本發(fā)明屬于液壓缸監(jiān)測領(lǐng)域，具體地涉及一種液壓缸側(cè)向力監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液壓缸常用于飛機中的執(zhí)行機構(gòu)，也常用于機械產(chǎn)品試驗的加載裝置。液壓缸連接在液壓系統(tǒng)中，通過控制油液的壓力來調(diào)節(jié)液壓缸的最大輸出力，調(diào)節(jié)油液進(jìn)出液壓缸的方向，控制活塞桿的伸縮。液壓缸輸出力的范圍可以做到很大，精度控制可以做到很高，是航空、航天領(lǐng)域最常用的液壓產(chǎn)品。

液壓缸在使用過程中，由于不正確的操作，很容易受到側(cè)向載荷力(簡稱側(cè)向力)的影響，導(dǎo)致液壓缸軸承的損壞，這是液壓缸的不足之處。以液壓缸試驗為例，被試液壓缸和加載液壓缸的安裝位置要求同軸，若兩個液壓缸安裝位置有偏差，將對活塞桿產(chǎn)生側(cè)向扭矩，施加在軸承上的側(cè)向力越大，液壓缸軸承磨損越快；同時，密封圈也會受到側(cè)向力的壓迫，導(dǎo)致一側(cè)壓縮，一側(cè)間隙，導(dǎo)致滲油現(xiàn)象；并且，在做壽命試驗過程中，活塞桿伸縮進(jìn)行反復(fù)周期性加載，側(cè)向力將施加在試驗臺架上，產(chǎn)生周期性側(cè)向力，試驗臺架在長時間工作下將產(chǎn)生疲勞損傷，最終會導(dǎo)致試驗結(jié)果不正確或中斷，影響項目進(jìn)度。對于飛機上的液壓缸來說，側(cè)向力的影響會加速產(chǎn)品的磨損，縮短產(chǎn)品的壽命，嚴(yán)重情況甚至?xí)绊戯w行安全。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種液壓缸側(cè)向力監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時采集液壓缸活塞桿受到的側(cè)向力，將信號反饋給采集控制器，控制器發(fā)送警告或者保護(hù)命令，警告操作人員修正液壓缸使用方法或限制液壓缸的操作。該裝置屬于液壓缸的內(nèi)嵌裝置，不影響原始液壓缸的工作過程，可以大幅提高液壓缸的使用壽命。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

具體地，本發(fā)明提供一種液壓缸側(cè)向力監(jiān)測系統(tǒng)，所述液壓缸內(nèi)部設(shè)置有所述活塞桿以及監(jiān)測裝置，所述監(jiān)測裝置嵌設(shè)在所述活塞桿伸出的一端的外周面，所述監(jiān)測裝置包括環(huán)本體、彈性墊圈、卡箍、壓力傳感器、線纜以及線纜槽蓋，所述環(huán)本體套設(shè)在所述活塞桿的外部，所述環(huán)本體的內(nèi)徑大于所述活塞桿的外徑，所述彈性墊圈的內(nèi)徑與所述活塞桿的外徑相同，

所述環(huán)本體的外側(cè)周向設(shè)置有第一凹槽，所述環(huán)本體的內(nèi)側(cè)周向設(shè)置有第二凹槽，所述卡箍固定在所述第一凹槽內(nèi)，所述卡箍與所述第一凹槽之間為過盈配合，所述彈性墊圈固定在所述第二凹槽內(nèi)，所述線纜借助于所述線纜槽蓋固定在所述環(huán)本體的一個端部，所述線纜的一端通過線槽引出，所述環(huán)本體的周向上均勻設(shè)置有多個傳感器安裝孔，所述壓力傳感器固定在所述傳感器安裝孔內(nèi)部，所述卡箍為所述壓力傳感器與所述彈性墊圈之間提供預(yù)緊力；

所述壓力傳感器的輸出端連接有數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端連接有遠(yuǎn)程控制裝置；

當(dāng)所述活塞桿受到側(cè)向力時，所述彈性墊圈側(cè)向移動，所述壓力傳感器實時獲得所述彈性墊圈的四個側(cè)向力，所述側(cè)向力包括上側(cè)徑向壓力、左側(cè)徑向壓力、下側(cè)徑向壓力以及右側(cè)徑向壓力；并借助所述數(shù)據(jù)采集器將所述四個側(cè)向力的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述遠(yuǎn)程控制裝置，所述遠(yuǎn)程控制裝置根據(jù)實時接收到的所述四個側(cè)向力的數(shù)據(jù)判斷液壓缸在四個方向上的每個側(cè)向力變化值，獲取合成力，所述合成力為所述四個側(cè)向力中增幅大的兩個側(cè)向力的矢量乘積，并對所述合成力的大小進(jìn)行判斷，當(dāng)所述合成力大于預(yù)設(shè)的側(cè)向力閾值時，所述遠(yuǎn)程控制裝置啟動保護(hù)裝置并進(jìn)行報警。

優(yōu)選地，所述卡箍上設(shè)置有安裝孔，借助于所述安裝孔對所述卡箍進(jìn)行固定。

優(yōu)選地，所述環(huán)本體與所述液壓缸一體成型。

優(yōu)選地，所述壓力傳感器設(shè)置有3-4個，所述多個壓力傳感器在所述環(huán)本體的周向上均勻分布。

優(yōu)選地，所述彈性墊圈為金屬圈，所述金屬圈的內(nèi)環(huán)與所述活塞桿相抵觸，當(dāng)所述金屬圈與所述活塞桿相對滑動時，潤滑油能夠進(jìn)入所述第二凹槽內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述遠(yuǎn)程控制裝置設(shè)置有報警裝置，所述報警裝置用于進(jìn)行報警。

優(yōu)選地，所述報警裝置為聲光報警裝置。

優(yōu)選地，所述傳感器安裝孔為縱向洞穿所述環(huán)本體的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的長方形通孔。

優(yōu)選地，所述側(cè)向力閾值為液壓缸允許承受的最大側(cè)向力。

本發(fā)明可達(dá)到以下有益效果：

①由于壓力傳感器與彈性墊圈之間存在預(yù)緊力，當(dāng)液壓缸的活塞桿受到側(cè)向力時，彈性墊圈會側(cè)向移動，預(yù)緊力會發(fā)生變化，通過計算機實時記錄并計算預(yù)緊力的變化值，判斷液壓缸四個方向的側(cè)向力的變化情況，進(jìn)而產(chǎn)生警報信號或者執(zhí)行保護(hù)動作。

②采用該裝置對現(xiàn)有液壓缸進(jìn)行改進(jìn)，可以防止操作人員的不正確的使用方式，減少液壓缸軸承的磨損，延長液壓缸的使用壽命。

③本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，在液壓缸上增加該裝置，成本不會大幅增加，利于推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的監(jiān)測裝置的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。

本發(fā)明提供一種液壓缸側(cè)向力監(jiān)測系統(tǒng)，該裝置嵌入液壓缸的缸體內(nèi)部，可以實時采集液壓缸活塞桿受到的側(cè)向力，將信號反饋給采集控制器，控制器發(fā)送警告或者保護(hù)命令，警告操作人員修正液壓缸使用方法或限制液壓缸的操作。該裝置屬于液壓缸的內(nèi)嵌裝置，不影響原始液壓缸的工作過程，可以大幅提高液壓缸的使用壽命。

液壓缸101內(nèi)部設(shè)置有活塞桿200以及監(jiān)測裝置100，監(jiān)測裝置100嵌設(shè)在活塞桿200伸出的一端的外周面。

監(jiān)測裝置100包括環(huán)本體1、彈性墊圈2、卡箍3、壓力傳感器4、線纜5以及線纜槽蓋6，環(huán)本體1套設(shè)在活塞桿200的外部，彈性墊圈2設(shè)置在環(huán)本體1的內(nèi)側(cè)，環(huán)本體1的內(nèi)徑大于活塞桿200的外徑，彈性墊圈2的內(nèi)徑與活塞桿200的外徑相同，構(gòu)成間隙配合，并通過液壓油進(jìn)行密封。

環(huán)本體1的外側(cè)周向設(shè)置有第一凹槽7，環(huán)本體1的內(nèi)側(cè)周向設(shè)置有第二凹槽8，卡箍3固定在第一凹槽7內(nèi)，卡箍3與第一凹槽7之間為過盈配合，彈性墊圈2固定在第二凹槽8內(nèi)，彈性墊圈2經(jīng)液壓油潤滑后，嵌入第二凹槽8內(nèi)部，線纜5借助于線纜槽蓋6固定在環(huán)本體1的一個端部，壓力傳感器4的線纜5的一端通過線槽10引出，線槽10為在環(huán)本體的內(nèi)壁上縱向開設(shè)的槽。

卡箍3上設(shè)置有安裝孔，借助于安裝孔對卡箍3進(jìn)行固定，在具體實施例中，安裝孔可以為螺紋孔，借助螺紋和螺紋孔，對卡箍3進(jìn)行固定。

環(huán)本體1的周向上均勻開設(shè)有多個壓力傳感器安裝孔，壓力傳感器4固定在傳感器孔9內(nèi)部，與卡箍3為壓力傳感器4與彈性墊圈2之間提供預(yù)緊力。

彈性墊圈2為金屬圈，其內(nèi)環(huán)與活塞桿200接觸，相對滑動，液壓油潤滑，嵌入在第二凹槽中；壓力傳感器4共4個，均勻分布在環(huán)本體1的傳感器安裝孔中，壓力傳感器4與彈性墊圈2接觸，檢測彈性墊圈2的徑向力。

卡箍3可以嵌入第一凹槽的槽中，為壓力傳感器4和彈性墊圈2提供預(yù)緊力。壓力傳感器的線纜5通過線槽10引出，線纜槽蓋6阻止液壓油與線纜5接觸，提供干燥環(huán)境，保護(hù)線纜5。

壓力傳感器4的輸出端連接有數(shù)據(jù)采集器11，數(shù)據(jù)采集器11的輸出端連接有遠(yuǎn)程控制裝置12。

當(dāng)活塞桿200受到側(cè)向力時，彈性墊圈2會側(cè)向移動，彈性墊圈2與壓力傳感器4之間的預(yù)緊力會發(fā)生變化，壓力傳感器4獲得彈性墊圈的四個方向的側(cè)向力，并借助數(shù)據(jù)采集器11將四個方向的側(cè)向力發(fā)送至遠(yuǎn)程控制裝置12，遠(yuǎn)程控制裝置12實時記錄并計算四個方向的側(cè)向力的變化值，判斷液壓缸四個方向的側(cè)向力的變化值，當(dāng)液壓缸四個方向的側(cè)向力的變化值超出設(shè)定的閾值時，遠(yuǎn)程控制裝置進(jìn)行報警或者執(zhí)行保護(hù)動作。

優(yōu)選地，遠(yuǎn)程控制裝置12設(shè)置有報警裝置13進(jìn)行報警。

優(yōu)選地，報警裝置13為聲光報警裝置。

在具體應(yīng)用中，報警裝置13可以為指示燈或蜂鳴器，也可以通過向操作者發(fā)送報警信息的方式進(jìn)行報警。

在具體實施例中，環(huán)本體1的內(nèi)徑需大于活塞桿的外徑，預(yù)留約1mm的偏移間隙；彈性墊圈2的內(nèi)徑與活塞桿的外徑相同，構(gòu)成間隙配合，液壓油密封，外徑小于墊圈槽的外徑，預(yù)留約1mm的偏移間隙；壓力傳感器與彈性墊圈之間有預(yù)緊力；卡箍與第一凹槽之間為過盈配合，裝配過程中提供預(yù)緊力，卡箍上的螺紋孔用于卸載該零件。

環(huán)本體1在液壓缸中的安裝位置是嵌入式的，該裝置不限于作為獨立的裝置，也可以將環(huán)本體的結(jié)構(gòu)特征制作在液壓缸缸體上，即環(huán)本體1可以與液壓缸一體成型，也可以分體設(shè)計。

作為優(yōu)選，壓力傳感器數(shù)量為4個，也可以設(shè)置3個，壓力傳感器均勻的設(shè)置在環(huán)本體的周向上，側(cè)向力可以通過相鄰2個反饋力合成計算得出。假設(shè)四個傳感器的讀取的側(cè)向力值為Fa(上)、Fb(左)、F-a(下)、F-b(右),由于合成力的方向只能有一個，先判斷四個方向力的大小，計算增大的兩個力的矢量合成值，如Fa和Fb的數(shù)值變大，則合成力為

例如20KN的液壓缸，在運動過程中，可以允許承受的最大側(cè)向力為250N,將液壓缸警告或報警的側(cè)向力閾值設(shè)定在250N。假設(shè)當(dāng)Fa＝200N、Fb＝200N時，合成力為280N，超過設(shè)定的閾值，此時系統(tǒng)會根據(jù)用戶的設(shè)定，或使液壓缸的運動停止，或暫停程序的執(zhí)行，或發(fā)出報警聲音。

最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。