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        基于功率匹配的油缸試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2013-06-07 07:58:52
        機(jī)電工程技術(shù) 2013年6期
        關(guān)鍵詞:高壓泵供油試驗(yàn)臺(tái)

        黃 燁

        (浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江紹興 312000)

        0 前言

        油缸作為液壓傳動(dòng)的主要執(zhí)行元件,廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、起重設(shè)備、冶金機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、車輛工程、武器裝備、航空航天裝備等領(lǐng)域中,油缸質(zhì)量和性能的好壞,直接影響整個(gè)液壓系統(tǒng)和設(shè)備的正常工作,因此檢驗(yàn)與測(cè)試油缸性能至關(guān)重要。在油缸開發(fā)、出廠檢驗(yàn)、產(chǎn)品驗(yàn)收過程中,需要對(duì)液壓缸進(jìn)行試驗(yàn)。由于油缸的品種、規(guī)格多,因此,設(shè)計(jì)能滿足不同直徑與行程、不同負(fù)載(不同流量與壓力)的液壓缸通用試驗(yàn)臺(tái),并與負(fù)載功率匹配,提高試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行效率,降低能源消耗顯得非常必要。

        按照GB/T 15622——2005 規(guī)定[1],液壓缸的型式檢驗(yàn)項(xiàng)目有10項(xiàng),其中耐久性試驗(yàn)消耗功率最多,是油缸試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵。

        1 油缸試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        一般油缸試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)如圖1~5所示,油缸試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)一般由被試缸子系統(tǒng)、加載缸子系統(tǒng)、檢測(cè)控制子系統(tǒng)組成;按組成模塊分供油模塊、控制閥模塊、電氣控制模塊等。

        為了滿足不同規(guī)格的油缸進(jìn)行性能測(cè)試,油缸試驗(yàn)臺(tái)需要提供不同的壓力和速度。不同的被試油缸要承受不同的液壓力,加載缸需要提供不同的加載壓力,因此在被試液壓缸支路和加載缸支路設(shè)置溢流閥調(diào)定壓力;對(duì)于速度調(diào)節(jié),加載子系統(tǒng)和被試缸子系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速或變量泵調(diào)速。

        如圖1 為國標(biāo)GB/T 15622—2005 液壓缸型式試驗(yàn)液壓系統(tǒng)原理圖[1-2],溢流閥3 調(diào)定加載缸的壓力后,差動(dòng)加載缸提供一定的負(fù)載,泵2 起補(bǔ)油作用;被試缸13的壓力由17調(diào)整,往復(fù)速度由單向節(jié)流閥20、21調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)簡單實(shí)用,但節(jié)流調(diào)速發(fā)熱量大,功耗大,不宜于高速和功率大的場合。將圖1 中的節(jié)流調(diào)速改為變量泵調(diào)速,成為圖2系統(tǒng),減少功耗。

        圖1 單向節(jié)流調(diào)速液壓系統(tǒng)

        圖2 變量泵調(diào)速液壓系統(tǒng)

        對(duì)于功率大的加載缸,采取換向閥控液壓系統(tǒng),如圖3~5。

        圖3 中,泵2 和2’、16 和16’采取中高壓泵、高壓泵組合形式,可單獨(dú)供油,流量大時(shí)可雙泵供油,加載缸壓力由加載閥6調(diào)節(jié),并利用雙向整流回路[3-4]。如果需要加載側(cè)向力,由于側(cè)向力一般為被試液壓缸軸向力的10%,此力較小,可以在側(cè)向加載支路上設(shè)置減壓閥構(gòu)成減壓回路。

        上述幾種組合,采用的是節(jié)流調(diào)速,且由于泵所能直接提供的流量通常不能與油缸所需流量匹配,而是依靠溢流損失來滿足的,故該液壓系統(tǒng)總體功率損耗比較大。

        圖4 中,泵2 和13 采取中高壓變量泵,利用比例閥和變量泵一起調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量——容積節(jié)流調(diào)速,由于容積節(jié)流調(diào)速?zèng)]有溢流損失,效率高,速度穩(wěn)定性好,調(diào)整范圍大,且能準(zhǔn)確控制油缸速度[5-6]。

        圖3 具有側(cè)向加載的液壓系統(tǒng)

        圖4 比例閥控液壓系統(tǒng)

        功率大,特別是功耗及發(fā)熱量大時(shí),應(yīng)采取圖5所示具有功率回收的液壓系統(tǒng)[7]。當(dāng)截止閥13關(guān)閉時(shí),泵2、2’獨(dú)立向加載缸供油,壓力由溢流閥4、5調(diào)節(jié)。當(dāng)截止閥13打開時(shí),進(jìn)行功率回收,此時(shí)有兩種情況:(1)若截止閥7 關(guān)閉,泵17、17’向被試缸和加載缸有桿腔供油,泵17、17’壓力由溢流閥15 調(diào)節(jié);(2)若截止閥7 打開,泵2、2’、17、17’聯(lián)合向兩缸供油,此時(shí)截止閥14關(guān)閉,系統(tǒng)壓力由溢流閥4、5調(diào)節(jié)(系統(tǒng)壓力還可設(shè)置多級(jí)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)),這種情況下,可提供最大流量。

        圖5 具有功率回收的液壓系統(tǒng)

        該組合一般采取中低壓變量泵與高壓泵組合形式,也可采取三泵組合,分別為低壓泵、中高壓泵和高壓泵,變量泵為系統(tǒng)提供主要油液,有恒壓泵和恒流泵;高壓泵作補(bǔ)油之用。

        此外,有些油缸液壓系統(tǒng),在主高壓回路中設(shè)置蓄能器,以減少系統(tǒng)壓力脈動(dòng),提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

        2 結(jié)論

        根據(jù)油缸規(guī)格、負(fù)載和運(yùn)行速度不同,設(shè)計(jì)不同的試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng),選擇不同的供油方式,做到能源與負(fù)載功率匹配,降低功率損耗,同時(shí)提高系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。

        [1]GB/T 15622-2005.液壓缸試驗(yàn)方法[S].

        [2]彭熙偉.液壓缸綜合性能試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),2011(11):93-94.

        [3]張新,陳尚兵.油缸試驗(yàn)臺(tái)的液壓系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)械,2010,2(31):115-117.

        [4]張立軍,劉克銘.液壓缸試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓,2008,12(36):110-112.

        [5]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)·液壓傳動(dòng)與控制:第5版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

        [6]王春行.液壓控制系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

        [7]紀(jì)躍波,張飛.高壓高速液壓缸耐久性試驗(yàn)功率回收節(jié)能技術(shù)[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào),2010,3 (14):63-67.

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