王俊濤 玄春青 蒲莉萍

摘 要：簡要介紹液壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置原理、特性等。依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)特性確定了動(dòng)力系統(tǒng)方案，在對(duì)液體泵特性分析的基礎(chǔ)上選擇了滿足要求的液體泵并設(shè)計(jì)了并聯(lián)式泵組結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：液壓油；流量標(biāo)準(zhǔn)裝置；螺桿泵；離心泵

引言

流量標(biāo)準(zhǔn)裝置主要用于流量計(jì)性能的測試，復(fù)現(xiàn)流量量值，并最終溯源到國家的基本量基準(zhǔn)。動(dòng)力系統(tǒng)是液體裝置的核心部件，其運(yùn)行狀態(tài)將直接影響裝置的性能[1][2]。潤滑油作為各液壓系統(tǒng)動(dòng)作傳遞介質(zhì)在民用、航空、航天等相關(guān)工業(yè)設(shè)備中都有廣泛應(yīng)用，以航空液壓油為介質(zhì)的流量計(jì)數(shù)量非常之大，類型多種多樣。不斷建立各種特性的液壓油流量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為趨勢。

本文以我站所研制某液壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為基礎(chǔ)，根據(jù)其特性及要求，設(shè)計(jì)其動(dòng)力系統(tǒng)。此動(dòng)力系統(tǒng)具有較好的可移植性，設(shè)計(jì)方法對(duì)以期對(duì)液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)加工及使用具有一定的指導(dǎo)意義。

1 裝置介紹

1.1 裝置主要技術(shù)指標(biāo)

（1）變溫范圍：（-20～80）℃；

（2）溫控精度：±1℃；

（3）流量范圍：（0.1～40）m3/h；

（4）不確定度（k=2）：0.05%。

1.2 裝置基本原理

液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置按原理主要分為，靜態(tài)質(zhì)量法、靜態(tài)容積法、動(dòng)態(tài)質(zhì)量法、動(dòng)態(tài)容積法、體積管等，無論哪種原理，性能良好的動(dòng)力源，穩(wěn)定的流場是他們共同的要求。本裝置采用靜態(tài)質(zhì)量法原理，其原理框圖如圖1所示。裝置主要由儲(chǔ)油箱，油泵，穩(wěn)壓罐，被檢表，換向器，衡器以及閥門管路等其它附件組成[1][2][3]。存儲(chǔ)箱為系統(tǒng)供應(yīng)油液和接收回流油液，油泵為系統(tǒng)介質(zhì)流動(dòng)提供動(dòng)力，穩(wěn)壓罐起到穩(wěn)壓作用，溢流閥溢流穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)，換向器控制流體方向，衡器稱量介質(zhì)重量。

圖1 裝置原理圖

2 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 方案

在液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要作用是為裝置提供穩(wěn)定的動(dòng)力，它是機(jī)械部分的主要組成部分。它將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)等）輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，驅(qū)動(dòng)流體介質(zhì)在整個(gè)裝置內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。

從設(shè)計(jì)指標(biāo)看，本裝置流量范圍較大，且具有變溫試驗(yàn)功能。依據(jù)其自身特點(diǎn)及靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的要求，本裝置選用液體泵結(jié)合變頻調(diào)速器穩(wěn)作為裝置動(dòng)力系統(tǒng)。

2.2 泵的選擇

實(shí)際應(yīng)用中，泵的種類多種多樣，按原理主要分為：容積式泵、葉輪式泵、噴射式泵等。液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的主要要求是流量、壓力穩(wěn)定，額定流量可達(dá)裝置設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，本裝置亦要求泵能夠滿足變溫需要。

離心泵是葉輪式原理泵，依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力帶動(dòng)液體轉(zhuǎn)動(dòng)，并將其甩出，從而達(dá)到輸送液體的目的。其主要特點(diǎn)有：流量范圍大；流量和壓力都比較穩(wěn)，無波動(dòng)；調(diào)節(jié)和維修容易，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和遠(yuǎn)距離操作，因此購置和修理費(fèi)用都較低廉；離心泵在起動(dòng)前需先灌泵或用真空泵將泵內(nèi)空氣抽出。液體粘度對(duì)泵的性能影響較大，當(dāng)液體粘度增加時(shí)，泵的流量、揚(yáng)程、吸程和效率都會(huì)顯著地降低；離心泵在小流量高揚(yáng)程的情況下應(yīng)用受到一定的限制.因?yàn)樾×髁侩x心泵泵體流道很窄，制造困難，同時(shí)效率也很低[4][5]。

螺桿泵是一種依靠泵體與螺桿所形成的嚙合空間容積變化和移動(dòng)來輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵。螺桿泵按螺桿數(shù)目分為單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵等。其主要特點(diǎn)有：壓力和流量范圍寬闊；運(yùn)送液體的種類和粘度范圍寬廣；吸入性能好，具有自吸能力；.流量均勻連續(xù)，振動(dòng)小，噪音低；與其它回轉(zhuǎn)泵相比，對(duì)進(jìn)入的氣體和污物不太敏感；結(jié)構(gòu)堅(jiān)實(shí)，安裝保養(yǎng)容易[4][5]。

根據(jù)裝置要求及以上所介紹泵的特點(diǎn)，本裝置選擇離心泵和螺桿泵并聯(lián)使用。離心泵主要用于常溫、高溫狀態(tài)，在滿足系統(tǒng)要求的情況下有效降低成本。螺桿泵選用單螺桿泵，螺桿泵主要在低溫粘度較大時(shí)使用，液壓油粘度受溫度影響較大，低溫時(shí)粘度較大，螺桿泵能夠很好滿足低粘度下對(duì)介質(zhì)的輸送，同時(shí)，通過控制轉(zhuǎn)速能夠滿足微小流量要求，單螺桿泵體積相對(duì)較小，同時(shí)亦可滿足裝置需要。

為了滿足系統(tǒng)需要，本裝置動(dòng)力系統(tǒng)由三個(gè)相互獨(dú)立的動(dòng)力裝置組成，每個(gè)動(dòng)力裝置主要由液壓泵、電機(jī)、變頻器等組成。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，液壓泵、交流電機(jī)作為整體選擇的。根據(jù)前文本裝置設(shè)計(jì)參數(shù)及要求，為本裝置選擇兩臺(tái)離心泵，一臺(tái)螺桿泵。具體類型、參數(shù)等信息列于表1中。

表1 泵參數(shù)

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

以上對(duì)本液壓油裝置動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了分析選擇，動(dòng)力系統(tǒng)由三個(gè)相互獨(dú)立的動(dòng)力裝置組成，包括兩臺(tái)離心泵，一臺(tái)螺桿泵，要求它們可以分別單獨(dú)使用，根據(jù)要求，設(shè)計(jì)并聯(lián)式結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置原理圖

多臺(tái)泵并聯(lián)安裝，吸油口分別與油箱相連（此處不考慮過濾要求），每臺(tái)泵的出油口安裝一個(gè)單項(xiàng)閥，而后分別與穩(wěn)壓罐相連。單向閥保證其所串聯(lián)泵不工作時(shí)，油液不會(huì)通過其安裝管路回流。

3 結(jié)束語

簡要介紹了液壓油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點(diǎn)及對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的要求，確定了泵加穩(wěn)壓罐的動(dòng)力系統(tǒng)方案。根據(jù)裝置特點(diǎn)及不同泵的特定，分別對(duì)常溫、高溫、大流量選擇了離心泵，低溫、小流量選擇了螺桿泵。并設(shè)計(jì)了并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，保證每臺(tái)泵可單獨(dú)使用。經(jīng)實(shí)際檢測分析，本動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠很好滿足裝置設(shè)計(jì)需要。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇彥勛，梁國偉，盛健.流量計(jì)量與測試（第二版），北京.中國計(jì)量出版社，2007.

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，JJG164-2000，《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置國家計(jì)量檢定規(guī)程》，北京，中國計(jì)量出版社，2000.

[3]王池，王自和，張寶珠，孫淮清.《流量測試技術(shù)全書》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[4]成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-液壓傳動(dòng)》.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[5]冀宏，楊華勇，楊叔子等.《液壓氣壓傳動(dòng)與控制》.湖北 華中科技大學(xué)出版社 （2009-09出版） .

[6]范存德.《液壓技術(shù)手冊(cè)》.遼寧.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

作者簡介：王俊濤（1981.6-），男，河南開封，碩士研究生，工程師，主要研究方向：流量計(jì)量。