CN104807629A - 一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，包括与试验轴通过第一联轴器连接的原动电机和主控单元，原动电机用于给试验轴提供动力使其自转，原动电机的转速由主控单元控制，还包括电磁扭矩加载装置、液压力加载装置、传感器检测反馈单元和液压控制单元；其中电磁扭矩加载装置通过直流电产生磁力对运动的试验轴提供扭矩；液压力加载装置包括径向力加载装置和轴向力加载装置；传感器检测反馈单元用于采集电磁扭矩加载装置施加的扭矩、液压力加载装置施加的力、以及试验轴的转速。通过采用本发明装置能够模拟试验轴运转中扭矩和轴向及径向受力状况，从而进行试验轴的可靠性试验。
Description
技术领域
本发明涉及轴系性能模拟加载试验装置，具体涉及一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置。
背景技术
目前随着科技发展，机械设备的性能要求也越来越高，尤其是大型机械的可靠性和使用寿命问题关系到巨大的经济效益和人员安全。更应该要求各机构的工作可靠性要满足一定要求，而轴系是很多机械中必不可少的关键性部分。如船舶主轴、水轮机转动轴和直升机螺旋桨轴等。在机械运转时，轴系作为机械的传动结构，受到内部和外部的各种力作用，易发生变型、磨损、扭转、断裂等破坏。从而影响机械的运转。所以在轴系安装应用之前，需要进行性能测试和极限加载破坏性试验。目前推出可靠性轴系试验平台类型较少，且对对象轴真实工作状态模拟仿真状况不尽理想，尤其是对轴所受拉压力和扭矩的精确确模拟难度较大，因此有必要研发一种精准控制的负荷模拟试验加载装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，能够模拟试验轴运转中扭矩和轴向及径向受力状况，从而进行试验轴的可靠性试验。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，包括与试验轴通过第一联轴器连接的原动电机和主控单元，原动电机用于给试验轴提供动力使其自转，原动电机的转速由主控单元控制，其特征在于：它还包括电磁扭矩加载装置、液压力加载装置、传感器检测反馈单元和液压控制单元；其中
电磁扭矩加载装置通过直流电产生磁力对运动的试验轴提供扭矩，主控单元通过控制直流电的电流大小从而控制扭矩大小；
液压力加载装置包括径向力加载装置和轴向力加载装置；径向力加载装置包括套在试验轴上的轴承，固定在轴承外的卡盘，卡盘上周向设置单向液压缸，单向液压缸的液压方向指向试验轴的截面圆心；轴向力加载装置包括差动式液压缸，与试验轴通过第二联轴器连接，差动式液压缸的液压方向沿试验轴的轴向拉或压；所述的单向液压缸和差动式液压缸由液压控制单元驱动，液压控制单元由主控单元控制；
传感器检测反馈单元用于采集电磁扭矩加载装置施加的扭矩、液压力加载装置施加的力、以及试验轴的转速，发送给主控单元。
按上述方案，所述的第二联轴器为万象球轴承。
按上述方案，所述的电磁扭矩加载装置包括缠绕有激磁线圈的定子铁芯和绕有电枢绕组的转子铁芯，其中转子铁芯周向固定在试验轴上，定子铁芯与转子铁芯相互感应，电枢绕组和激磁线圈分别通有直流电，直流电的电流大小通过主控单元控制。
按上述方案，所述的径向力加载装置中的单向液压缸为8-15个，均匀布设在卡盘上。
按上述方案，所述的液压控制单元包括差动式液压回路和单向液压缸液压回路，其中单向液压缸液压回路的个数与单向液压缸的个数相同，各液压回路之间相互独立控制。
本发明的有益效果为：
1、通过采用本发明装置能够模拟试验轴运转中扭矩和轴向及径向受力状况，从而进行试验轴的可靠性试验；扭矩加载采用直流电磁扭矩加载装置，磁场稳定可控，加载力调节更灵敏；径向力加载装置可同时进行多个方向加载，且每个方向上的力加载装置各自独立，更全面的进行试验轴表面应力试验；轴向加载采用差动式液压缸，能快速增压调节，更好的模拟现实状况中轴所受到的冲撞力，并可进行压拉双向力加载。
2、液压缸与试验轴采用万向球轴承连接，双向加载的同时，两者角度可调，更真实模拟轴的实际工作状况。
附图说明
图1为本发明一实施例的控制框图。
图2为本发明一实施例的结构示意图。
图3为轴向加载液压控制单元示意图。
图4为径向加载液压控制单元示意图。
图5为径向加载盘结构示意图。
图6为非接触扭矩加载装置结构原理图。
图中：1-原动电机，2-第一联轴器，3-电磁扭矩加载装置，4-液压力加载装置，5-直流电，6-传感器检测反馈单元，7-液压控制单元，8-主控单元，9-卡盘，10-试验轴，11-转子铁芯，12-轴承，13-定子铁芯，14-激磁线圈，15-万向球轴承，16-电枢绕组，17-差动式液压缸，18-单向液压缸。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，如图1和图2所示，包括与试验轴10通过第一联轴器2连接的原动电机1和主控单元8，原动电机1用于给试验轴10提供动力使其自转，原动电机1的转速由主控单元8控制，它还包括电磁扭矩加载装置3、液压力加载装置4、传感器检测反馈单元6和液压控制单元7。其中电磁扭矩加载装置3通过直流电5产生磁力对运动的试验轴10提供扭矩，主控单元8通过控制直流电5的电流大小从而控制扭矩大小。
液压力加载装置7包括径向力加载装置和轴向力加载装置。
径向力加载装置如图5所示，包括套在试验轴10上的轴承12，固定在轴承外的卡盘9，卡盘9上周向设置单向液压缸18，单向液压缸18的液压方向指向试验轴的截面圆心。径向力加载装置中的单向液压缸为8-15个，均匀布设在卡盘上，本实施例以12个单向液压缸为例，两辆之间相隔30度角，各个液压缸在液压控制单元控制下对轴承进行可调可控径向力加载，来模拟主轴在实际工作中所受到来至于侧面的负荷，如水流冲击和转轮重量。每个液压缸连接一个径向加载液压控制单元如图4所示，每个方向上的液压回路都是独立控制，便于径向多方向同时加负荷。径向加载液压控制单元由三位四通换向阀、电磁调压溢流阀、液压泵、截止阀、压力控制器等组成。主控单元8通过控制电磁溢流阀来调节液压回路压力。
轴向力加载装置包括差动式液压缸17，与试验轴10通过第二联轴器连接，差动式液压缸17的液压方向沿试验轴10的轴向拉或压。差动式液压回路如图3所示，主控单元通过控制电磁溢流阀来调节差动式液压回路的压力，通过调节二位三通阀来调节轴向力方向，位于液压缸上的力传感器能检测实时加载力大小，另外第二联轴器选用万向球轴承15，差动式液压缸与试验轴角度可调，所以该装置在轴向力加载的同时，也可进行径向力加载。
传感器检测反馈单元6用于采集电磁扭矩加载装置施加的扭矩、液压力加载装置施加的力、以及试验轴的转速，发送给主控单元8。
所述的电磁扭矩加载装置3包括缠绕有激磁线圈14的定子铁芯13和绕有电枢绕组16的转子铁芯11，其中转子铁芯11周向固定在试验轴10上，定子铁芯13与转子铁芯11相互感应，电枢绕组16和激磁线圈14分别通有直流电，直流电的电流大小通过主控单元8控制。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，包括与试验轴通过第一联轴器连接的原动电机和主控单元，原动电机用于给试验轴提供动力使其自转，原动电机的转速由主控单元控制，其特征在于：它还包括电磁扭矩加载装置、液压力加载装置、传感器检测反馈单元和液压控制单元；其中
电磁扭矩加载装置通过直流电产生磁力对运动的试验轴提供扭矩，主控单元通过控制直流电的电流大小从而控制扭矩大小；
液压力加载装置包括径向力加载装置和轴向力加载装置；径向力加载装置包括套在试验轴上的轴承，固定在轴承外的卡盘，卡盘上周向设置单向液压缸，单向液压缸的液压方向指向试验轴的截面圆心；轴向力加载装置包括差动式液压缸，与试验轴通过第二联轴器连接，差动式液压缸的液压方向沿试验轴的轴向拉或压；所述的单向液压缸和差动式液压缸由液压控制单元驱动，液压控制单元由主控单元控制；
传感器检测反馈单元用于采集电磁扭矩加载装置施加的扭矩、液压力加载装置施加的力、以及试验轴的转速，发送给主控单元。
2.根据权利要求1所述的一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，其特征在于：所述的第二联轴器为万向球轴承。
3.根据权利要求1所述的一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，其特征在于：所述的电磁扭矩加载装置包括缠绕有激磁线圈的定子铁芯和绕有电枢绕组的转子铁芯，其中转子铁芯周向固定在试验轴上，定子铁芯与转子铁芯相互感应，电枢绕组和激磁线圈分别通有直流电，直流电的电流大小通过主控单元控制。
4.根据权利要求1所述的一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，其特征在于：所述的径向力加载装置中的单向液压缸为8-15个，均匀布设在卡盘上。
5.根据权利要求1所述的一种轴系电磁液压综合模拟试验加载装置，其特征在于：所述的液压控制单元包括差动式液压回路和单向液压缸液压回路，其中单向液压缸液压回路的个数与单向液压缸的个数相同，各液压回路之间相互独立控制。
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