本技術(shù)涉及沖擊試驗(yàn)設(shè)備，尤其是涉及一種氣液沖擊缸控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于大型高速?zèng)_擊試驗(yàn)設(shè)備，其沖擊速度遠(yuǎn)高于普通沖擊器，整個(gè)沖擊行程完成時(shí)間只有數(shù)十毫秒。在沖擊試驗(yàn)過(guò)程中，氣液沖擊缸需要在瞬間快速起動(dòng)，并在到達(dá)沖擊行程結(jié)束位置處加速到預(yù)定設(shè)計(jì)速度；其沖擊頭需要在沖擊行程結(jié)束位置與沖擊桿自動(dòng)脫離，以實(shí)現(xiàn)自由撞擊；沖擊過(guò)程結(jié)束后正在高速運(yùn)動(dòng)的沖擊桿還需要緩沖停止，以免撞擊損壞設(shè)備。

2、在氣液高速?zèng)_擊系統(tǒng)有限的沖擊行程中，首先需要在啟動(dòng)瞬間連通氣液沖擊缸無(wú)桿腔與回油腔，使氣液沖擊缸無(wú)桿腔內(nèi)高壓油液迅速泄壓排出，同時(shí)沖擊桿帶動(dòng)沖擊頭在無(wú)桿腔氣壓作用下迅速伸出開(kāi)始沖擊行程，由于氣液沖擊缸瞬間排出流量巨大，需要開(kāi)關(guān)閥門具有非常大的通流能力和快速響應(yīng)時(shí)間；其次氣液沖擊系統(tǒng)需要在沖擊行程結(jié)束后對(duì)沖擊桿進(jìn)行強(qiáng)制減速控制，使沖擊桿突然減速，而沖擊頭則會(huì)在慣性力作用下脫離沖擊桿與沖擊頭的組合運(yùn)動(dòng)體，實(shí)現(xiàn)沖擊頭對(duì)試件的自由撞擊；最后經(jīng)過(guò)強(qiáng)制減速后的沖擊桿還需要繼續(xù)減速緩沖直至停止，以免撞擊損壞設(shè)備。

3、目前的常規(guī)液壓控制技術(shù)也尚沒(méi)有對(duì)于高速氣液沖擊系統(tǒng)快速響應(yīng)及對(duì)于如此大流量實(shí)現(xiàn)控制的元器件和控制回路，超大規(guī)格的控制元器件即使有，其響應(yīng)速度也不會(huì)快，對(duì)于正在高速運(yùn)動(dòng)的氣液沖擊缸的沖擊桿，想要在數(shù)十毫秒時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)沖擊桿與沖擊頭的組合運(yùn)動(dòng)體進(jìn)行狀態(tài)改變控制，并完成減速緩沖功能轉(zhuǎn)換和實(shí)施，是現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)液壓控制系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，所有控制回路從信號(hào)指令發(fā)出、傳輸、接受，到執(zhí)行元件完成動(dòng)作、液壓油路開(kāi)始改變狀態(tài)，都不可能在數(shù)十毫秒時(shí)間間隔內(nèi)完成。

4、綜上所述，采用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)無(wú)法滿足高速氣液沖擊試驗(yàn)系統(tǒng)的性能參數(shù)、穩(wěn)定性和同步性要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了有助于提高對(duì)沖擊桿的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制，在短距離和短時(shí)間內(nèi)達(dá)到?jīng)_擊速度，并在極短的時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)現(xiàn)減速、緩沖功能的轉(zhuǎn)換和實(shí)施，本技術(shù)提供一種氣液沖擊缸控制裝置及方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種氣液沖擊缸控制裝置，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種氣液沖擊缸控制裝置，包括快速開(kāi)關(guān)閥組、沖擊行程控制機(jī)構(gòu)、緩沖蓄能組件和液壓站，所述快速開(kāi)關(guān)閥組的進(jìn)油口通過(guò)控制油路與用于沖擊的氣液沖擊缸的有桿腔相連，所述快速開(kāi)關(guān)閥組的出油口與所述沖擊行程控制機(jī)構(gòu)的進(jìn)油口及所述緩沖蓄能組件的進(jìn)油口通過(guò)共同油路相連通，所述液壓站與所述控制油路相連。

4、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在沖擊初始狀態(tài)下，快速開(kāi)關(guān)閥組處于關(guān)閉狀態(tài)，沖擊行程控制機(jī)構(gòu)的控制活塞處于沖擊初始極限位置，控制活塞的后腔通大氣，緩沖蓄能組件處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓站向氣液沖擊缸的有桿腔泵送液壓油使沖擊桿回縮到上極限位置，并使無(wú)桿腔的氣體壓縮，氣液沖擊缸具備沖擊條件，沖擊動(dòng)作開(kāi)始，快速開(kāi)關(guān)閥組打開(kāi)，在無(wú)桿腔的壓縮氣體的推動(dòng)下，使氣液沖擊缸的有桿腔的液壓油快速排入沖擊行程控制機(jī)構(gòu)內(nèi)，推動(dòng)沖擊行程控制機(jī)構(gòu)的控制活塞從初始極限位置向停止極限位置運(yùn)動(dòng)，同時(shí)沖擊桿與沖擊頭的組合體開(kāi)始沖擊加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)控制活塞到達(dá)停止極限位置，此時(shí)沖擊桿與沖擊頭的組合體達(dá)到設(shè)計(jì)沖擊速度，接著，氣液沖擊缸的有桿腔的油壓瞬間上升，當(dāng)氣液沖擊缸有桿腔油壓繼續(xù)上升到緩沖蓄能組件的充氣壓力時(shí)，氣液沖擊缸有桿腔排出的液壓油開(kāi)始進(jìn)入緩沖蓄能組件，同時(shí)沖擊桿在油壓作用下急劇強(qiáng)制減速，沖擊頭在慣性力作用下脫離沖擊桿與沖擊頭的組合體，繼而自由運(yùn)動(dòng)直到撞擊試驗(yàn)對(duì)象，氣液沖擊缸沖擊桿繼續(xù)減速，直至沖擊桿停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖擊桿上的沖擊頭對(duì)被試物體的自由撞擊試驗(yàn)，同時(shí)，防止沖擊桿對(duì)氣液沖擊缸造成沖擊損壞。

5、優(yōu)選的，所述快速開(kāi)關(guān)閥組包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的二通插裝式液壓閥，一個(gè)或多個(gè)所述二通插裝式液壓閥的出油口與所述沖擊行程控制機(jī)構(gòu)的進(jìn)油口、所述緩沖蓄能組件的進(jìn)油口通過(guò)所述共同油路相連通。

6、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，快速開(kāi)關(guān)閥組為二通插裝式液壓閥，通過(guò)配置一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的二通插裝式液壓閥，可滿足氣液沖擊缸對(duì)于大流量的需求，有助于瞬間提高沖擊桿的沖擊速度。

7、優(yōu)選的，所述沖擊行程控制機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的容積式?jīng)_擊行程控制組件，一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的所述容積式?jīng)_擊行程控制組件的進(jìn)油口與所述共同油路相連通。

8、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，容積式?jīng)_擊行程控制組件的進(jìn)油口與共同油路相連通，能夠快速容納從氣液沖擊缸中排出的液壓油，當(dāng)容積式?jīng)_擊行程控制組件容納氣液沖擊缸沖擊行程所排出的等容積液壓油后，沖擊桿加速至沖擊速度，因容積式?jīng)_擊行程控制組件無(wú)法再容納液壓油，使氣液沖擊缸的有桿腔的背壓增大，沖擊桿在背壓的急劇上升的作用下突然減速，有助于使沖擊頭因慣性從沖擊桿上脫離，繼而自由撞擊試驗(yàn)對(duì)象。

9、優(yōu)選的，所述容積式?jīng)_擊行程控制組件包括控制缸體、在所述控制缸體內(nèi)滑移的控制活塞、設(shè)置在所述控制缸體內(nèi)壁與所述控制活塞外壁之間的導(dǎo)向密封件，安裝在所述控制缸體一端的法蘭、安裝在所述控制缸體遠(yuǎn)離所述法蘭一端的限位環(huán)、及設(shè)置在所述限位環(huán)的內(nèi)孔中的緩沖墊，所述法蘭的內(nèi)孔與所述快速開(kāi)關(guān)閥組的出油口相連通，所述緩沖墊遠(yuǎn)離所述控制活塞的一端與所述控制缸體的缸底相抵接，所述控制缸體的缸底上開(kāi)有通孔，所述通孔與用于對(duì)所述控制活塞進(jìn)行復(fù)位的復(fù)位組件相連。

10、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在沖擊開(kāi)始前，復(fù)位組件推動(dòng)控制活塞復(fù)位到靠近法蘭一端的控制缸體的初始極限位置，沖擊桿加速時(shí)，因控制缸體的后腔通過(guò)通孔與大氣連通，控制活塞在液壓油的推動(dòng)下從初始極限位置移動(dòng)到停止極限位置，從而能夠使控制缸體快速充滿從氣液沖擊缸中排出的液壓油，沖擊桿加速至設(shè)計(jì)沖擊速度，因容積式?jīng)_擊行程控制組件無(wú)法再容納液壓油，使氣液沖擊缸的有桿腔的背壓增大，沖擊桿在背壓的急劇上升的作用下突然減速，實(shí)現(xiàn)沖擊桿急劇升壓減速功能。

11、優(yōu)選的，所述復(fù)位組件包括第一氣用電磁換向閥，所述第一氣用電磁換向閥與所述通孔相連接，當(dāng)所述控制活塞需要復(fù)位到初始極限位置時(shí)，所述第一氣用電磁換向閥使所述通孔與外部壓力氣源相連通；當(dāng)所述控制活塞需要從初始極限位置起動(dòng)運(yùn)行到停止極限位置時(shí)，所述第一氣用電磁換向閥使所述通孔與外部大氣壓相連通。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)第一氣用電磁換向閥使通孔連通外部壓力氣源或外部大氣壓，從而使控制活塞進(jìn)行復(fù)位或使控制活塞進(jìn)行沖擊運(yùn)行狀態(tài)，能夠使控制活塞在停止極限位置和初始極限位置進(jìn)行快速切換，提高了容積式?jīng)_擊行程控制組件的工作效率。

13、優(yōu)選的，所述復(fù)位組件包括復(fù)位缸，所述復(fù)位缸包括復(fù)位缸體和復(fù)位活塞桿，當(dāng)所述復(fù)位活塞桿伸出所述復(fù)位缸體時(shí)能夠穿過(guò)所述通孔、且與所述通孔之間形成排氣通道，當(dāng)所述控制活塞在停止極限位置時(shí)，所述復(fù)位活塞桿處于縮回到所述復(fù)位缸體內(nèi)位置，當(dāng)所述復(fù)位活塞桿伸出時(shí)，所述復(fù)位活塞桿推動(dòng)所述控制活塞從停止極限位置移動(dòng)到初始極限位置。

14、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，復(fù)位缸通過(guò)復(fù)位活塞桿穿過(guò)通孔，且與通孔之間形成排氣通道，使控制活塞的后腔與大氣連通，這樣，當(dāng)復(fù)位活塞桿伸出時(shí)推動(dòng)控制活塞從停止極限位置移動(dòng)到?jīng)_擊初始極限位置進(jìn)行復(fù)位，準(zhǔn)備進(jìn)行沖擊時(shí)，復(fù)位活塞桿縮回到復(fù)位缸體中，控制活塞的后腔通過(guò)通孔與大氣連通，有助于降低控制活塞的前腔排入液壓油的阻力，從而提高沖擊桿的沖擊速度，當(dāng)控制活塞到達(dá)停止極限位置時(shí)，能夠擋住沖擊桿有桿腔液壓油繼續(xù)進(jìn)入容積式?jīng)_擊行程控制組件，致使油壓急劇升高，從而對(duì)沖擊桿強(qiáng)制減速，使沖擊桿與沖擊頭分離，實(shí)現(xiàn)沖擊頭對(duì)被測(cè)試驗(yàn)件的沖擊測(cè)試。

15、優(yōu)選的，所述復(fù)位缸為氣缸或液壓缸，當(dāng)所述復(fù)位缸為所述氣缸時(shí)，所述氣缸通過(guò)第二氣用電磁換向閥分別與動(dòng)力氣源和大氣相連通；當(dāng)所述復(fù)位缸為所述液壓缸時(shí)，所述液壓缸通過(guò)第一電磁換向閥與液壓油源或所述液壓站的油箱相連通。

16、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，復(fù)位缸為氣缸或液壓缸，通過(guò)氣缸的活塞桿或液壓缸的活塞桿直接驅(qū)動(dòng)控制活塞從停止極限位置移動(dòng)到初始極限位置進(jìn)行復(fù)位，提高了復(fù)位的可靠性。

17、優(yōu)選的，所述液壓站包括液壓泵、第二電磁換向閥、第三電磁換向閥和所述油箱，所述液壓泵通過(guò)所述第二電磁換向閥與所述控制油路相連，所述第三電磁換向閥的進(jìn)油口與所述共同油路相連，所述第三電磁換向閥的出油口與所述油箱相連。

18、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，液壓泵通過(guò)第二電磁換向閥的控制向控制油路泵送液壓油液，為氣液沖擊缸提供沖擊桿縮回到上極限位置的液壓動(dòng)力，第三電磁換向閥的進(jìn)油口與共同油路相連，出油口與油箱相連，便于把容積式?jīng)_擊行程控制組件和緩沖蓄能組件內(nèi)的液壓油液返回至油箱。

19、優(yōu)選的，所述液壓站還包括安全閥，所述液壓泵通過(guò)所述安全閥與所述油箱相連。

20、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，液壓泵向氣液沖擊缸的有桿腔泵送液壓油液，當(dāng)液壓泵泵送的液壓油液高于安全閥的設(shè)定壓力時(shí)，安全閥開(kāi)啟，把液壓油液排入油箱，對(duì)液壓系統(tǒng)起到過(guò)載保護(hù)作用，有助于提高液壓站工作的可靠性和安全性。

21、第二方面，本技術(shù)提供一種氣液沖擊缸控制方法，采用如下的技術(shù)方案：

22、一種氣液沖擊缸控制方法，基于上述的一種氣液沖擊缸控制裝置，包括以下步驟：

23、s1.所述快速開(kāi)關(guān)閥組處于閉鎖狀態(tài)，所述容積式?jīng)_擊行程控制組件的所述控制活塞處于初始極限位置，所述通孔與大氣連通，所述緩沖蓄能組件關(guān)閉；

24、s2.向氣液沖擊缸的有桿腔泵入液壓油，沖擊桿回縮使與無(wú)桿腔連通的沖擊蓄能容器的氣體進(jìn)行壓縮，當(dāng)沖擊桿位于上極限位置時(shí)，停止泵入液壓油；

25、s3.打開(kāi)所述快速開(kāi)關(guān)閥組，氣液沖擊缸的有桿腔中排出的液壓油通過(guò)所述快速開(kāi)關(guān)閥組進(jìn)入所述容積式?jīng)_擊行程控制組件，推動(dòng)所述控制活塞離開(kāi)初始極限位置向停止極限位置移動(dòng)，沖擊桿在沖擊蓄能容器中氣壓作用下開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)所述控制活塞到達(dá)極限停止極限位置，沖擊桿加速至設(shè)計(jì)沖擊速度；

26、s4.當(dāng)所述控制活塞到達(dá)停止極限位置，阻止氣液沖擊缸有桿腔液壓油繼續(xù)進(jìn)入所述容積式?jīng)_擊行程控制組件，致使氣液沖擊缸的有桿腔油壓急劇升高，從而對(duì)沖擊桿強(qiáng)制減速，沖擊頭在慣性力作用下脫離沖擊桿與沖擊頭的組合體，繼而自由運(yùn)動(dòng)直到撞擊試驗(yàn)對(duì)象；

27、s5.當(dāng)所述快速開(kāi)關(guān)閥組的出油口的油液壓力高于預(yù)設(shè)壓力時(shí)，所述緩沖蓄能組件自動(dòng)打開(kāi)并進(jìn)入液壓油,沖擊桿緩沖減速直至在靠近下極限位置停止；

28、s6.在準(zhǔn)備下一循環(huán)的沖擊工作前，把所述控制活塞復(fù)位到初始極限位置，所述容積式?jīng)_擊行程控制組件和所述緩沖蓄能組件內(nèi)的液壓油排入所述油箱，所述通孔與大氣連通。

29、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該控制方法通過(guò)向氣液沖擊缸的有桿腔泵送液壓油液，沖擊桿回縮使與無(wú)桿腔連通的沖擊蓄能容器的氣體進(jìn)行壓縮，快速開(kāi)關(guān)閥組能夠控制氣液沖擊缸的有桿腔的液壓油快速排入沖擊行程控制機(jī)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)而使沖擊桿加速運(yùn)動(dòng)至沖擊行程結(jié)束位置，達(dá)到設(shè)計(jì)沖擊速度后，沖擊桿瞬時(shí)強(qiáng)制減速，液壓油進(jìn)入緩沖蓄能組件，沖擊桿繼續(xù)減速并停止運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊桿進(jìn)行加速、急劇強(qiáng)制減速控制，也有助于降低沖擊桿對(duì)氣液沖擊缸造成損壞。

30、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

31、1、通過(guò)控制裝置的控制，能夠在有限行程沖擊試驗(yàn)設(shè)備上，在高速運(yùn)動(dòng)極短的時(shí)間內(nèi)，完成對(duì)大流量氣液系統(tǒng)的沖擊過(guò)程中所需要的加速、減速-撞擊及沖擊桿緩沖一系列的動(dòng)作的控制功能；可以在數(shù)十毫秒時(shí)間內(nèi)對(duì)氣液沖擊缸在有限行程中的高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程實(shí)施這一系列非主動(dòng)操作控制，解決了常規(guī)技術(shù)方案難以解決的技術(shù)難題；

32、2、快速開(kāi)關(guān)閥組為二通插裝式液壓閥，通過(guò)配置一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的二通插裝式液壓閥，可滿足氣液沖擊缸對(duì)于大流量的需求，有助于瞬間提高沖擊桿的沖擊速度；

33、3、當(dāng)容積式?jīng)_擊行程控制組件能夠快速容納氣液沖擊缸沖擊行程所排出的等容積液壓油，使沖擊桿快速加速至沖擊速度，充滿液壓油的容積式?jīng)_擊行程控制組件因無(wú)法再容納液壓油，使氣液沖擊缸的有桿腔的背壓增大，沖擊桿在背壓的急劇上升的作用下突然減速，有助于使沖擊頭因慣性從沖擊桿上脫離撞擊試驗(yàn)對(duì)象；

34、4、緩沖蓄能組件包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的緩沖蓄能器，當(dāng)快速開(kāi)關(guān)閥組的出油口的油液壓力高于預(yù)設(shè)壓力時(shí)，緩沖蓄能組件自動(dòng)打開(kāi)并進(jìn)入液壓油,使沖擊桿緩沖減速直至在靠近下極限位置停止，有助于降低沖擊桿對(duì)沖擊缸的撞擊；

35、5、液壓泵通過(guò)第二電磁換向閥的控制向控制油路泵送液壓油液，為氣液沖擊缸提供沖擊桿縮回到上極限位置的液壓動(dòng)力，對(duì)無(wú)桿腔的氣體進(jìn)行壓縮，第三電磁換向閥便于把容積式?jīng)_擊行程控制組件和緩沖蓄能組件內(nèi)的液壓油液返回至油箱。

36、6、氣液沖擊缸控制裝置能夠?qū)庖簺_擊缸的沖擊桿進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)高速?zèng)_擊過(guò)程所需的加速、強(qiáng)制減速、緩沖停止等功能，提供了一種對(duì)沖擊桿沖擊過(guò)程的非主動(dòng)操作控制的解決方案，簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)，完成了常規(guī)技術(shù)方案難以完成的控制功能和技術(shù)難題。