液壓綜合試驗臺的設計

李再有

摘要：為了加強煤礦井下設備用液壓產品的出廠檢驗手段，提高液壓產品的可靠性，開發(fā)設計了一種液壓綜合試驗臺，該試驗臺將液壓系統(tǒng)與計算機數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)有效地結合在一起，實現(xiàn)了對測試數(shù)據(jù)的自動化處理和分析，提高了液壓產品的出廠檢驗能力。該試驗臺檢驗精度高，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.

關鍵詞：試驗臺;設計;液壓系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;出廠檢驗

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

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

0 ?引言

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

1 ?試驗臺的設計

1.1 試驗臺的系統(tǒng)組成及主要元件功能

液壓綜合試驗臺主要由電氣控制柜、供油泵組、電磁控制閥組、調速閥、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。該試驗臺的供油泵組由兩臺高壓手動變量柱塞油泵和電機組成，可以根據(jù)實際試驗需求開啟一臺或兩臺油泵，調節(jié)柱塞泵的變量手輪可方便改變各油泵的排量，并調節(jié)調速閥來調節(jié)進入被試液壓產品的流量，試驗臺液壓系統(tǒng)的壓力由電磁溢流閥進行設定。電磁控制閥組為四聯(lián)閥結構，能夠對油缸、機械-液壓組合類產品（例如錨桿機用鉆箱、車載液壓絞車等）、各類液壓閥等進行試驗，實現(xiàn)被試產品的換向功能，另外還留有擴充性試驗接口，可實現(xiàn)對其它液壓元部件的試驗。試驗臺設計有液壓油冷卻器，冷卻方式為風冷，可以有效防止試驗臺液壓系統(tǒng)油溫過高。

1.2 試驗臺工作原理

該試驗臺的液壓系統(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的試驗回路，試驗過程中對于沒有用到的接口，必須及時關閉截止閥，防止液壓油泄漏或高壓油噴射傷人。

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

1.3 試驗臺試驗項目及內容

1.3.1 試驗項目

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機械-液壓類組合產品，例如錨桿機用鉆箱、車載液壓絞車等。

1.3.2 試驗內容

①各類液壓閥：換向性能、密封性、調壓范圍、內泄漏、液壓閥塊通斷試驗等;②液壓油缸：高壓密封試驗、行程檢驗、外加載試驗;③機械-液壓類組合產品：耐壓試驗、外加載試驗等。

1.4 主要技術參數(shù)

試驗臺壓力調節(jié)范圍/MPa ? ? ? 0～31.5

額定流量/L·min ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?100

電機總功率/kW ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 63

電機轉速/r·min ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1480

油箱容積/L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 900

2 ?計算機數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設計

根據(jù)煤礦井下設備用液壓產品的實際使用參數(shù)情況，對被試液壓產品進行實時數(shù)據(jù)采集和計算機輔助控制技術進行設計，并開發(fā)設計出適合該試驗臺的數(shù)據(jù)處理分析軟件，對所采集的數(shù)據(jù)進行分析和計算，繪制出試驗時的特性曲線。

該試驗臺設計的電氣控制柜集成有控制電腦、計算機數(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)控制計算機、打印機以及配套的數(shù)據(jù)處理分析軟件組成。工業(yè)控制計算機數(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品的液壓力和位移轉換成4～20mA電流信號，經過信號調理轉換化為0～10V的電壓信號，由數(shù)據(jù)采集板模數(shù)轉換后經USB口送入計算機，計算機隨之對測試的數(shù)據(jù)進行處理和分析。試驗參數(shù)及測試數(shù)據(jù)存儲在硬盤上，試驗結果自動形成報告由打印機輸出。

3 ?試驗臺投入應用情況

依據(jù)液壓產品的出廠檢驗大綱，利用設計的該液壓綜合試驗臺對掘錨機用單/雙邊電磁閥、絞車馬達液壓閥塊、車載液壓絞車、錨桿機用鉆箱、掘進機用液壓油缸等液壓產品進行了出廠檢驗，試驗臺的液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性高且滿足對各產品的性能測試，試驗得到的數(shù)據(jù)準確。

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

3.1 液壓系統(tǒng)噪音大

原因分析：①供油泵吸空;②供油泵排量設定值與系統(tǒng)運行不匹配。

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

3.2 液壓系統(tǒng)無法調節(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 計算機軟件不能運行并出錯

原因分析：①軟件損壞或部分文件丟失;②計算機系統(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)的進一步優(yōu)化，該試驗臺的運行穩(wěn)定性也隨之增強。

4 ?結語

該液壓綜合試驗臺的設計與投入使用，解決了液壓產品出廠檢驗能力不足的問題，為液壓產品的出廠檢驗提供了一種高效、方便、可靠的檢驗手段，從而提高了產品的出廠質量。該液壓綜合試驗臺的成功設計與應用為純液壓類產品及其他機械-液壓類組合產品的開發(fā)研制起到了促進作用。該試驗臺經過實踐證明，結構設計合理，性能穩(wěn)定，操作簡單并安全可靠，達到了預期的設計目的。

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