一种冶金液压缸性能测试系统
技术领域
本实用新型涉及液压缸性能测试领域，尤其涉及一种冶金液压缸性能测试系统。
背景技术
冶金液压缸是钢铁企业核心装备电液伺服系统中关键的执行元件，是当今轧机液压AGC系统的核心设备，轧制伺服油缸工作时具有轧制力大、行程短、频率响应高和测试难度大等一系列特点，被广泛的应用于冶金行业，其性能的好坏直接影响着系统的可靠性，影响生产设备的正常运行。
为了降低生产设备的故障率、节约维护成本。在出厂及修复时，必须附上其性能参数的试验报告，只有其性能参数达到规定的要求，它才可获准使用。
传统的液压缸测试系统常采用对顶油缸加载，对顶的两缸均需要由液压泵提供高压以保证所需压力。由此带来的高能耗一直是困扰液压缸测试工作的难题。
传统的液压缸测试系统往往采用溢流阀控制阀前压力的方法调定较低的系统压力来实现最低启动压力测试。但是实际上，溢流阀受结构形式限制往往导致在零位时调定精度降低，易产生压力突变，最终导致测试系统无法获得准确的压力值。
现有的技术设计的液压缸测试系统结构简单，存在压力调定精度低、能耗高的缺陷，对于冶金液压缸来说，不能满足其测试需求。
实用新型内容
本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种冶金液压缸性能测试系统，能够较为精确测量液压缸的启动压力，解决了现有技术中存在的问题。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种冶金液压缸性能测试系统，包括：实验液压系统和测控系统；
所述实验液压系统包括：实验液压缸和启动压力控制单元，所述启动压力控制单元包括减压阀和供油单元，所述减压阀的出油口与所述实验液压缸无杆腔相连通，所述减压阀的进油口与供油单元相连通；
所述测控系统包括控制柜、与控制柜电连接的第一位移传感器和第一压力传感器，所述第一压力传感器设于所述减压阀的出油管道上，所述第一位移传感器设于所述实验液压缸的活塞杆上。
优选的，所述供油单元包括：油箱、定量泵和比例泵，所述定量泵的进油口和所述比例泵的进油口分别与油箱相连通，所述定量泵的出油口和所述比例泵的出油口分别与减压阀的进油口相连通，且所述定量泵通过一变频电机驱动，所述比例泵通过一普通电机驱动。
优选的，所述冶金液压缸性能测试系统还包括加载液压系统；
所述加载液压系统包括：加载液压缸和加载油路，所述加载液压缸与所述实验液压缸对顶安装，所述加载油路与所述加载液压缸相连以调节加载液压缸有杆腔和无杆腔内的液压；
所述实验液压系统还包括一增压单元，所述增压单元与所述实验液压缸相连以驱动实验液压缸活塞杆的伸缩；
所述测控系统还包括拉压力传感器，所述拉压力传感器设于所述实验液压缸和加载液压缸之间。
优选的，所述增压单元包括一伺服阀，所述伺服阀与所述减压阀并联设置，且所述伺服阀与所述控制柜电连接。
优选的，所述伺服阀的A口和B口分别与所述实验液压缸的无杆腔和有杆腔相连通，所述伺服阀的P口分别与定量泵和比例泵的出油口连通，所述伺服阀的T口与油箱相连通。
优选的，所述加载油路包括：
溢流阀，所述溢流阀与油箱相连；
第一单向阀，所述第一单向阀的进油口与所述加载液压缸的无杆腔相连通，所述第一单向阀的出油口与所述溢流阀的进油口相连通，所述溢流阀的出油口与油箱相连通；
第二单向阀，所述第二单向阀的进油口与所述加载液压缸的有杆腔相连通，所述第二单向阀的出油口与所述溢流阀的进油口相连通；
第三单向阀，所述第三单向阀的出油口与所述加载液压缸的无杆腔相连通；
第四单向阀，所述第四单向阀的出油口与所述加载液压缸的有杆腔相连；
第三液压泵，所述第三液压泵的出油口分别与第三单向阀的进油口和第四单向阀的进油口相连通，所述第三液压泵的进油口与所述油箱相连通，所述第三液压泵通过一第三电机驱动。
优选的，所述测控系统还包括与控制柜相连的第二压力传感器、第三压力传感器和第四压力传感器，所述第二压力传感器设于所述溢流阀的进油口处，所述第三压力传感器设于加载液压缸无杆腔油口处，所述第四压力传感器设于加载液压缸有杆腔油口处。
优选的，所述冶金液压缸性能测试系统还包括与实验液压缸相连的内泄漏测试单元，所述内泄漏测试单元包括：第一电磁球阀、第二电磁球阀和泄漏量测量元件，所述第一电磁球阀的进油口与所述实验液压缸的无杆腔相连通，所述第二电磁球阀的进油口与所述实验液压缸的有杆腔相连通，所述泄漏量测量元件分别与第一电磁球阀的出油口和第二电磁球阀的出油口相连，所述第一电磁球阀和第二电磁球阀与所述控制柜电连接。
泄漏量测量元件可采用以下结构，具体的，泄漏量测量元件可以采用以下结构，具体的，可采用量杯，将量杯放置于一电子天平上，并将第一电磁球阀的出油口和第二电磁球阀的出油口与所述量杯相连通，通过天子天平称量流入量杯内油液，即可得到油液内泄量的数值；所述泄漏量测量元件还可以采用第三液压缸，所述第三液压缸的有杆腔和无杆腔分别与第一电磁球阀的出油口和第二电磁球阀的出油口相连，在第三液压缸的活塞杆上还设有第二位移传感器。使用时，向实验液压缸的无杆腔内通油，此时接通第二电磁球阀，无杆腔内的液油泄漏通过油路进入第三液压缸中，使得第三液压缸的活塞杆产生位移，通过活塞杆位移、缸体内直径即可算出实验液压缸的泄漏量，其中，第三液压缸的缸体内直径远小于实验液压缸的。采用此种测试方式不如量杯测试方式更精确，因为第三液压缸的误差存在。
优选的，所述冶金液压缸性能测试系统还可以并联多个不同型号第二加载液压缸，测试使用时，将某一型号的第二实验测压缸匹配至对应的第二加载液压缸上进行测试，具体的，第二实验液压缸的无杆腔和有杆腔分别与所述伺服阀的A口和B口相连，第二加载液压缸的无杆腔与所述第二单向阀的进油口和第四单向阀的出油口连接，第二加载液压缸的有杆腔与第一单向阀的进油口和第三单向阀的出油口相连，如此设置，用于测试不同型号的实验液压缸。
具体的，该冶金液压缸性能测试系统的测试方法，包括如下步骤：
(1)启动压力测定试验：
实验液压缸空载状态下，启动供油单元，之后调节实验液压缸与供油单元连接管路上的减压阀，之后手动逐渐调大减压阀的阀门开度，当第一位移传感器开始产生位移信号时，将位移信号传递至控制柜，此时，控制柜记录下第一压力传感器的数值，此数值即为实验液压缸的启动压力值；
(2)耐久性测定试验：
在加载液压缸与实验液压缸对顶安装状态下，启动供油单元，使得实验液压缸以不低于拉压力传感器设计的设定值运行，连续运行一段时间后，通过测控系统记录下实验液压缸的累计行程。具体的，实验液压缸在单个运行行程下，即单次伸缩过程中，加载液压缸的运行过程如下：
在伺服阀的A口和P口连通时，供油单元向实验液压缸的无杆腔内持续供油，当使得实验液压缸的活塞杆推动加载液压缸的活塞杆移动时，加载液压缸无杆腔内的压力将逐渐增大，当压力增大至大于溢流阀的调定压力时，无杆腔内的油液将经过第一单向阀流经溢流阀后流回油箱，此时由于加载液压缸无杆腔内的压力较高，第三单向阀处于封闭状态，第三液压泵将油液经第四单向阀输送至压力变小的加载液压缸有杆腔内，同时，实验液压缸的有杆腔内压力增大，使得有杆腔内的液油经伺服阀的B口和T口回流至油箱中；
当加载液压缸有杆腔内压力大于溢流阀调定压力时，控制柜控制伺服阀的 P口和B口连通，此时，供油单元向实验液压缸的有杆腔内持续供油，在实验液压缸活塞杆反向移动时，带着加载液压缸活塞杆反向移动，从而使加载液压缸的有杆腔内压力增大，其内的油液依次经第二单向阀、溢流阀后流回油箱，此时，实验液压缸无杆腔压力增大，使其内的油液将经伺服阀的A口和T口回流至油箱中，同时第三液压泵将油液经第四单向阀输送至压力变小的加载液压缸无杆腔内，至加载液压缸无杆腔内压力大于溢流阀调定压力时，控制柜控制伺服阀的A口和P口连通，实验液压缸开始下一单次伸缩过程。
(3)内泄漏测定试验
在加载液压缸与实验液压缸对顶安装状态下，通过供油单元向实验液压缸的有杆腔内注入高压液油，同时关闭第一电磁球阀，打开第二电磁球阀，在实验液压缸的活塞杆在一定时间a内单向移动一定位移b(通过第一位移传感器得出位移b)时，实验液压缸内的液油经第二电磁球阀流入量杯中，称量得出量杯内液油质量m，此时，若将实验液压缸的缸体内径为d，则实验液压缸的单位时间的内泄漏量＝(m-d*b)/a，反之可测出实验液压缸反向运动时，实验液压缸无杆腔单位时间内的内泄漏量。
本实用新型采用上述结构，所具有的优点是：该冶金液压缸性能测试系统，通过设置与实验液压缸相连的减压阀、第一压力传感器、供油单元配合使用，实现了液压缸启动压力较为精确的测定，从而提高了液压缸性能数据精确度，有利于购买者选择可靠的液压缸使用，降低使用故障发生率。
通过小功率比例泵和小功率定量泵的并联设置，即达到了为实验液压缸和加载液压缸提供了高压油液目的，同时还达到了保持供油单元的较低使用能耗，符合节能发展理念。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型实施例3的结构示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1：
如图1中所示，本实施例中，该冶金液压缸性能测试系统，包括实验液压系统、加载液压系统和测控系统；
所述实验液压系统包括：实验液压缸1、启动压力控制单元2和增压单元，所述启动压力控制单元2包括减压阀21和供油单元22，所述减压阀21的出油口与所述实验液压缸1无杆腔相连通，所述减压阀21的进油口与供油单元22 相连通，所述增压单元与所述实验液压缸1相连以驱动实验液压缸1活塞杆的伸缩，具体的，所述增压单元包括一伺服阀3，所述伺服阀3可与所述减压阀 21并联设置，共用供油单元22，也可单独连接新的供油单元，且所述伺服阀3 与测控系统的控制柜电连接；
所述加载液压系统包括：加载液压缸4和加载油路5，所述加载液压缸4 与所述实验液压缸1对顶安装，所述加载油路5与所述加载液压缸4相连以调节加载液压缸4有杆腔和无杆腔内的液压；
所述测控系统包括控制柜，以及与控制柜电连接的第一位移传感器6、第一压力传感器7和拉压力传感器8，所述第一压力传感器6设于所述减压阀21 的出油管道上，所述第一位移传感器6设于所述实验液压缸1的活塞杆上，所述拉压力传感器8设于所述实验液压缸1和加载液压缸4之间。
可理解的，所述供油单元22包括：油箱221、定量泵222和比例泵223，所述定量泵222的进油口和所述比例泵223的进油口分别与油箱221相连通，所述定量泵222的出油口和所述比例泵223的出油口分别与减压阀21的进油口相连通，且所述定量泵222通过一变频电机224驱动，所述比例泵223通过一普通电机225驱动；
所述伺服阀3的A口和B口分别与所述实验液压缸1的无杆腔和有杆腔相连通，所述伺服阀3的P口分别与定量泵222和比例泵223的出油口连通，所述伺服阀3的T口与油箱221相连通。
可理解的，所述加载油路5包括：溢流阀51，所述溢流阀51与油箱221 相连；第一单向阀52，所述第一单向阀52的进油口与所述加载液压缸4的无杆腔相连通，所述第一单向阀52的出油口与所述溢流阀51的进油口相连通，所述溢流阀51的出油口与油箱221相连通；第二单向阀53，所述第二单向阀 53的进油口与所述加载液压缸4的有杆腔相连通，所述第二单向阀53的出油口与所述溢流阀51的进油口相连通；第三单向阀54，所述第三单向阀54的出油口与所述加载液压缸4的无杆腔相连通；第四单向阀55，所述第四单向阀 55的出油口与所述加载液压缸4的有杆腔相连；第三液压泵56，所述第三液压泵56的出油口分别与第三单向阀54的进油口和第四单向阀55的进油口相连通，所述第三液压泵56的进油口与所述油箱221相连通，所述第三液压泵 56通过一第三电机57驱动。
可理解的，所述测控系统还包括与控制柜相连的第二压力传感器9、第三压力传感器10和第四压力传感器11，所述第二压力传感器9设于所述溢流阀 51的进油口处，所述第三压力传感器10设于加载液压缸4无杆腔油口处，所述第四压力传感器11设于加载液压缸4有杆腔油口处。
一种冶金液压缸性能测试系统的测试方法，包括如下步骤：
(1)实验液压缸启动压力的测定试验
工作前，实验液压缸1处于完全空载状态；
系统启动后，通过定量泵222或/和比例泵223将油液泵入减压阀21的进油口，此时伺服阀3处于中位状态，即断开状态，油液经过减压阀21后进入到实验液压缸1的无杆腔，之后手动调节减压阀21阀门，逐渐改变其开度大小，即调节减压阀21阀后压力大小，直至实验液压缸1的活塞杆产生位移时，即第一位移传感器7开始产生位移信号时，将位移信号传递至控制柜，此时，控制柜记录下第一压力传感器7的数值，此数值即为实验液压缸1的启动压力值；
相对于传统的采用溢流阀51控制阀前系统压力的方法确定最低启动压力，采用减压阀21来直接测量阀后压力的方式能够使得启动压力的测量更精确，保证了液压缸性能测试实验报告的质量。尤其对于冶金液压缸来说，其启动压力范围较低，0.1兆帕左右，而溢流阀51的压力控制范围较大，一般在几兆帕到十几兆帕不等，这使得溢流阀51不能精确测出其系统压力，从而无法确定其启动压力。
(2)耐久性测定试验
工作前，将实验液压缸1和加载液压缸4的活塞杆端部相对安装固定，关闭减压阀21。
系统启动后，测控系统控制伺服阀3阀芯左移，使得油液经伺服阀3的P 口和A口进入到实验液压缸1的无杆腔内，其内液压增大，推动实验液压缸1 活塞杆右移，由此导致加载液压缸4无杆腔内的液压增大，当加载液压缸4无杆腔内的液压增大至大于溢流阀51的调定压力时(即第三压力传感器测定压力值小于第二压力传感器测定压力值时)，无杆腔内的油液将会依次流经第一单向阀52、溢流阀51通入至油箱中。同时，由于加载液压缸4活塞杆运动，导致其有杆腔内压力低于第四单向阀55进油口的压力(即第四压力传感器测定压力值小于第三液压泵供油压力时)，此时，一直工作的第三电机57旋转带动第三液压泵56工作，将油箱内的油液经第四单向阀55补充进入到加载液压缸1的有杆腔中，起到补油作用，避免加载液压缸1有杆腔出现空化现象，空化现象对于液压缸损害程度较高。在伺服阀3阀芯左移后，伺服阀3的P口和 A口连通，B口和T口连通，供油单元22持续向实验液压缸1的无杆腔供油，在实验液压缸1的活塞杆向右移动时，其有杆腔内的液压增大，其内油液经伺服阀3的B口和T口回流至油箱中。
当加载液压缸内的液压大于溢流阀调定压力时，测控系统控制伺服阀3阀芯右移，使得油液经伺服阀3的P口和B口进入到实验液压缸1的有杆腔内，其内液压增大，推动实验液压缸1活塞杆右移，由此导致加载液压缸4有杆腔内的液压增大，当加载液压缸4有杆腔内的液压增大至大于溢流阀51的调定压力时(即第四压力传感器测定压力值小于第二压力传感器测定压力值时)，有杆腔内的油液将会依次流经第二单向阀53、溢流阀51通入至油箱221中。同时，由于加载液压缸1活塞杆运动，导致其无杆腔内压力低于第三单向阀54 进油口的压力(即第三压力传感器测定压力值小于第三液压泵供油压力时)，此时，一直工作的第三电机57旋转带动第三液压泵56工作，将油箱内的油液经第三单向阀54补充进入到加载液压缸4的无杆腔中，起到补油作用，避免加载液压缸4无杆腔出现空化现象。
在伺服阀3右移后，伺服阀3的P口和B口连通，A口和T口连通，供油单元22持续向实验液压缸1的无杆腔供油，在实验液压缸1的活塞杆向左移动时，其有杆腔内的液压增大，其内油液经伺服阀3的A口和T口回流至油箱中。
此冶金液压缸性能测试系统，可以准确测试液压缸的启动压力、耐久性等性能参数；此外供油单元采用单一液压泵供油，由于供油流量较大，所消耗的电流也较大，由此导致设备能耗较高。而本申请供油单元如此设置，相比较单独使用大功率的变频电机或普通电机来说，组合并联使用小功率的变频电机和普通电机，所消耗电流较小，能耗也较小，如此使用不仅节能，使用小功率的变频电机和普通电机对工作电流要求较低，使用场合较为广泛，不易受到场合使用限制，其中，启动压力控制单元与增压单元共用同一供油单元，能够进一步节省设备成本。
实施例2：
如图2所示，在第一个实施例的基础上，该冶金液压缸性能测试系统，还包括与实验液压缸1相连的内泄漏测试单元，所述内泄漏测试单元包括：第一电磁球阀12、第二电磁球阀13和泄漏量测量元件14，所述第一电磁球阀12 的进油口与所述实验液压缸1的无杆腔相连通，所述第二电磁球阀13的进油口与所述实验液压缸1的有杆腔相连通，所述泄漏量测量元件14分别与第一电磁球阀12的出油口和第二电磁球阀13的出油口相连，所述第一电磁球阀12 和第二电磁球阀13与所述控制柜电连接。
泄漏量测量元件14采用以下结构，具体的，采用量杯，将量杯放置于一电子天平上，并将第一电磁球阀的出油口和第二电磁球阀的出油口与所述量杯相连通，通过天子天平称量流入量杯内油液，即可得到油液内泄量的数值。
具体的，内泄漏测定试验过程如下：在加载液压缸4与实验液压缸1对顶安装状态下，通过供油单元22向实验液压缸1的有杆腔内注入高压液油，同时关闭第一电磁球阀12，打开第二电磁球阀13，在实验液压缸1的活塞杆在一定时间a内单向移动一定位移b(通过第一位移传感器得出位移b)时，实验液压缸1内的液油经第二电磁球13阀流入量杯中，称量得出量杯内液油质量m，此时，若将实验液压缸1的缸体内径为d，则实验液压缸1的单位时间的内泄漏量＝(m-d*b)/a，反之可测出实验液压缸1反向运动时，实验液压缸1无杆腔单位时间内的内泄漏量。
实施例3：
如图3所示，在第二个实施例的基础上，该冶金液压缸性能测试系统，还可以并联多个不同型号第二加载液压缸4.1，测试使用时，将某一型号的第二实验测压缸1.1匹配至对应的第二加载液压缸4.1上进行测试，具体的，第二实验液压缸1.1的无杆腔和有杆腔分别与所述伺服阀3的A口和B口相连，第二加载液压缸4.1的无杆腔与所述第二单向阀53的进油口和第四单向阀55的出油口连接，有杆腔与第一单向阀52的进油口和第三单向阀54的出油口相连。
在对大批量的液压缸进行性能测试时，液压缸的型号可能多种多样，在作为实验液压缸测试时，加载液压缸的活塞杆长度、缸体直径等参数需要与实验液压缸相差不大，因此，单一型号加载液压缸只能适应小范围液压缸性能测试。而本申请如此设置，可以并联多个型号加载液压缸，以适应不同范围段内的液压缸的测试。
上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本领域技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员公知技术。
