液壓綜合試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)

李再有

摘要：為了加強(qiáng)煤礦井下設(shè)備用液壓產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)手段，提高液壓產(chǎn)品的可靠性，開發(fā)設(shè)計(jì)了一種液壓綜合試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺將液壓系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)有效地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了對測試數(shù)據(jù)的自動化處理和分析，提高了液壓產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)?zāi)芰ΑＴ撛囼?yàn)臺檢驗(yàn)精度高，工作安全可靠，操作方便。

Abstract： In order to strengthen the factory inspection methods of hydraulic products for under ground coal mine equipment and improve the reliability of hydraulic products， a kind of ?hydraulic complex test bed was developed and designed. The test bed effectively combines the hydraulic system with the computer data acquisition and processing system， realizes the automatic ?processing and analysis of test data， and improves the factory inspection ability of hydraulic products. The test bed is precise safe， reliable and easy to operate.

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)臺;設(shè)計(jì);液壓系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;出廠檢驗(yàn)

Key words： test-bed;design;hydraulic system;date acquisition;factory inspection

中圖分類號：TH137 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）08-0169-02

0 ?引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓傳動與控制技術(shù)也日趨成熟，它被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，液壓傳動系統(tǒng)不但具有體積小、運(yùn)行平穩(wěn)，而且動態(tài)性能好，使用壽命長，更容易實(shí)現(xiàn)頻繁換向等功能，因此又被應(yīng)用于煤礦井下的各類支護(hù)、掘進(jìn)、輔助運(yùn)輸?shù)戎匾O(shè)備上，比如液壓支架、掘進(jìn)機(jī)、掘錨機(jī)、防爆膠輪車等。煤礦井下設(shè)備的液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、各種液壓閥、液壓馬達(dá)、油缸以及各種液壓附件構(gòu)成，這些液壓產(chǎn)品的性能好壞直接影響著煤礦井下設(shè)備的液壓系統(tǒng)運(yùn)行效果，也決定了煤炭的開采效率。因此在煤礦井下用設(shè)備的生產(chǎn)現(xiàn)場需要有檢驗(yàn)手段并設(shè)計(jì)出液壓綜合試驗(yàn)臺，對各種液壓產(chǎn)品進(jìn)行出廠檢驗(yàn)及性能測試，以提高其質(zhì)量與使用可靠性。基于此目標(biāo)，本文就介紹了一種液壓綜合試驗(yàn)臺的系統(tǒng)組成、工作原理以及技術(shù)參數(shù)，為各類型液壓試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

1 ?試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)臺的系統(tǒng)組成及主要元件功能

液壓綜合試驗(yàn)臺主要由電氣控制柜、供油泵組、電磁控制閥組、調(diào)速閥、電磁溢流閥、操縱臺、傳感器、儀表、冷卻器及其它液壓附件等組成。該試驗(yàn)臺的供油泵組由兩臺高壓手動變量柱塞油泵和電機(jī)組成，可以根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)需求開啟一臺或兩臺油泵，調(diào)節(jié)柱塞泵的變量手輪可方便改變各油泵的排量，并調(diào)節(jié)調(diào)速閥來調(diào)節(jié)進(jìn)入被試液壓產(chǎn)品的流量，試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)的壓力由電磁溢流閥進(jìn)行設(shè)定。電磁控制閥組為四聯(lián)閥結(jié)構(gòu)，能夠?qū)τ透住C(jī)械-液壓組合類產(chǎn)品（例如錨桿機(jī)用鉆箱、車載液壓絞車等）、各類液壓閥等進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)被試產(chǎn)品的換向功能，另外還留有擴(kuò)充性試驗(yàn)接口，可實(shí)現(xiàn)對其它液壓元部件的試驗(yàn)。試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)有液壓油冷卻器，冷卻方式為風(fēng)冷，可以有效防止試驗(yàn)臺液壓系統(tǒng)油溫過高。

1.2 試驗(yàn)臺工作原理

該試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。液壓系統(tǒng)中的動力源、控制元件、被試液壓元件等通過液壓管路等附件連接成相應(yīng)的試驗(yàn)回路，試驗(yàn)過程中對于沒有用到的接口，必須及時關(guān)閉截止閥，防止液壓油泄漏或高壓油噴射傷人。

該試驗(yàn)臺由兩臺手動變量柱塞泵1向液壓系統(tǒng)供油，在試驗(yàn)前應(yīng)確認(rèn)碟閥4屬于完全打開狀態(tài)。啟動時，將電磁溢流閥2調(diào)定好試驗(yàn)臺所需的最大壓力，通電時加載，斷電時卸荷;用安全閥3進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)所需的負(fù)載壓力，供油泵提供的高壓液壓油經(jīng)高壓過濾器流經(jīng)調(diào)速閥10，通過調(diào)速閥10來調(diào)整油泵輸出流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)系統(tǒng)中執(zhí)行元件與被試液壓產(chǎn)品的速度，通過電磁閥組11后分別給被試液壓產(chǎn)品提供動力油液進(jìn)行換向等動作;當(dāng)液壓閥或液壓油缸試驗(yàn)完畢后，截止閥15用來對液壓閥或油缸有桿腔與無桿腔進(jìn)行泄壓。

1.3 試驗(yàn)臺試驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容

1.3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

①各類液壓多路換向閥、插裝疊加閥、安全閥、減壓閥等液壓閥;②各類型液壓油缸;③機(jī)械-液壓類組合產(chǎn)品，例如錨桿機(jī)用鉆箱、車載液壓絞車等。

1.3.2 試驗(yàn)內(nèi)容

①各類液壓閥：換向性能、密封性、調(diào)壓范圍、內(nèi)泄漏、液壓閥塊通斷試驗(yàn)等;②液壓油缸：高壓密封試驗(yàn)、行程檢驗(yàn)、外加載試驗(yàn);③機(jī)械-液壓類組合產(chǎn)品：耐壓試驗(yàn)、外加載試驗(yàn)等。

1.4 主要技術(shù)參數(shù)

試驗(yàn)臺壓力調(diào)節(jié)范圍/MPa ? ? ? 0～31.5

額定流量/L·min ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?100

電機(jī)總功率/kW ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 63

電機(jī)轉(zhuǎn)速/r·min ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1480

油箱容積/L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 900

2 ?計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)煤礦井下設(shè)備用液壓產(chǎn)品的實(shí)際使用參數(shù)情況，對被試液壓產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)采集和計(jì)算機(jī)輔助控制技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并開發(fā)設(shè)計(jì)出適合該試驗(yàn)臺的數(shù)據(jù)處理分析軟件，對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，繪制出試驗(yàn)時的特性曲線。

該試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的電氣控制柜集成有控制電腦、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和電氣按鈕等元件，控制電腦由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、打印機(jī)以及配套的數(shù)據(jù)處理分析軟件組成。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2所示。系統(tǒng)中的壓力傳感器和位移傳感器將被試液壓產(chǎn)品的液壓力和位移轉(zhuǎn)換成4～20mA電流信號，經(jīng)過信號調(diào)理轉(zhuǎn)換化為0～10V的電壓信號，由數(shù)據(jù)采集板模數(shù)轉(zhuǎn)換后經(jīng)USB口送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)隨之對測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。試驗(yàn)參數(shù)及測試數(shù)據(jù)存儲在硬盤上，試驗(yàn)結(jié)果自動形成報(bào)告由打印機(jī)輸出。

3 ?試驗(yàn)臺投入應(yīng)用情況

依據(jù)液壓產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)大綱，利用設(shè)計(jì)的該液壓綜合試驗(yàn)臺對掘錨機(jī)用單/雙邊電磁閥、絞車馬達(dá)液壓閥塊、車載液壓絞車、錨桿機(jī)用鉆箱、掘進(jìn)機(jī)用液壓油缸等液壓產(chǎn)品進(jìn)行了出廠檢驗(yàn)，試驗(yàn)臺的液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性高且滿足對各產(chǎn)品的性能測試，試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

但是，在試驗(yàn)臺運(yùn)行過程中也出現(xiàn)了一些問題并針對問題進(jìn)行解決并對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化：

3.1 液壓系統(tǒng)噪音大

原因分析：①供油泵吸空;②供油泵排量設(shè)定值與系統(tǒng)運(yùn)行不匹配。

解決辦法：更換吸油管并加裝重型卡箍鎖緊;調(diào)節(jié)手動變量手輪到合適排量。

3.2 液壓系統(tǒng)無法調(diào)節(jié)高壓

原因分析：①電磁溢流閥一直處于斷電卸荷狀態(tài);②安全閥閥芯卡滯。

解決辦法：檢查電磁溢流閥的電氣接線;檢修安全閥。

3.3 計(jì)算機(jī)軟件不能運(yùn)行并出錯

原因分析：①軟件損壞或部分文件丟失;②計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障。

解決辦法：重裝系統(tǒng)軟件。

3.4 采集的壓力或位移數(shù)據(jù)跳變較大

原因分析：①數(shù)據(jù)采集板與試驗(yàn)臺之間的電纜松動;②與傳感器的連接電纜不通。

解決辦法：插牢數(shù)據(jù)采集板與信號箱之間的電纜;檢查與傳感器的連接電纜。

通過對以上問題的解決與對系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化，該試驗(yàn)臺的運(yùn)行穩(wěn)定性也隨之增強(qiáng)。

4 ?結(jié)語

該液壓綜合試驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)與投入使用，解決了液壓產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)?zāi)芰Σ蛔愕膯栴}，為液壓產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)提供了一種高效、方便、可靠的檢驗(yàn)手段，從而提高了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量。該液壓綜合試驗(yàn)臺的成功設(shè)計(jì)與應(yīng)用為純液壓類產(chǎn)品及其他機(jī)械-液壓類組合產(chǎn)品的開發(fā)研制起到了促進(jìn)作用。該試驗(yàn)臺經(jīng)過實(shí)踐證明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能穩(wěn)定，操作簡單并安全可靠，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

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