用于压剪试验机的性能测试系统及方法与流程

本发明涉及压剪试验的，具体地讲，涉及用于压剪试验机的性能测试系统及方法。

背景技术：

1、动态压剪试验机是一种用于测试材料在动态载荷下的压剪性能的实验设备，常用于研究土体、岩石、隔震橡胶等材料在受动态荷载作用时的变形、强度和破坏机制。压剪试验机能够模拟材料在现实中受到交通荷载、地震波、风力等动态作用下的行为。

2、压剪试验机通常配备垂向加载及水平加载功能，分别由垂向油缸及水平动态油缸来提供动力，加载过程中由油源提供加载所需液压油。

3、为满足压剪试验机的输出力需求，通常采用伺服阀控制系统驱动各执行机构，完成检测任务。现有伺服控制油源通常为恒压油源，要想达到恒压效果，需要有一定量的溢流才能维持油压的稳定。

4、针对上述技术方案，过量溢流的高压油会产生多余热量，易造成设备的温度过高以及能源浪费，设备温度在短时间内达到上限，进而发出高温警报，需要配备更多的冷却设备来抑制油温的升高。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供用于压剪试验机的性能测试系统及方法，能够通过获取指定伺服阀的输出信号来控制相应电机组的转速，满足不同工况下的供油需求，提高溢流量的控制精度，有效降低设备油温过高的概率。

2、第一方面，本发明提供用于压剪试验机的性能测试系统，采用如下技术方案实现发明目的：

3、用于压剪试验机的性能测试系统，包括油箱、动力机构、控制机构，所述油箱用于对动力机构进行供油，所述动力机构用于对试件加载压力，所述控制机构用于调节动力机构的供油情况；

4、所述动力机构包括垂向电机组、水平电机组、第一伺服阀、第二伺服阀、垂向液压缸、水平液压缸、第一回油管路、第二回油管路，所述控制机构包括第一信号处理模块、第二信号处理模块、第一转速控制模块、第二转速控制模块、工况控制模块，所述油箱输出端分别与垂向电机组输入端和水平电机组输入端连接，所述垂向电机组输出端与第一伺服阀输入端连接，所述水平电机组输出端与第二伺服阀输入端连接，所述第一伺服阀输出端与垂向液压缸输入端连接，所述第二伺服阀输出端与水平液压缸输入端连接，所述垂向液压缸输出端通过第一回油管路与油箱输入端连接，所述水平液压缸输出端通过第二回油管路与油箱输入端连接，所述第一信号处理模块与第一伺服阀电信号连接，所述第二信号处理模块与第二伺服阀电信号连接，所述第一信号处理模块与第一转速调节模块电信号连接，所述第二信号处理模块与第二转速调节模块电信号连接，所述第一转速调节模块与垂向电机组电信号连接，所述第二转速调节模块与水平电机组电信号连接，所述工况控制模块分别与第一伺服阀和第二伺服阀电信号连接。

5、作为本技术方案的进一步限定，所述控制机构还包括第一供油切换阀组，所述第一供油切换阀组输入端与垂向电机组输出端连接，所述第一供油切换阀组输出端与第二伺服阀输入端连接，所述第一信号处理模块与第二信号处理模块电信号连接。

6、作为本技术方案的进一步限定，所述控制机构还包括第二供油切换阀组，所述第二供油切换阀组输入端与水平电机组输出端连接，所述第二供油切换阀组输出端与第二回油管路输入端连接。

7、作为本技术方案的进一步限定，所述动力机构还包括冷却装置，所述冷却装置输入端分别与第一回油管路输出端和第二回油管路输出端连接，所述冷却装置输出端与油箱输入端连接。

8、第二方面，本发明提供用于压剪试验机的性能测试方法，应用第一方面所述的用于压剪试验机的性能测试系统，采用如下技术方案实现发明目的：

9、用于压剪试验机的性能测试方法，包括定位步骤、试验工况i步骤、试验工况ii步骤、试验工况iii步骤；

10、定位：将试件安装至指定位置，油箱对垂向电机组和水平电机组进行供油，工况控制模块调节第一伺服阀和第二伺服阀的开度，垂向电机组和水平电机组怠速运转，使垂向液压缸输出轴和水平液压缸输出轴加载至指定位置，对试件进行定位，将垂向液压缸中的油通过第一回油管路输出至油箱中，将水平液压缸中的油通过第二回油管路输出至油箱中；

11、试验工况i：水平电机组维持怠速运转，使水平液压缸输出轴的位移固定，工况控制模块调节第一伺服阀的开度，使垂向液压缸输出轴对试件进行垂向加载，从而完成压缩性能试验；

12、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变；

13、试验工况ii：垂向电机组继续运转，使垂向液压缸输出轴对试件持续保压，工况控制模块调节第二伺服阀的开度，使水平液压缸输出轴按正弦波对试件进行水平加载，从而完成剪切性能试验；

14、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变，第二信号处理模块获取第二伺服阀的流量信号，并将信号传递给第二转速控制模块，第二转速控制模块将信号传递给水平电机组，使水平电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变；

15、试验工况iii：垂向电机组维持怠速运转，使垂向液压缸输出轴对试件持续保压，工况控制模块调节第二伺服阀的开度，使水平液压缸输出轴对试件进行匀速水平加载，从而进行极限剪切性能试验；

16、第二信号处理模块获取第二伺服阀的流量信号，并将信号传递给第二转速控制模块，第二转速控制模块将信号传递给水平电机组，使水平电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变。

17、作为本技术方案的进一步限定，所述定位步骤中，将垂向液压缸中的油通过第一回油管路输出至冷却装置中，将水平液压缸中的油通过第二回油管路输出至冷却装置中，冷却装置先对输入的油进行降温后，再输出至油箱中。

18、第三方面，本发明提供用于压剪试验机的性能测试方法，应用第一方面所述的用于压剪试验机的性能测试系统，采用如下技术方案实现发明目的：

19、用于压剪试验机的性能测试方法，包括定位步骤、试验工况i步骤、试验工况ii步骤、试验工况iii步骤；

20、定位：将试件安装至指定位置，油箱对垂向电机组和水平电机组进行供油，工况控制模块调节第一伺服阀和第二伺服阀的开度，垂向电机组和水平电机组怠速运转，使垂向液压缸输出轴和水平液压缸输出轴加载至指定位置，对试件进行定位，将垂向液压缸中的油通过第一回油管路输出至油箱中，将水平液压缸中的油通过第二回油管路输出至油箱中；

21、试验工况i：水平电机组维持怠速运转，使水平液压缸输出轴的位移固定，工况控制模块调节第一伺服阀的开度，使垂向液压缸输出轴对试件进行垂向加载，从而完成压缩性能试验；

22、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变；

23、试验工况ii：垂向电机组继续运转，使垂向液压缸输出轴对试件持续保压，工况控制模块调节第二伺服阀的开度，使水平液压缸输出轴按正弦波对试件进行水平加载，从而完成剪切性能试验；

24、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变，第二信号处理模块获取第二伺服阀的流量信号，并将信号传递给第二转速控制模块，第二转速控制模块将信号传递给水平电机组，使水平电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变；

25、试验工况iii：水平电机组维持怠速运转，并供油给水平油缸，工况控制模块调节第一伺服阀和第二伺服阀的开度，开启第一供油切换阀组，使垂向电机组供油给垂向油缸，并同时通过第一供油切换阀组供油给水平油缸，垂向液压缸输出轴对试件持续保压，使水平液压缸输出轴对试件进行匀速水平加载，从而进行极限剪切性能试验；

26、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，第二信号处理模块获取第二伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一信号处理模块，第一信号处理模块将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变。

27、第四方面，本发明提供用于压剪试验机的性能测试方法，应用第一方面所述的用于压剪试验机的性能测试系统，采用如下技术方案实现发明目的：

28、用于压剪试验机的性能测试方法，包括定位步骤、试验工况i步骤、试验工况ii步骤、试验工况iii步骤；

29、定位：将试件安装至指定位置，油箱对垂向电机组和水平电机组进行供油，工况控制模块调节第一伺服阀和第二伺服阀的开度，垂向电机组和水平电机组怠速运转，使垂向液压缸输出轴和水平液压缸输出轴加载至指定位置，对试件进行定位，将垂向液压缸中的油通过第一回油管路输出至油箱中，将水平液压缸中的油通过第二回油管路输出至油箱中；

30、试验工况i：水平电机组维持怠速运转，使水平液压缸输出轴的位移固定，工况控制模块调节第一伺服阀的开度，使垂向液压缸输出轴对试件进行垂向加载，从而完成压缩性能试验；

31、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变；

32、试验工况ii：垂向电机组继续运转，使垂向液压缸输出轴对试件持续保压，工况控制模块调节第二伺服阀的开度，使水平液压缸输出轴按正弦波对试件进行水平加载，从而完成剪切性能试验；

33、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变，第二信号处理模块获取第二伺服阀的流量信号，并将信号传递给第二转速控制模块，第二转速控制模块将信号传递给水平电机组，使水平电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变；

34、试验工况iii：水平电机组维持怠速运转，并停止供油给水平油缸，开启第二供油切换阀组，使水平电机组通过第二供油切换阀组供油给第二回油管路，工况控制模块调节第一伺服阀和第二伺服阀的开度，开启第一供油切换阀组，使垂向电机组供油给垂向油缸，并同时通过第一供油切换阀组供油给水平油缸，垂向液压缸输出轴对试件持续保压，使水平液压缸输出轴对试件进行匀速水平加载，从而进行极限剪切性能试验；

35、第一信号处理模块获取第一伺服阀的流量信号，第二信号处理模块获取第二伺服阀的流量信号，并将信号传递给第一信号处理模块，第一信号处理模块将信号传递给第一转速控制模块，第一转速控制模块将信号传递给垂向电机组，使垂向电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变。

36、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

37、1、在运行指定的试验工况时，通过伺服阀的输出信号来控制相应电机组的转速，从而满足不同工况下的供油需求，使相应电机组的转速随着流量信号的变化而发生改变，试件所受到的压力也随着油缸输出压力的大小而变化，如此设置，能够在满足压剪试验机的输出力需求的同时，提高溢流量的控制精度，使溢流的高压油不易产生多余热量，有效降低设备油温过高的概率以及能源浪费，设备温度不易在短时间内达到上限进而发出高温警报，不需要配备冷却设备或只需要配备较少的冷却设备及可满足降温需求，抑制油温的升高，降低了维护成本。

38、2、通过冷却装置的设置，垂向液压缸中的油通过第一回油管路输出至冷却装置中，水平液压缸中的油通过第二回油管路输出至冷却装置中，冷却装置先对输入的油进行降温后，再输出至油箱，从而降低大量回油使得油箱中油温过高的概率，降低发生风险的概率，降低了维护成本。

39、3、通过控制第一供油切换阀组的开合，使得垂向电机组根据指定试验工况对垂向液压缸和水平液压缸进行供油，水平电机组同时对水平液压缸供油，能够在满足压剪试验机的输出力需求的同时，一定程度上降低垂向油缸的溢流量，并将水平油缸的溢流量维持在一定范围内，能够在满足压剪试验机的输出力需求的同时，提高溢流量的控制精度，使溢流的高压油不易产生多余热量，有效降低设备油温过高的概率。

40、4、通过控制第一供油切换阀组和第二供油切换阀组的开合，使得垂向电机组根据指定试验工况对垂向液压缸和水平液压缸进行供油，使得水平电机组暂停对水平液压缸供油，并回油至油箱中，能够在满足压剪试验机的输出力需求的同时，进一步降低垂向油缸的溢流量，并维持水平油缸的溢流量在较低的范围内，提高溢流量的控制精度，使溢流的高压油不易产生多余热量，有效降低设备油温过高的概率。