微型液壓元件流阻試驗臺設(shè)計

吳 冰，孫燦興，渠立鵬

（上海海岳液壓機電工程有限公司，上海 200031）

0 引言

由于微型液壓元件具有體積小、重量輕等優(yōu)點，以飛機液壓和燃油控制系統(tǒng)、加工工具為例，均使用微型節(jié)流閥。該節(jié)流閥具有體積小、強度高、低流阻和易拆卸等特點，并有內(nèi)置濾網(wǎng)保護。

國內(nèi)目前完全依賴國外進口，因此急需開展以微型節(jié)流閥為代表的微型閥國產(chǎn)化研制工作。微型閥性能試驗主要包括：流阻試驗、流量試驗及耐壓試驗。筆者以此為試驗?zāi)繕?biāo)，完成了國內(nèi)首個水介質(zhì)流阻試驗臺研制。

1 流阻基本定義

用流阻（Lohm）系統(tǒng)來定義和度量流體流動阻力。

流阻定義為在27℃，壓差為0.172 MPa，在流體為水的情況下，1 Lohm的流阻允許的流量為100 gal/min，如式（1）。

式中：Q為流量，gal/min。

2 流阻試驗臺技術(shù)參數(shù)與項目

1）試驗臺技術(shù)參數(shù)

額定流量：16 L/min；系統(tǒng)壓力：1.2 MPa；壓力控制精度：0.25%F.S.；流量測試精度：0.5%F.S.；過濾精度：10 μm；工作介質(zhì)：水；工作溫度：10～40 ℃。

2）試驗項目

測試壓差小于0.172 MPa，記錄流量計顯示的阻值。

3 流阻試驗臺系統(tǒng)設(shè)計

以流阻定義為依據(jù)，根據(jù)試驗臺技術(shù)參數(shù)進行試驗臺原理設(shè)計。

3.1 試驗臺原理

3.1.1 工作原理流阻試驗臺原理如圖1所示。

圖1 流阻試驗臺原理圖

裝上被試閥工裝后，多級離心泵配合蓄能器提供水源，通過控制針閥的開口大小來標(biāo)定壓差至0.172 MPa（測試條件），記錄此時流量計顯示的阻值。與此同時，比較進口閥和自主研制閥的阻值，以此為基礎(chǔ)改進自主研制閥。

3.1.2 試驗臺組成

流阻試驗臺主要包括：水箱、電機、液位計、溫度計、避震喉、單向閥、球閥、壓差傳感器、壓力表和水過濾器[1]。

3.1.3 液壓原理闡述

多級離心泵電機組從水箱里吸水后通過避震喉后經(jīng)單向閥、蓄能器、進口針閥后進入測試塊中的被試閥，然后輸出流量至出口針閥，隨后分2路：一路通過調(diào)節(jié)針閥1來調(diào)節(jié)被試閥壓差，讀取小流量計的讀數(shù)并記錄；另一路通過調(diào)節(jié)針閥2來調(diào)節(jié)被試閥的壓差，讀取大流量計的讀數(shù)并記錄。

測試工裝上有多個測試點，包括壓差傳感器和壓力表，進口針閥可以調(diào)節(jié)進入被試閥的總流量[2-3]。

3.2 原理設(shè)計特點

1）根據(jù)試驗臺技術(shù)參數(shù)要求，選用KQDQ25-2-120＋2.2 kW的多級離心泵電機組。此多級離心泵組經(jīng)過固定阻尼孔、水過濾器回到水箱，可使泵一直有流量輸出，延長其使用壽命。

2）二擋位量程流量計。微型閥種類較多、流量范圍較廣。此次自主研制微型閥的流量范圍為0.02～15.00 L，因此設(shè)計雙流量計回路，覆蓋范圍分別為0.002～0.500 L、0.5～25.0 L。2個回路分別設(shè)置針閥調(diào)節(jié)，可以滿足不同測試流量的需要。

3）檢測球閥有2個作用：一是可以檢測水的狀態(tài)，打開即可取水檢測；二是當(dāng)小流量計（0.002～0.500 L）損壞并返修后，可用來應(yīng)急。通過調(diào)節(jié)出口針閥來調(diào)節(jié)壓差，并且可用量杯來獲取數(shù)據(jù)。

4）加裝了的旁通球閥也有2個作用：一是可以讓系統(tǒng)快速泄壓；二是系統(tǒng)剛啟動的時候打開此球閥，并關(guān)閉出口球閥，打循環(huán)10～20 min，由此，可先排除一些測試閥的加工殘余物（鐵削等），以免堵塞小流量計使其損壞。

3.3 試驗臺的結(jié)構(gòu)布局

圖2為試驗臺操作區(qū)域。

圖2 試驗臺操作區(qū)域

1）試驗臺的設(shè)計。該試驗臺基本布局形式為臺架式，其優(yōu)點在于擁有足夠的操作空間，可安裝多個儀表。常用調(diào)節(jié)針閥安裝在臺架上，方便操作；壓力和顯示儀表均安裝在臺架上，方便測試人員記錄數(shù)據(jù)[4]。

2）與液壓油相比，水的黏度受溫度影響較小。因此對液壓系統(tǒng)的性能影響也較小，所以流阻定義中的介質(zhì)為水，測試精度更高。

水介質(zhì)的試驗臺包括水箱體和臺架，螺釘螺母在內(nèi)的組成件必須采用不銹鋼或鋁等防銹材料。臺架及工裝閥組等均用鋁材加工，既美觀又輕便[5]。

另外，由于礦泉水含有豐富的礦物質(zhì)和微量元素，有助于青苔孢子吸收營養(yǎng)成分，特別適合青苔孢子生長，所以不建議使用。推薦使用符合國家EW-II級的試驗用水，可大大降低青苔的滋生。

3）針閥調(diào)節(jié)桿需要選擇圖3中的2種閥尖才能達到平穩(wěn)調(diào)壓的效果。

圖3 針閥閥尖

4）試驗臺振動可導(dǎo)致針閥旋鈕的螺紋輕微松動，影響讀數(shù)。

面板安裝的閥應(yīng)具有抗振特征，因此可以選用帶自鎖的針閥。本次試驗臺采用的針閥都加裝了防振工裝，使讀數(shù)更加穩(wěn)定。

4 結(jié)論

本文的水介質(zhì)流阻試驗臺為國內(nèi)首臺，經(jīng)大量反復(fù)的應(yīng)用實踐證明：通過該試驗臺測試微型節(jié)流閥可以獲得比較可靠的測試結(jié)果，可為搭建其他微型閥的試驗臺提供一定的借鑒與參考。