[发明专利]一种液压阀体内部空化分析系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压阀体内部空化分析系统和方法，尤其适用于对液压系统中液压阀试验测试使用的液压阀体内部空化分析系统和方法。

背景技术

空化和空蚀现象对液压系统的危害极大，空化和空蚀的出现会使液压系统工作性能恶化，产生振动、噪音。空蚀的反复作用还常常使零部件的材料遭到破坏，使元件的使用寿命缩短或严重损坏。另外，空化的出现会造成液压油的污染并加剧液压油老化，造成流量和压力波动，降低液压机构刚度，导致液压随动系统失去稳定性，液压附件动作滞后，丧失抗自振的能力，从而破坏了从动附件运动的平稳性。因此，对液压系统的空化空蚀进行研究，了解液压元件内空化空蚀发生的部位及其影响因素，有利于对液压系统进行优化设计，延长液压元件的使用寿命，避免一些安全事故的发生，对提高液压系统的工作性能具有重要的意义。

随着摄影技术的发展，越来越多的学者应用摄影技术研究空泡特性。例如：中国发明专利（公开号CN102507137）应用高速摄影技术来观察近液面物体高速运动时周围所产生的空泡形态发展特点。北京理工大学王国玉采用高速摄影装置观察了不同条件下绕水翼的空化形态。1952年，Harrison首次采用声学测试法成功探测到空泡溃灭声脉冲的存在。2009年，国家水力发电设备工程技术研究中心赵越等人通过模型试验，验证了用声学法确定水泵工况下模型水泵水轮机转轮叶片初生空化方法的合理性和准确性（文章编号1000—3983(2011)01-00）。目前这些研究多是在工作状态下，采用高速摄像机直接拍摄空泡形态，或单独采用声学传感器测量空化噪声信号，未能同时获取空化流发展瞬间空泡噪声的变化情况。以往的空泡动力学特性研究多采用水作为研究对象，而对以油为工作介质的液压阀内的空化现象的深入研究还很少，空化机理尚未很清楚。此外，当前研究多采用单一的研究分析系统，不能较好地排除外部因素对实验结果的影响。

发明内容

技术问题：本发明的目是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单，使用方便，分析方法直观的液压阀体内部空化分析系统和方法。

技术方案：本发明的液压阀体内部空化分析系统，它由液压子系统、光学子系统、声学子系统和实验平台四部分组成；

所述液压子系统包括液压泵（1），与液压泵（1）顺序连接形成循环的超声波除气装置（3）、溢流阀（4）、压力表（5）、栅格组（6）、透明液压阀（7）、蛇形管式水冷器（17）；

所述的光学子系统包括设置在透明液压阀（7）两侧的照明器和高速摄像机（11），所述照明器和高速摄像机（11）通过滑块固定在滑轨上，所述照明器包括光源（8）和设置在光源（8）前方的扩束准直透镜组（9），所述高速摄像机（11）上安装有高倍远心镜头（10）；所述的光学子系统及透明液压阀安装在采用橡胶隔震垫和海绵减震垫双重隔振的实验工作台架上；

所述的声学子系统包括罩在液压泵（1）外面的隔声罩（2）和空化噪声测试器（14），且空化噪声测试器（14）与加速度传感器（12）和声学传感器（13）连接，两个传感器贴于透明液压阀（7）壁上；

所述实验平台为采用橡胶隔震垫和海绵减震垫双重隔振的实验工作台；

高速摄像机（11）和空化噪声测试器（14）与数字延迟脉冲发生器（15）相连接，数字延迟脉冲发生器（15）与计算机（16）相连接。

2． 一种使用权利要求1所述系统的液压阀体内部空化分析方法，其特征在于包括如下步骤：

a.开启光源（8），使光源（8）发出的光线通过扩束准直透镜组（9）成为光斑直径约50mm的平行光，照射于透明节流阀阀内流道,调整远心高倍镜头（10）的对焦旋钮使高速摄像机（11）可拍到清晰的液压阀（7）的阀内泡群图像；

b. 启动液压泵（1）使液压油循环流动；

c．数字延迟脉冲发生器（15）按照预设的时间周期向高速摄像机（11）发出触发信号，控制高速摄像机（11）拍摄并记录透明液压阀（7）内空泡群的运动情况，并将拍摄记录到的数据发送给计算机（16）；

d.在高速摄像机工作的同时通过数字延迟脉冲发生器（15）触发空化噪声测试器（14）工作，空化噪声测试器（14）通过设置在透明液压阀（7）上的加速度传感器（12）和声学传感器（13）采集透明液压阀（7）的振动和噪声数据，并将采集到的振动和噪声数据进行模数转换, 将模数转换后的振动和噪声数据发送给计算机（16）；