液壓元件試驗臺機械結構設計

都志剛

摘 要：由于液壓元件的工作性能需要試驗臺來進行檢測，試驗臺性能的好壞將直接關系到產品性能的優劣。本文主要針對液壓試驗臺機械結構進行了設計，設計內容主要包括電機、液壓泵與底座的連接以及乳化液箱的結構設計。

關鍵字：液壓元件；試驗臺；乳化液箱

1.引言

當前，煤礦安全問題越來越突出，煤礦液壓支架的工作可靠性對煤炭的安全生產非常重要，而液壓支架用閥是其核心控制元件，因此對其性能有很高的要求。由于液壓元件的工作性能需要試驗臺來進行檢測，試驗臺性能的好壞將直接關系到產品性能的優劣。伴隨著計算機技術的飛速發展，由于其在數據采集、處理方面突出的實時性、準確性，液壓試驗臺越來越多地與計算機技術結合在一起。

利用計算機進行輔助測試的液壓試驗臺即CAT試驗臺，可以檢測液壓閥、液壓泵、液壓馬達、液壓缸等單種或多種液壓元件，并且采用計算機輔助測試（CAT）系統，可對試驗數據進行采集和處理，可保證較高的測試精度和實時性，方便地對傳感器進行非線性標定補償，而且能夠實現人工所無法完成的任務，即對元件進行動態特性的測試。本文主要對CAT液壓元件試驗臺的機械結構進行設計，設計內容主要包括電機、液壓泵與底座的連接以及乳化液箱的結構設計。

2.電機、液壓泵與底座的連接設計

2.1液壓泵的安裝方式

液壓泵裝置主要包括不同類型的液壓泵、驅動電機及其聯軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。

（1）立式安裝。將液壓泵和與之相連的油管放在液壓油箱內，這種結構型式緊湊、美觀，同時電動機與液壓泵的同軸可以得到能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓箱，并節省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。

2）臥式安裝。液壓泵及管道都安裝在液壓箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時電動機與液壓泵的同軸度不易保證。

2.2 電動機與液壓泵的連接方式

電動機與液壓泵的聯接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。

（1）法蘭式。液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤電動機聯接，電動機與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度。這種結構裝拆很方便。

（2）支架式。液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠直接的底面與底板相連，再與帶底座的電動機相聯。這種結構對于保證同軸度比較困難（電動機與液壓泵的同軸度≤0.05mm）。為了防止安裝誤差產生的震動，常用帶有彈性的聯軸器。

（3）法蘭支架式。電動機與液壓泵先以法蘭聯接，法蘭再與支架聯接，最后支架再裝在底板上。它的特點是大底板不用加工，安裝方便，電動機與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。

為避免安裝時產生同軸度誤差帶來的不良影響，常采用帶有彈性的聯軸器。這種聯軸器可以選用零件手冊中的標準結構，也可以自行設計。為增加電動機與液壓泵的聯接剛性，避免產生共振，可以把液壓泵和電動機先安裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。

本試驗臺采用法蘭支架式安裝，其機械結構聯接如圖1所示：

3.乳化液箱結構設計

3.1乳化液箱有效容積的確定

乳化液箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按照壓力范圍來考慮。乳化液箱的有效容積V可以概略的確定為：

在低壓系統中（P≤2.5MPa）可取：

q——液壓泵額定流量。

應當注意，設備停止運轉后，設備中的那部分油液會因為重力作用而流回乳化液箱。為了防止油液從乳化液箱中溢出，乳化液箱中液壓油位不能太高，一般不應超過液壓油箱高度的80%。本試驗臺乳化液箱V取1355L。

3.2乳化液箱的外形尺寸

乳化液箱的有效容積確定后，需設計箱體的外形尺寸，一般的尺寸比（長：寬：高）為1：1：1或為1：2：3。為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將箱體的容量予以增大。參照BEX系列液壓油箱外形尺寸，選擇BEX-800油箱，長寬高分別為1600、1100、770（mm）。

3.3乳化液箱的結構設計

在一般設備中，乳化液箱多采用鋼板焊接的分離式油箱。

（1）隔板

1）作用。增加乳化液循環時間，除去沉淀的雜質，分離、清除水和空氣，調整溫度，吸收乳化液壓力的波動和防止液面的波動。

2）安裝型式。隔板的安裝型式有很多種，可以設計成高出液面，使乳化液從隔板側面流過；還可以設計成低于液面，其高度為最低液面高度的2/3，是乳化液從隔板上方流過。

3）過濾網的配置。過濾網可以設計成將乳化液箱內部一分為二，使吸油管與回油管隔開，這樣乳化液可以經過一次過濾。

（2）吸油管與回油管

1）回油管出口。回油管出口有直口、斜口、彎管直口、帶擴散器的出口等幾種型式，斜口應用較多，一般為45°斜口。為了防止液面波動，可以在回油管出口裝擴散器?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嘞涞椎木嚯x大于300mm，回油管出口絕對不允許放在液面以上。

2）回油集管。單獨設置回油管當然是不理想的，但不得以時則應該使用回油集管。對溢流閥、順序閥等，應注意合理設計回油集管，不要人為施加背壓。

3）泄露油管的配置。管子直徑和長度要適當，管口應在液面之上，以避免產生背壓。漏油管以單獨配置為好，盡量避免與回油管集流配管的方法。

4）吸油管。吸油管前一般設置過濾器，濾油器與箱底之間的距離不小于20mm。吸油管應插入液面以下，防止吸油時卷吸空氣或因流入箱體的乳化液攪動液面，致使乳化液中混入氣泡。

5）吸油管與回油管的方向。為了使油液流動具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開。為了不使回油管的壓力波動波及吸油管，吸油管與回油管的斜口方向應一致，而不是相對著。

（3）防止雜質侵入

1-緊固螺釘 2-密封墊 3-清洗口端蓋 4-放油塞 5-配電箱 6-吊鉤 7-油表 8-空氣濾清器

圖2 乳化液箱結構示意圖

為了防止乳化液被污染，箱體應設計成完全密封型。在結構上應注意以下幾點：

1）不要將配管簡單的插入乳化液箱，這樣空氣、雜質和水分等便會從其周圍的空隙侵入。同時應盡量避免將液壓泵及馬達直接裝在乳化液箱頂蓋上。

2）在接合面上需襯入密封材料、密封膠和液態密封膠，以保證可靠的氣密性。例如，乳化液箱的上蓋可以直接焊上，也可以加密封墊進行密封。

3）為了保證乳化液箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設計成既能通過空氣又能加油的結構。

本試驗臺乳化液箱的機構示意圖如圖2所示：

4.總結

本文以一種綜合液壓試驗臺裝置為研究背景，對液壓試驗臺機械結構進行了設計，設計內容主要包括電機、液壓泵與底座的連接以及乳化液箱的結構設計。

參考文獻

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