个标准喷嘴/挡板式两级伺服阀驱动一个功率放大级所构成的三级电液伺服阀，并通过减压阀来调整大流量伺服阀的先导级的供油压力。小流量电液伺服阀选用7mpa阀压降下额定流量，40l/min的喷挡结构的两级电液伺服阀，为了隔离大流量电液伺服阀与小流量电液伺服阀与液压激振器17，分别设有通过电磁换向阀控制油口和沟通所选择的伺服阀与液压激振器之间的油路的液控单向阀。

25、控制测试液压阻尼器多向加载力的试验装置，可以采用包括：试验台架、含位移传感器和力传感器的液压激振器17、液压油源15、液压油源蓄能器组18、动态试验大流量电液伺服阀及静态试验用小流量电液伺服阀形成的伺服阀组16、模拟控制、数控、数采、动力电源等构成液压阻尼器试验系统。液压激振器17低速运动时液压泵向蓄能器组18供油，液压激振器17高速运动时液压泵与蓄能器组18联合向液压激振器17供油，蓄能器组18通过回油管路回油过滤器及其与之相通的低压元件-冷却器和相连液压油泄回油箱。

26、在电控系统中，液压油源15为电液伺服阀提供液压能源、流量与压力，油源电控采用plc控制，控制液压泵机组的启停、压力调整、试验回路的选择以及油温、液位、试验系统油液污染等监控、报警与安全保护，计算机产生控制指令信号对液压激振器输出的位移和力进行控制、采集和处理，将位移信号处理成速度信号或将加速度信号转变成速度信号，信号源或计算机产生的电压指令信号与反馈信号在加法器中进行比较，得到误差信号，将误差信号经过功率放大器后变成驱动电流信号施加到电液伺服阀上。

27、以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。