疲劳试验机液压控制系统分析范文

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摘要:针对当前液压疲劳试验机工作时能源消耗大的不足，本文提出疲劳试验机的双油泵液压力源控制系统，通过液压力源基本控制原理分析，设计疲劳机液压控制系统及控制流程，本文设计的疲劳试验机的双油泵液压控制系统结构简单，加卸载频率高，不但提高了工作效率还大大节省了能源。

关键词:疲劳试验机;双油泵;液压控制系统

1引言

疲劳试验机是一种主要用于在室温状态下，测定金属及其构件的疲劳性能、疲劳寿命，完成预制裂纹及裂纹扩展等疲劳试验的机器。疲劳试验机一般都采用液压动力源，以往疲劳试验机主要是采用普通电机带动普通定量泵往工作油缸里输油，通过调节阀(流量阀)或溢流阀(压力阀)来调节动力装置的输出压力和动作速度，优点是维护简易，缺点是油泵始终在大流量出油导致液压油温升过高，从而导致液压系统必须采用冷却设备才能连续运行，能源消耗极大。本文主要介绍了疲劳试验机的一种双油泵液压力源系统和控制方法，系统结构简单，控制方法加卸载频率高，大大提高了工作效率，同时大大节省能源。

2疲劳试验机的结构

本文设计的双泵液压控制系统的疲劳试验机，包括底座、立柱、上梁、移动横梁、横梁驱动电机、传感器、工作平台、油缸、活塞、油缸支架、双泵液压力源控制装置。双泵液压力源控制装置包括:油箱、两个油泵、两个伺服电机、两个伺服电机驱动器和数据采集控制系统。

3疲劳试验机的双泵液压控制系统设计

3.1双油泵液压力源装置工作原理

双泵液压力源控制装置包括:油箱、两个油泵、两个伺服电机、两个伺服电机驱动器和数据采集控制系统。工作时，将被测试件放置在工作平台上，通过横梁驱动电机驱动横梁上下移动，调整好试验空间。疲劳试验机加卸载时，数据采集和控制系统根据疲劳机加载的目标力值和疲劳机传感器的实际信号，通过运算，向两台电机驱动器发送速度、转矩指令，电机驱动器6通过调速电机5控制油泵4的转速、转矩，对油缸进油，电机驱动器10通过调速电机9控制油泵8的转速、转矩对油缸回油。疲劳机的传感器实时向数据采集和控制系统发送信号，数据采集和控制系统实时通过运算向电机驱动器6和电机驱动器10发送速度、转矩指令，如此完成一个闭环控制，执行实际工作的需要。

3.2液压力源

基本控制原理理想状态下，调速电机直接驱动油泵，疲劳试验机液压油缸所需的压力、流量与调速电机的转速、转矩符合所以调速电机的转矩与系统所需的压力成正比。根据Q=n×q，可知调速电机的转速与系统所需流量成正比。因此，只要动态地调整调速电机的转矩、转速，就能提供疲劳试验机液压油缸所需的压力、流量。

3.3疲劳机液压控制系统

控制流程本文的疲劳试验机在加卸载时，第一油泵加载到最大载荷时，马上启动第二油泵进行卸载，与以往一个油泵作为动力源相比，大大缩短了疲劳机加卸载所需要时间，极大提高了疲劳试验机的加卸载荷频率，因此极大的提高了工作效率。

4试验测试

以往疲劳试验机液压力源都是普通电机驱动油泵以额定转速运行，比例溢流阀调整系统工作压力，比例流量阀对油泵提供的压力进行分配，一部分压力油提供给油缸，多余的压力油经比例溢流阀流回油箱，电机消耗的功大部分为无效功，这些无效功转化为热能通过压力油经比例溢流阀流回油箱，因此还需要安装冷却系统，从而导致运行时能量利用率低。本文设计的疲劳试验机双油泵液压力源系统，采用伺服电机驱动伺服油泵供油，只要动态地调整调速电机的转矩、转速，就能提供疲劳试验机液压油缸所需的压力、流量，系统所需流量等于泵的流量，因此大大降低了功率损耗，从而更加节能。以往疲劳试验机是一个油泵作为动力源，加载时油泵正转向油缸进油，卸载时需要由正转停止后才开始反转，油缸回油，完成一次加卸载需要更久的时间。本文的疲劳试验机液压力源采用双油泵伺服控制系统，一个油泵进油，一个油泵回油，在加卸载时，第一油泵加载到最大载荷时，马上启动第二油泵进行卸载，与以往一个油泵作为动力源相比，大大缩短了加卸载所需要时间，极大提高了疲劳试验机的加卸载荷频率，因此极大的提高了工作效率，本文设计的疲劳试验机的频率为3HZ，额定载荷为50吨。

5小结

本文设计的疲劳试验机双油泵液压力源系统，两个油泵工作，大大缩短了疲劳试验机加卸载荷所需时间，极大地提高了疲劳试验机的加卸载荷频率。采用伺服电机驱动伺服油泵进行加卸载，由于伺服电机能实时调整转矩、转速来达到控制液压系统压力和流量的目的，而且响应速度很快，系统所需流量等于泵的流量，因此大大降低了功率损耗，从而更加节能。

参考文献

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［3］李福义.液压技术与液压伺服系统［M］.哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社，1992．

作者：王秀荣 单位：福建省计量科学研究院