液壓系統的設計研究

摘要：本文首先闡述液壓系統的設計概述，然后分析了液壓支架立柱試驗臺液壓系統的設計，最后對液壓系統的設計提出了建議。

關鍵詞：液壓系統;設計;研究

1.前言

隨著科技的不斷發展，液壓系統被廣泛的應用在各個領域，人們對液壓系統的要求也越來越高。我國在液壓系統的設計上雖然有所完善，但依然存在一些問題和不足需要改進。在科技占主導地位的新時期，加強對液壓系統的設計研究，對確保液壓系統的發展有著重要的意義。

2.液壓系統的設計概述

現代冶金機械廣泛使用液壓裝置。冶金液壓裝置較復雜、精密，有較多的動態要求。液壓設計是一項細致繁雜的工作，設計方法的現代化一直為人們所關注。液壓系統的設計主要內容一是液壓系統原理圖的擬定，包括執行元件類型和油路類型的確定、基本回路的選擇、系統原理圖的繪制等方面;二是液壓系統設計性能的驗算與分析，主要是用以評判系統設計的質量，并加以改進和完善。

3.液壓系統的設計

3.1 液壓支架立柱試驗的要求

目前，我國液壓支架立柱生產廠家對液壓支架立柱的試驗項目主要依據我國煤炭標準MT313—92《液壓支架立柱技術條件》并同時參考液壓支架立柱、千斤頂的歐洲標準EN1804—2。依據上述標準試驗項目的要求，可確定液壓支架立柱試驗臺液壓系統的主要技術參數。

3.2 液壓支架立柱試驗臺中液壓系統設計

根據兩大標準中試驗過程的動作要求，在AMEsim軟件草圖模式下。設計如圖1所示的液壓支架立柱試驗臺中液壓系統的仿真原理圖。

液壓系統工作過程分為外加載、內加載2部分。被測油缸的退讓速度由變量泵l調定，外加載系統的最大工作壓力由溢流閥2及增壓缸增壓比確定，電磁換向閥3右位時加載、左位卸荷，液控單向閥4用于外加載保壓，對于被測油缸缸底強度試驗及低速退讓性試驗采用外加載增壓方式實現，以彌補變量泵的低速性能，電磁換向閥5的左右切換使增壓缸6產生高壓以滿足試驗要求：在內加載油路，8為內加載泵房的泵站，溢流閥9用于調定內加載系統的最大工作壓力，電液換向閥l0右位對被測立柱卸荷縮回、左位初撐加載，液控單向閥11用于內加載系統被測立柱的保壓，電液換向閥12左右切換驅動增壓缸13，對被測立柱增壓加載，安全閥l4在測試被測立柱退讓性項目時，用于調整立柱的測試壓力，在強度試驗中不裝安全閥。

為保持測試現場環境，可在立柱安全閥后加引流器，使溢流的乳化液通過引流器回到油箱。位移傳感器l7檢測出的位移變化通過PLC控制器中微分運算求得速度，與給定速度值比較后通過PID軟運算來控制變量泵的流量，壓力傳感器18記錄被測立柱的加載壓力。

3.3 液壓支架立柱試驗臺液壓系統的仿真

3.3.1液壓系統仿真參數的確定

仿真工具AMEsim，計算步長0.001s，計算精度10-7，選用標準積分器動態混合算法計算;框架剛度設定l013N/m;外加載油液黏度22cp，體積彈性模量1.7xl03MPa：內加載乳化液黏度6cp，體積彈性模量2.1xl03MPa。被測立柱活塞直徑500mm，活塞桿直徑470mm。

3.3.2液壓系統仿真結果及分析

根據EN1804—2.偏心加載耐久性試驗，退讓速度100mm/min，仿真結果見圖2、圖3。

圖2中循環6000次，采用閉環PID調節變量泵流量方式加載，大約2.28s.被測立柱的壓力達到安全閥開啟壓力，此時立柱的退讓速度出現跳躍和微幅波動，變化量符合標準規定的要求。

由圖3可以看出加載過程中壓力沒有出現波動，是比較理想的結果。

3.4 結論

（1）依據仿真的結果，外加載系統在低速時采用開環控制的方式能有效提高系統的穩定性。

（2）外加載壽命試驗中，采用閉環PID控制能減少系統誤差、改善系統的響應，降低操作人員的勞動強度。

（3）仿真分析能全面了解立柱試驗臺的各種工況，為試驗臺液壓系統的設計方案準確性提供保障。

4.建議

（1）隨著液壓技術的發展，機電液一體化技術已在液壓設備中廣泛應用，液壓系統趨向復雜化，系統故障診斷更加困難。現代液壓產品使用了大量的電子測控元件，這一方面提高了產品的性能，另一方面相對降低了液壓系統的維修性。由于液壓設備在企業生產中的重要程度加強，液壓系統發生故障后，停機維修所造成的經濟損失增大。因此，在液壓系統設計過程中，除對關鍵的液壓元件進行適當的可靠性儲備的同時，還應注重產品整體的可維修性設計。

（2）液壓傳動技術與純機、電傳動相比具有鮮明的特點和優勢，其應用領域越來越廣泛。但是，液壓傳動系統的能量損失大、效率低，其節能問題一直受到業內的高度重視。

5.結束語

通過對液壓系統的設計問題分析，進一步明確了液壓系統的設計方向。液壓系統的設計工作是一項復雜的工程，需要我們加強對它的研究。

參考文獻：

[1]賴茶秀，黃志堅.液壓系統計算機輔助設計技術現狀與發展趨勢[J].南方金屬，2013（8）：79-83.

[2]史紀定，嵇國光.液壓系統故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

作者簡介：

高文輝（1991.08.03-），本科，邵陽學院機械系。