[发明专利]应用自激振动节能的高压脉冲发生装置

说明书

本发明公开了一种应用自激振动节能的高压脉冲发生装置，包括双脉冲增压加力伺服缸和自适应补液回路。所述双脉冲增压加力伺服缸由左右柱塞缸体、一体化柱活塞和活塞缸体构成左右对称布置的两个封闭腔及为柱塞加力的活塞驱动腔；柱塞在两个封闭腔中自激振动，产生高压脉冲。柱塞的动力来自两个封闭腔液体压力能的交换和活塞驱动腔的外加液压力，外加活塞驱动力的作用时间小于活塞运动时间。所述自适应补液回路包含补油液压泵、稳压调压阀和若干只高压阀，补油液压泵能通过高压阀快速向泄漏量大的腔补液，补油压力由稳压调压阀调定。实际应用表明：本发明比现有装置节能50％且满足国家标准对高压疲劳脉冲试验波形的要求。

技术领域

本发明涉及高压脉冲疲劳试验中使用的高压脉冲发生装置，是一种应用自激振动中动能与变形能互换原理实现节能的高压脉冲发生装置。

背景技术

现有的各种高压脉冲发生装置，其增压小活塞在增压行程的始终都需要由大活塞提供全部的驱动力。由于全程均需百分之百的驱动力，所以现有的高压脉冲发生装置必须为大活塞腔连续提供大量的高压液体。而这些具有极大压力能的液体在活塞返回行程中全部泄入油箱，液体的压力能和被试件的变形能均变成热能完全浪费了。如图1所示。所以现有的各种高压脉冲发生装置在高压脉冲疲劳试验中浪费的能量极大。

应用自激振动中动能与变形能互换可以在高压脉冲疲劳试验中实现节能，但是自激振动过程中有能量损失存在，如无外加能量补充，自激振动的振幅会不断衰减。同时产生自激振动的左右两封闭腔的泄漏，也会使压力脉冲的振幅衰减。此外，若两个封闭腔泄漏量不相等时，柱塞的振动还会向泄漏量大的腔偏移。这些因素均可导致振动中止。振幅衰减和柱塞偏移是制约将自激振动用于高压脉冲发生装置的难题。现有技术至今无发解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种可在高压脉冲疲劳试验中实际使用的应用自激振动节能的高压脉冲发生装置。

经仿真和试验，本发明提出了要在高压脉冲发生装置中应用自激振动能量互换原理实现节能必须满足的四个条件：①要在振动柱塞的两边各对称设置一个充满液体的可变容积的封闭腔。②必须通过外力给振动的柱塞及时补加能量，以克服阻尼；外力补能的频率和相位必须与柱塞振动相同。③必须对封闭腔准确补液，以避免泄漏量引起的柱塞偏移。④必须对柱塞振动的位移进行在线检测及控制，以满足国家标准对高压疲劳脉冲试验波形的要求。本发明确认了将自激振动用于高压疲劳脉冲发生装置的技术难题是因阻尼产生的振幅衰减和泄漏量引起的柱塞偏移。本发明提出了解决振幅衰减和柱塞偏移难题的技术方案，设计了实现此技术方案的装置结构和补液回路。

本发明的高压脉冲发生装置包含双脉冲增压加力伺服缸和自适应补液回路。

双脉冲增压加力伺服缸既可实现柱塞动能与液压能互换节能；又可通过液压驱动的外力为柱塞补能加力，保持自激振动初始的柱塞位移振幅和封闭腔压力脉冲振幅不衰减。本发明的双脉冲增压加力伺服缸包含左柱塞缸体、右柱塞缸体、一体化柱活塞、活塞缸体及耐高压位移传感器。左柱塞缸体、右柱塞缸体、一体化柱活塞和活塞缸体构成左右对称布置的两个封闭腔及为柱塞加力的活塞驱动腔；每一封闭腔中充满液压油，柱塞在两个封闭腔中自激振动，实现柱塞动能与封闭腔液压油的变形能互换，产生高压脉冲。为了保持脉冲振幅不衰减，本发明在双脉冲增压伺服缸中设置了为柱塞加力的驱动活塞；并且把柱塞与驱动活塞合二而一制成一个零件：一体化柱活塞。