基于功率回收式的液壓泵試驗(yàn)臺(tái)的油路設(shè)計(jì)

耿超 王玉林 張健 李志峰 姜文翰

摘 要：液壓泵試驗(yàn)臺(tái)的研究與開發(fā)對(duì)于高質(zhì)量、高性能液壓泵的生產(chǎn)檢測(cè)有著重要的作用。文中設(shè)計(jì)了基于功率回收式液壓泵試驗(yàn)臺(tái)的液壓回路，并進(jìn)行了主油路的各項(xiàng)試驗(yàn)。結(jié)果表明：液壓油路方案設(shè)計(jì)符合要求。

關(guān)鍵詞：液壓泵試驗(yàn)臺(tái);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.003

0 前言

液壓泵的壽命直接決定了液壓系統(tǒng)的可靠性，在工業(yè)領(lǐng)域液壓系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，目前國內(nèi)工程機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域多使用液壓系統(tǒng)傳遞動(dòng)力。國內(nèi)外都在開發(fā)相應(yīng)的高效率液壓泵試驗(yàn)臺(tái)[1]。液壓回路作為試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一款高效率的液壓回路至關(guān)重要。

1 液壓油路方案設(shè)計(jì)

1.1 液壓泵試驗(yàn)臺(tái)油路

液壓泵耐久性試驗(yàn)臺(tái)采用三相異步（變頻）電動(dòng)機(jī)[2]驅(qū)動(dòng)被測(cè)試的液壓泵，控制被測(cè)試液壓泵的轉(zhuǎn)速和排量。在進(jìn)行液壓泵的測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)雙向輸出調(diào)速電機(jī)29使被測(cè)試的液壓泵轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的要求，根據(jù)相應(yīng)的測(cè)試工況，控制截止閥、節(jié)流閥、電磁開關(guān)閥、比例電磁溢流閥等液壓閥的開閉，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的測(cè)試功能。同時(shí)，檢測(cè)液壓油路中扭矩儀、溫度表、流量?jī)x等儀表的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的分析處理，測(cè)試被試泵的耐久性。液壓泵試驗(yàn)油路如圖1所示。

1.2 主油路試驗(yàn)

（1）靜態(tài)滿載試驗(yàn)。靜態(tài)滿載試驗(yàn)是耐久性試驗(yàn)里面最基本的試驗(yàn)方法，其油路過程：進(jìn)油油箱→補(bǔ)油泵→被試泵8→兩位三通換向閥11→單向閥12→溫度計(jì)13→壓力表14→截止閥17→截止閥22→節(jié)流閥23→回油油箱。通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥23的通徑，控制油路中的壓力大小為額定壓力32MPa，然后進(jìn)行一定時(shí)間的試驗(yàn)測(cè)試即可。

（2）超載試驗(yàn)。超載試驗(yàn)也是耐久性試驗(yàn)的一種試驗(yàn)方法，其油路過程同靜態(tài)滿載試驗(yàn)相同，不同的是，超載試驗(yàn)設(shè)置的系統(tǒng)壓力為40 MPa。

（3）沖擊試驗(yàn)。沖擊試驗(yàn)也是耐久性試驗(yàn)的一種試驗(yàn)方法，其油路過程：進(jìn)油油箱→補(bǔ)油泵→被試泵8→兩位三通換向閥11→單向閥12→溫度計(jì)13→壓力表14→截止閥17→截止閥22→（→節(jié)流閥23/電磁開關(guān)閥24→節(jié)流閥25）→回油油箱。其中，23是一個(gè)小通徑的節(jié)流閥，25是一個(gè)大通徑的節(jié)流閥，當(dāng)電磁開關(guān)閥關(guān)閉時(shí)，只有小通徑的節(jié)流閥有液壓油經(jīng)過，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)是一個(gè)高壓的狀態(tài)。當(dāng)電磁開關(guān)閥打開時(shí)，兩個(gè)節(jié)流閥都有液壓油經(jīng)過，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)是一個(gè)相對(duì)低壓的狀態(tài)。這樣，我們通過控制電磁開關(guān)閥周期性的開閉，就可以使液壓系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)高低壓循環(huán)的沖擊，從而模擬液壓泵的工作環(huán)境，繼而對(duì)液壓泵的性能進(jìn)行測(cè)試。

在耐久性的三個(gè)試驗(yàn)（靜態(tài)滿載試驗(yàn)、超載試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)）過程中，能量回收系統(tǒng)一直在運(yùn)行，被試泵輸出的液壓油大約有70%用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)進(jìn)行能量回收，這在很大程度上減少了能源的浪費(fèi)。

（4）效率試驗(yàn)[3]。液壓泵的主要類型有：外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合齒輪泵、螺桿泵、葉片泵、柱塞泵。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)為低壓系統(tǒng)，故可選雙螺桿泵，具體型號(hào)由系統(tǒng)的最大工作壓力與所需液壓泵的流量決定。泵的基本參數(shù)是壓力、流量、轉(zhuǎn)速、效率。泵的最高壓力與最高轉(zhuǎn)速不宜同時(shí)使用，以延長(zhǎng)泵的使用壽命。轉(zhuǎn)速的選擇應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格表中規(guī)定的數(shù)據(jù)，不得超過最高轉(zhuǎn)速值。至于其最低轉(zhuǎn)速，在正常使用條件下，并沒有嚴(yán)格的限制[4]。

液壓泵的總效率反映了液壓泵的綜合性能。每次耐久性試驗(yàn)做完以后，都要進(jìn)行效率試驗(yàn)的測(cè)試，這樣我們才能知道被試泵的性能是一種什么樣的狀態(tài)，容積效率[5]和總效率有沒有下降。本方案設(shè)計(jì)的效率試驗(yàn)主要是通過一個(gè)電磁比例溢流閥21的控制，來實(shí)現(xiàn)液壓油路中壓力和流量的變化，從而測(cè)量出液壓泵的性能參數(shù)。

2 結(jié)束語

文中主要設(shè)計(jì)了一款液壓泵試驗(yàn)臺(tái)的液壓油路方案，分析了液壓系統(tǒng)的主油路模塊中各個(gè)試驗(yàn)的具體方法，包括靜態(tài)滿載試驗(yàn)、超載試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)和效率試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該設(shè)計(jì)油路符合液壓泵試驗(yàn)臺(tái)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉志奇，段鎖林.液壓泵綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].太原科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2000（01）：35-38.

[2]閆晶.一種多功能液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2017，30（04）：80-81.

[3]于彩新，于斌，姜繼海.工程機(jī)械液壓泵試驗(yàn)臺(tái)[J].機(jī)械工程師，2009（11）：3-5.

[4]鄭明輝，江吉彬，郭熛.液壓泵性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2011，39（20）：76-78.

[5]李祥陽.一種液壓泵綜合測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)研究[J].新技術(shù)新工藝，2017（03）：25-28.