[发明专利]一种智能型液压加载试验机

说明书

智能型液压加载机，是为原位建筑结构试验而开发的，具备体态小型化、加载能力大型化、加载控制智能化的特点。本系统是由油压机械系统和微处理控制器两部分组成。其中，机械部分包括液压油箱1、伺服电机4、电磁换向阀14、高速开关阀15、油缸12及位移20、力传感器21。首先由助推泵将油注入油缸，方向控制阀来控制加载的方向，位移、力传感器来监测一起的工作状态。后由主加压泵即油泵变频电机与高速开关阀协同工作，整个过程由微处理控制器协调控制；控制算法方面采用PID算法和自适应模糊控制结合的方法，这种简易、方便、可移植、易维护的控制系统，克服了已有方法精度低、故障率高、工作压力较低的缺陷，实现了液压加载的智能化。

技术领域

本发明是一种采用嵌入式微处理系统控制变频调速电机，自动完成预定加载动作的液压加载系统，可用于大吨位土木工程试验，属于自动化控制和液压控制领域。

背景技术

建筑工程领域在进行建筑结构损伤机理和倒塌机制的研究时，会对高烈度区典型建筑进行力学加载实验，以观察结构损伤发展和内力重分布，在此基础上初步判断结构的薄弱环节和潜在的破坏模式。这就要求加载控制设备具有高精度、全自动、体态小、加载能力大、加载控制智能化的特点，并根据建筑试验技术规范要求具备位移控制、力控制或者混合控制等功能。

目前已有的设备中，常用的是电液伺服式全自动加载装置。这种装置采用稳压油源，一般可以提供21Mpa-28MPa的压力，液压缸由伺服阀进行控制，从而完成拉压动作，通常采用PID控制方法，结合高精度的传感器，完成动作的精度较高。但是这种加载设备比较昂贵，维护条件较高，还需要敷设硬管油路，而且稳压油源功率很大，这就使得加载装置难以自由移动，很难满足原位加载试验的要求。

传统的智能型液压加载试验机，是依靠液压油推动油缸产生推或拉的力，根据实际需要，在物体形变到一定形状时，可以保持一定的作用力。但是液压油不能贮存能量，一般保压的方法是采用压缩空气蓄能器、皮囊贮油蓄能器，或采用频繁启动电机的方法。这些方法系统复杂，控制精度低，故障率高，而且工作压力受到蓄能器限制不能过高。为了解决技术上的难点，本发明采用嵌入式微处理系统，控制变频调速电机的技术路线，其工作压力与力的输出都有显著提升。

发明内容

本发明对现有的加载机和加载控制系统做了较大改进，旨在克服电液伺服式全自动加载装置不方便移动、维护成本高，压缩空气蓄能器保压系统复杂、精度低的缺点，能更广泛的适用于工程抗震试验领域。

本发明的智能液压加载系统由液压油箱1、液位计2、空气过滤器3、伺服电机4、联轴器5、压力补偿变量柱塞泵6、单向阀7、电磁溢流阀8、压力表开关9、压力表10、双液控单向阀11、油缸12、压力继电器13、电磁换向阀14、电磁换向阀15、高速开关阀16、比例减压阀17、回油过滤器18、放油塞19、助推泵20、位移传感器21、力传感器22组成。

本发明采用的技术方案如下：

可以将液压油箱1、液位计2、空气过滤器3、回油过滤器18和放油塞19视为一个整体，液压油箱1用来存放液压油，液位计2可以显示油量，空气过滤器3、回油过滤器18可以过滤杂质，防止液压油污染，放油塞19用来释放油箱中的液压油。液压油箱1与助推泵20、伺服电机4相连，智能液压加载系统启动时，首先关闭高速开关阀16，打开电磁换向阀14，助推泵20首先运行，控制液压油的流向，对油缸12注油。电磁换向阀14和双液控单向阀11连接在油缸12与伺服电机4之间，当电磁换向阀14切换通道时，液压油会流入油缸12不同的腔内，从而控制加载的方向，并且本系统采用伺服电机4控制油压的方法对油缸12位移或力的输出进行控制，通过改变伺服电机4的供电频率，就能调节电动机的转速，从而调节压力补偿变量柱塞泵6的给进油压，达到调节油缸12的给进速度的目的。此系统中可以将油缸12，力传感器22和位移传感器21视为一个整体，传感器收集到的数据传回电脑计算，并反馈给控制器控制下一步的加载。卸载时，高压液压油通过高速开关阀16、比例减压阀17，液压降低到安全范围内，输送回液压油箱1。