CN102410929B - 主动控制液压式碰摩故障检测实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主动控制液压式碰摩故障检测实验装置，其结构为：转子轮盘的外周设有6套液压驱动系统。转子轮盘垂直方向分别设有第一和第二液压缸；水平方向设有第三和第四液压缸，在转子轮盘上半盘的正负45°方向分别设有第五和第六液压缸。每个液压缸均设有液压回油罐和恒压罐，液压回油罐和恒压罐的进出管路分别设有电磁调压阀和压力传感器。储油罐与恒压罐之间接有油泵，活塞连杆、弹性铰链、应变片以及碰摩柱依次连接。为了模拟不同碰摩状态，正负45°方向的碰摩柱直接与转子轮盘外周接触；水平与垂直方向的碰摩片与转子轮盘外周的接触。测控计算机可计算并控制碰摩部件施加的压力及受力情况，达到模拟和检测多种碰摩故障状态的目的。

Description

主动控制液压式碰摩故障检测实验装置

技术领域

本发明属于旋转机械碰摩检测技术，具体涉及一种人为控制运动部件碰摩并对其效果进行测量的实验装置。

背景技术

对于旋转机械碰摩事故结果进行检测具有非常重要的实际意义。许多相关研究机构为此建有专门的实验系统或装置。其中对于机械转子类进行碰摩或摩擦实验进行检测的装置，一般采用由碰摩钉、定子卡环等部件构成的实验台进行实验。通过手动调节紧固螺钉模拟单一碰摩故障状态，对碰摩程度的调节只能进行轻微碰摩、严重碰摩等单个状态做简单的定性分类。由此带来的问题是，无法对碰摩故障程度进行实际的模拟，其原因在于无法精确控制模拟和检测实验过程中各碰摩部件的运动及受力情况，因此现有的转子碰摩试验检测装置难以满足实际要求。

发明内容

针对上述碰摩实验装置存在的缺陷，本发明的目的是：提供一种主动控制液压式碰摩故障发生及测量的一体化实验装置。

本发明通过以下技术方案予以实现。主动控制液压式碰摩故障检测实验装置具有：转子轮盘、实验台架、液压缸、活塞连杆、液压回油罐、恒压罐、电磁调压阀、压力传感器、储油罐、油泵、弹性铰链、碰摩柱、碰摩片、应变片、加速度传感器以及测控计算机等。由液压缸、活塞连杆、液压回油罐、恒压罐、电磁调压阀、压力传感器、储油罐、油泵、弹性铰链以及碰摩部件组成液压驱动系统，碰摩部件包括碰摩柱和碰摩片。转子轮盘通过转子主轴置于实验台架内，转子轮盘的外周设有6套液压驱动系统。转子轮盘垂直方向分别设有第一和第二液压缸；转子轮盘水平方向分别设有第三和第四液压缸，以转子轮盘中心水平方向为0°，在转子轮盘上半盘的正负45°方向分别设有第五和第六液压缸。每个液压缸均设有液压回油罐和恒压罐，液压回油罐进出管路设有电磁调压阀；恒压罐的进出管路分别设有电磁调压阀和压力传感器。液压回油罐与储油罐直连，储油罐与恒压罐之间接有油泵。活塞连杆通过弹性铰链与碰摩柱连接，弹性铰链与碰摩柱之间设有应变片，碰摩片外壁设有加速度传感器。每套液压驱动系统中的油泵、四个电磁调压阀、两个压力传感器、应变片以及加速度传感器的信号控制线均接至测控计算机相应接口。为了模拟不同碰摩状态，第五和第六液压缸活塞连杆与碰摩柱连接；第一至第四液压缸活塞连杆与碰摩片连接，通过液压系统以及测控计算机来控制碰摩柱和碰摩片对转子轮盘进行碰摩。

液压缸内上下两腔的液压压力由压力传感器采集并传至测控计算机，依据实验中设定的碰摩故障，由测控计算机发出控制信号并执行系统动作。通过调节电磁调压阀结合压力传感器控制并监测液压压力形成闭环控制。与此同时，测控计算机通过(弹性铰链与碰摩柱之间)应变片所采集的应变信号，测量碰摩柱或碰摩片切向力的大小，并由此控制及测量碰摩部件的运动及受力情况。

本发明的特点及产生的有益效果在于：

(1)通过实验系统中的压力传感器以及闭环调节电磁调压阀来控制并监测液压压力，从而解决仅能通过手动调节实现单一碰摩故障状态的问题，通过主动控制系统精确实现多种碰摩故障状态，并达到理想控制碰摩故障程度的效果。

(2)依据压力传感器所测液压缸内上下两腔的液压压力值，以及应变片所反应的碰摩部件(碰摩柱或碰摩片)正压力和切向力值进行精确测量，实现对碰摩状态反馈的调节。

(3)通过对液压缸活塞上下施加压力，造成压力差可解决目前加力装置摩擦和反向间隙较大的问题，实现控制碰摩发生及测量一体化。实现主动控制的精确调节并测量碰摩部件的运动及受力等情况。

附图说明

图1为本发明液压缸布置总体结构图。

图2为本发明一个液压缸整体结构及测量系统图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步的说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

主动控制液压式碰摩故障检测实验装置，由液压缸、活塞连杆、液压回油罐、恒压罐、电磁调压阀、压力传感器、储油罐、油泵、弹性铰链以及碰摩柱组成液压驱动系统。其部件连接结构是：转子轮盘1通过转子主轴置于实验台架2内，转子轮盘的外周设有6套液压驱动系统，具体是：转子轮盘垂直方向分别设有第一和第二液压缸3-1、3-2，转子轮盘水平方向分别设有第三和第四液压缸3-3、3-4，以转子轮盘中心水平方向为0°，在转子轮盘上半盘的正负45°方向分别设有第五和第六液压缸3-5、3-6(如图1)。每个液压缸均设有液压回油罐4和恒压罐5，液压回油罐进出管路设有电磁调压阀6；恒压罐的进出管路除了设有电磁调压阀6同时还设有压力传感器7。液压回油罐与储油罐8直连，储油罐与恒压罐之间接有油泵9。活塞连杆10通过弹性铰链11与碰摩柱12或碰摩片16连接，弹性铰链与碰摩柱之间设有应变片13，用来测量碰摩柱所产生的切向力。第五和第六液压缸3-5、3-6活塞连杆与碰摩柱连接12；第一至第四液压缸3-1～3-4活塞连杆与碰摩片16连接，碰摩片外壁设有加速度传感器14。碰摩故障通过液压系统以及测控计算机15控制碰摩柱和碰摩片对转子轮盘进行碰摩。因此每套液压驱动系统中的油泵9、四个电磁调压阀6、两个压力传感器7应变片13以及加速度传感器14的信号控制线均接至测控计算机15相应接口(如图2)。

作为实施例，本发明具体工作过程与状态如下：

I.碰摩准备阶段：油泵开启并通过系统调节来设定压力大小；确保进出油路工作正常；通过测控计算机对各电磁调压阀进行调节，使液压缸活塞上下两腔的液压压力达到平衡，并且碰摩柱或碰摩片不接触转子轮盘，此时记录各传感器初始值。

II.碰摩过渡阶段：测控计算机依据压力传感器以及ICP型加速度传感器所采集的参数，对四个电磁调压阀进行调节，使液压缸上腔液压大于下腔压力一定数值，调节相应的电磁调压阀使进油管和出油管油压达到动态平衡，持续关注各传感器数值，不能超出各自阈值。

III.稳定碰摩阶段：测控计算机发出控制信号可实现如下五种碰摩状态：(1)单点碰摩状态(控制某一侧碰摩柱进行碰摩)；(2)双点碰摩状态(控制两侧碰摩柱进行碰摩)；(3)局部碰摩状态(控制某一碰摩片进行碰摩)；(4)整周碰摩状态(控制所有碰摩片进行碰摩)；(5)随机碰摩状态(由事先在测控计算机内输入的随机碰摩策略，控制碰摩片与碰摩柱进行随机碰摩)。在本发明处于稳定碰摩阶段时，测控计算机通过调节电磁调压阀控制碰摩位置以及碰摩力大小，同时通过压力传感器监测液压缸内活塞上下两腔的液压压力，实时反馈给测控计算机，使其能精确调整电磁调压阀，达到缸内压力动态平衡。与此同时，测控计算机可计算出碰摩部件(碰摩柱或碰摩片)所施加正压力的大小，以此控制碰摩部件的运动及受力情况；在本发明处于稳定碰摩阶段时，粘贴在弹性铰链力敏感处的应变片可测量碰摩部件切向力所产生的应变，测量电桥将应变变换为电信号并通过应变片放大器电路传输给主动控制系统，达到模拟和检测多种碰摩故障状态的目的。

Claims (2)

1.主动控制液压式碰摩故障检测实验装置，具有转子轮盘、实验台架、液压缸、活塞连杆、液压回油罐、恒压罐、电磁调压阀、压力传感器、储油罐、油泵、弹性铰链、碰摩柱、碰摩片、应变片、加速度传感器以及测控计算机，由液压缸、活塞连杆、液压回油罐、恒压罐、电磁调压阀、压力传感器、储油罐、油泵、弹性铰链以及碰摩部件组成液压驱动系统，碰摩部件包括碰摩柱和碰摩片，其特征是：转子轮盘（1）通过转子主轴置于实验台架（2）内，转子轮盘的外周设有6套液压驱动系统，转子轮盘垂直方向分别设有第一和第二液压缸（3-1、3-2），转子轮盘水平方向分别设有第三和第四液压缸（3-3、3-4），以转子轮盘中心水平方向为0°，在转子轮盘上半盘的正负45°方向分别设有第五和第六液压缸（3-5、3-6），每个液压缸均设有液压回油罐（4）和恒压罐（5），液压回油罐进出管路设有电磁调压阀（6）；恒压罐的进出管路均依次设有电磁调压阀（6）和压力传感器（7），液压回油罐与储油罐（8）直连，储油罐与恒压罐之间接有油泵（9），活塞连杆（10）通过弹性铰链（11）与碰摩柱（12）或碰摩片（16）连接，弹性铰链与碰摩柱之间设有应变片（13）；碰摩片（16）外壁设有加速度传感器（14），所述每套液压驱动系统中的油泵（9）、四个电磁调压阀（6）、两个压力传感器（7）、应变片（13）以及加速度传感器（14）的信号控制线均接至测控计算机（15）相应接口。

2.按照权利要求1所述的主动控制液压式碰摩故障检测实验装置，其特征是所述第五和第六液压缸（3-5、3-6）活塞连杆与所述碰摩柱连接（12）；所述第一至第四液压缸（3-1～3-4）活塞连杆与所述碰摩片（16）连接，通过所述液压系统以及测控计算机（15）控制碰摩柱和碰摩片对转子轮盘进行碰摩。

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