【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流体传动与控制，具体涉及一种基于伺服电机的变容积腔内高温交变压力控制系统及方法。
技术介绍
1、汽车的冷凝器、蒸发器及换热器等零部件会在高温环境（超过100℃）及不同压力下工作，零部件的可靠性检测实验是出厂前必不可少的环节，对汽车的稳定、可靠、安全运行具有重要意义。汽车的冷凝器、蒸发器及换热器等零部件的可靠性检测一般通过高温交变压力控制试验台来完成这些零件的可靠性检测，检测过程中通过高温液压系统来模拟其实际高温工作环境和工作压力，并零件内部通入按一定规律变化的压力和高温液压油。高温交变压力控制系统是高温交变压力控制试验台的核心组成部分，其设计的合理性对试验台的工作效率、能耗、安全性及可靠性等具有重要的意义。
2、目前，交变压力控制系统主要可分为两类：泵控液压系统和阀控液压系统。泵控液压系统是通过改变液压泵的输出流量来实时控制液压系统中的压力；阀控液压系统是通过控制液压阀的阀口开度来实现液压系统中压力的控制。泵控液压系统具有结构简单、高可靠性、节能高效的优势；阀控液压系统响应速度快的特点，但效率较低。由于汽车部件（如冷凝器、蒸发器、板式换热器、液气分离器等）的壁面有一定弹性，及其内腔容积会随着工作压力的变化而变化，且有些汽车部件的腔内容积随工作压力的变化比较大，若直接采用泵控或阀控液压系统进行测试工件腔内压力的控制，需要采用足够大流量的液压泵，这会导致液压控制系统的功率变大（泵控系统）及流量损失过多（阀控系统），由于可靠性检测需要长时间连续运行，二者均会导致可靠性检测成本急剧上升；更重要的是直接在高温环境
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于伺服电机的变容积腔内高温交变压力控制系统及方法，其不仅能准确的控制变容积腔内的压力变化波形，而且系统产生的热量少，可靠性高，可有效保证变容积工件腔内交变压力的可靠性检测，解决通过泵控或阀控形式导致的液压元件易损坏、及现有阀控和泵控交变液力控制系统致使零件可靠性检测成本较高的问题。本专利技术采用的通过伺服电机来间接控制测试零件内腔压力变化的方式和现有的泵控和阀控系统在控制原理上有本质的区别。
2、本专利技术采用的技术方案是：本专利技术公开了一种基于伺服电机的变容积腔内高温交变压力控制系统及方法，包括伺服电机、滚珠丝杆、高温伺服液压缸、位移传感器、高温齿轮泵、高温伺服阀、气动截止阀、节流阀、温度与压力传感器、变频电机、溢流阀、冷凝器、加热器、油箱等。
3、所述的高温交变压力控制系统，包含补油液压系统、冷切液压系统、压力控制单元三部分。
4、 所述的高温交变压力控制系统用于控制测试工件腔内压力按照指定波形（正弦波, 梯形波，三角波，方波等）变化。
5、所述的高温交变压力控制系统，压力控制单元主要由伺服电机、滚珠丝杆、位移传感器及高温伺服液压缸组成。
6、所述的高温交变压力控制系统，高温伺服液压缸为双作用液压缸，两侧的活塞杆直径相等，以保证液压缸高速运行状态下具有良好的导向性。
7、所述的高温交变压力控制系统，通过滚珠丝杆将伺服电机的旋转运动转变为高温伺服液压缸的直线运动，伺服电机、滚珠丝杠、高温伺服液压缸的活塞杆三者依次相连。
8、所述的高温交变压力控制系统，通过控制伺服电机的转速来控制高温伺服液压缸的运动速度，进而控制进入测试工件腔内的流量，在测试工件后侧节流阀的作用下实现测试工件腔内压力的控制。
9、所述的高温交变压力控制系统，采用位置、压力双闭环控制方法来准确控制测试工件容腔内压力按正弦/脉冲/三角波等要求波形变化。
10、所述的高温交变压力控制系统，油箱配置高温齿轮泵、油液加热装置、油液冷却系统等，通过控制油液加热装置和冷却系统实现介质温度控制。
11、所述的高温交变压力控制系统，采用抗燃航空液压油，该液压油的正常工作温度为-40℃-200℃，可在一定程度上避免局部温度过高所致的液压油变质。
12、所述的高温交变压力控制系统，在油箱内均匀布置多组电加热器，并在加热器中心、油箱多个位置布置温度传感器，采用单独的温度控制系统，避免油温过高导致液压油失效。
13、所述的高温交变压力控制系统，在液压油加热时关闭进入冷凝器的冷却水，通过大流量液压泵将液压油从油箱的一端抽出，且从另一端回油箱，实现加热过程中液压油的循环，进而达到液压油均匀加热的目的。
14、所述的高温交变压力控制系统，交变压力试验流程为：打开管路截止阀→油箱加热→循环油泵启动→液压油加热到指定温度→启动加载液压泵→伺服阀左位工作→溢流阀的工作压力调节到试验要求的最高压力→调节节流阀使试件内腔压力为测试最高压力的一半→伺服电机启动归零位→伺服电机位置控制→试件内压力控制→试件内油温控制→指定次数的交变压力试验→关闭油箱加热装置→溢流阀的工作压力调节到零→伺服阀回中位→关闭加载泵及冷却泵→关闭管路截止阀。
15、所述的高温交变压力控制系统，采用位置与压力双闭环控制方法，并结合先进控制算法实现被测试工件内压力的精确控制，控制系统流程图如附图4所示，控制逻辑为：首先给运动控制器输入期望的压力控制信号（正弦、三角、脉动等），通过控制器控制伺服电机的转速来实现高温伺服液压缸活塞运速度和位置的控制，高温伺服液压缸运动速度的变化导致液压系统出口流量的变化，在试件后端节流阀作用下，引起试件内部压力的变化，进而实现测试试件内腔压力的变化，通过控制电机运动速度和位置实现试件内腔压力的控制；通过压力传感器和位移传感器检测试工件内部介质的瞬时压力及高温伺服液压缸的位移，并与输入的控制信号进行对比，根据控制信号与实际检测信号的误差，通过先进控制算法，实现压力、位置的双闭环控制，并使压力控制精度满足测试要求。
16、所述的高温交变压力控制系统，介质温度控制系统框架图如附图5所示。控制系统运行逻辑是：首先给控制器输入指定的控制温度，控制器根据温度传感器测得的测试试件处的实际温度与设定温度的差值，通过控制器来调节加热器和冷却器的工作状态，并使温度控制精度满足测试要求。
17、与现有技术相比，本专利技术专利的有益效果是：
18、（1）本专利技术主要利用补油液压系统给测试工件腔内提供一个基础压力，通过电机连接滚珠丝杆驱动高温伺服液压缸活塞杆的伸缩速度，来调剂进入测试的流量，进而达到控制测试工件内腔压力的目的。通过电机驱动高温伺服液压缸，一方面可以提高伺服液压缸的响应速度，提高测试工件交变压力实验的频率，进而降低实验时间；另一方面，避免了采用一套额外的液压系统来控制高温伺服液压缸活塞杆的伸缩速度，简化了系统，节省了经济成本。
19、（2）相较于用伺服阀来控制测试工件内压力的方法，通过高温伺服液压缸的伸缩速度来控制测试工件内压力一方面可及时有效的给变容积试件内腔补充足够的液压油（压力增大，容腔体积增大，进而导致所需流量急剧增大），避免因本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.本专利技术公开了一种基于伺服电机的变容积腔内高温交变压力控制系统及方法，包括伺服电机、滚珠丝杆、高温伺服液压缸、位移传感器、高温齿轮泵、高温伺服阀、气动截止阀、节流阀、温度与压力传感器、变频电机、溢流阀、冷凝器、加热器、油箱等；所述交变压力控制系统包含补油液压系统、冷切液压系统、压力控制单元三部分；所述交变压力控制系统用于控制测试工件腔内压力按照指定波形（正弦波, 梯形波，三角波，方波等）变化。
2.根据权利要求1 所述的高温交变压力控制系统，其特征是：压力控制单元主要由伺服电机、滚珠丝杆、位移传感器及高温伺服液压缸组成。
3.根据权利要求2 所述的高温交变压力控制系统，其特征是：高温伺服液压缸为双作用液压缸，两侧的活塞杆直径相等。
4.根据权利要求2 所述的高温交变压力控制系统，其特征是：高温伺服液压缸的两个油口，一个接高温液压油，另一个回油箱，二者可以互换。
5.根据权利要求2 所述的高温交变压力控制系统，其特征是：伺服电机通过滚珠丝杠和高温伺服液压缸的活塞杆末端相连，通过滚珠丝杆将伺服电机的旋转运动转变为高温伺服液压缸的直
6.根据权利要求2 所述的高温交变压力控制系统，其特征是：通过控制伺服电机的转速来控制高温伺服液压缸的运动速度，进而控制进入测试工件腔内的流量，在测试工件后侧节流阀的作用下实现测试工件腔内压力的控制。
...【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种基于伺服电机的变容积腔内高温交变压力控制系统及方法，包括伺服电机、滚珠丝杆、高温伺服液压缸、位移传感器、高温齿轮泵、高温伺服阀、气动截止阀、节流阀、温度与压力传感器、变频电机、溢流阀、冷凝器、加热器、油箱等；所述交变压力控制系统包含补油液压系统、冷切液压系统、压力控制单元三部分；所述交变压力控制系统用于控制测试工件腔内压力按照指定波形（正弦波, 梯形波，三角波，方波等）变化。
2.根据权利要求1 所述的高温交变压力控制系统，其特征是：压力控制单元主要由伺服电机、滚珠丝杆、位移传感器及高温伺服液压缸组成。
3.根据权利要求2 所述的高温交变压力控制系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：习毅，贺乐君，戴巨川，凌启辉，陈哲吾，杨聪，李罡，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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