摘要：本文首先闡述液壓系統(tǒng)的設(shè)計概述，然后分析了液壓支架立柱試驗臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計，最后對液壓系統(tǒng)的設(shè)計提出了建議。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng);設(shè)計;研究

1.前言

隨著科技的不斷發(fā)展，液壓系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域，人們對液壓系統(tǒng)的要求也越來越高。我國在液壓系統(tǒng)的設(shè)計上雖然有所完善，但依然存在一些問題和不足需要改進。在科技占主導(dǎo)地位的新時期，加強對液壓系統(tǒng)的設(shè)計研究，對確保液壓系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。

2.液壓系統(tǒng)的設(shè)計概述

現(xiàn)代冶金機械廣泛使用液壓裝置。冶金液壓裝置較復(fù)雜、精密，有較多的動態(tài)要求。液壓設(shè)計是一項細(xì)致繁雜的工作，設(shè)計方法的現(xiàn)代化一直為人們所關(guān)注。液壓系統(tǒng)的設(shè)計主要內(nèi)容一是液壓系統(tǒng)原理圖的擬定，包括執(zhí)行元件類型和油路類型的確定、基本回路的選擇、系統(tǒng)原理圖的繪制等方面;二是液壓系統(tǒng)設(shè)計性能的驗算與分析，主要是用以評判系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量，并加以改進和完善。

3.液壓系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 液壓支架立柱試驗的要求

目前，我國液壓支架立柱生產(chǎn)廠家對液壓支架立柱的試驗項目主要依據(jù)我國煤炭標(biāo)準(zhǔn)MT313—92《液壓支架立柱技術(shù)條件》并同時參考液壓支架立柱、千斤頂?shù)臍W洲標(biāo)準(zhǔn)EN1804—2。依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)試驗項目的要求，可確定液壓支架立柱試驗臺液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)。

3.2 液壓支架立柱試驗臺中液壓系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)兩大標(biāo)準(zhǔn)中試驗過程的動作要求，在AMEsim軟件草圖模式下。設(shè)計如圖1所示的液壓支架立柱試驗臺中液壓系統(tǒng)的仿真原理圖。

液壓系統(tǒng)工作過程分為外加載、內(nèi)加載2部分。被測油缸的退讓速度由變量泵l調(diào)定，外加載系統(tǒng)的最大工作壓力由溢流閥2及增壓缸增壓比確定，電磁換向閥3右位時加載、左位卸荷，液控單向閥4用于外加載保壓，對于被測油缸缸底強度試驗及低速退讓性試驗采用外加載增壓方式實現(xiàn)，以彌補變量泵的低速性能，電磁換向閥5的左右切換使增壓缸6產(chǎn)生高壓以滿足試驗要求：在內(nèi)加載油路，8為內(nèi)加載泵房的泵站，溢流閥9用于調(diào)定內(nèi)加載系統(tǒng)的最大工作壓力，電液換向閥l0右位對被測立柱卸荷縮回、左位初撐加載，液控單向閥11用于內(nèi)加載系統(tǒng)被測立柱的保壓，電液換向閥12左右切換驅(qū)動增壓缸13，對被測立柱增壓加載，安全閥l4在測試被測立柱退讓性項目時，用于調(diào)整立柱的測試壓力，在強度試驗中不裝安全閥。

為保持測試現(xiàn)場環(huán)境，可在立柱安全閥后加引流器，使溢流的乳化液通過引流器回到油箱。位移傳感器l7檢測出的位移變化通過PLC控制器中微分運算求得速度，與給定速度值比較后通過PID軟運算來控制變量泵的流量，壓力傳感器18記錄被測立柱的加載壓力。

3.3 液壓支架立柱試驗臺液壓系統(tǒng)的仿真

3.3.1液壓系統(tǒng)仿真參數(shù)的確定

仿真工具AMEsim，計算步長0.001s，計算精度10-7，選用標(biāo)準(zhǔn)積分器動態(tài)混合算法計算;框架剛度設(shè)定l013N/m;外加載油液黏度22cp，體積彈性模量1.7xl03MPa：內(nèi)加載乳化液黏度6cp，體積彈性模量2.1xl03MPa。被測立柱活塞直徑500mm，活塞桿直徑470mm。

3.3.2液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析

根據(jù)EN1804—2.偏心加載耐久性試驗，退讓速度100mm/min，仿真結(jié)果見圖2、圖3。

圖2中循環(huán)6000次，采用閉環(huán)PID調(diào)節(jié)變量泵流量方式加載，大約2.28s.被測立柱的壓力達(dá)到安全閥開啟壓力，此時立柱的退讓速度出現(xiàn)跳躍和微幅波動，變化量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

由圖3可以看出加載過程中壓力沒有出現(xiàn)波動，是比較理想的結(jié)果。

3.4 結(jié)論

（1）依據(jù)仿真的結(jié)果，外加載系統(tǒng)在低速時采用開環(huán)控制的方式能有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）外加載壽命試驗中，采用閉環(huán)PID控制能減少系統(tǒng)誤差、改善系統(tǒng)的響應(yīng)，降低操作人員的勞動強度。

（3）仿真分析能全面了解立柱試驗臺的各種工況，為試驗臺液壓系統(tǒng)的設(shè)計方案準(zhǔn)確性提供保障。

4.建議

（1）隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，機電液一體化技術(shù)已在液壓設(shè)備中廣泛應(yīng)用，液壓系統(tǒng)趨向復(fù)雜化，系統(tǒng)故障診斷更加困難?，F(xiàn)代液壓產(chǎn)品使用了大量的電子測控元件，這一方面提高了產(chǎn)品的性能，另一方面相對降低了液壓系統(tǒng)的維修性。由于液壓設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)中的重要程度加強，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障后，停機維修所造成的經(jīng)濟損失增大。因此，在液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中，除對關(guān)鍵的液壓元件進行適當(dāng)?shù)目煽啃詢涞耐瑫r，還應(yīng)注重產(chǎn)品整體的可維修性設(shè)計。

（2）液壓傳動技術(shù)與純機、電傳動相比具有鮮明的特點和優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。但是，液壓傳動系統(tǒng)的能量損失大、效率低，其節(jié)能問題一直受到業(yè)內(nèi)的高度重視。

5.結(jié)束語

通過對液壓系統(tǒng)的設(shè)計問題分析，進一步明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計方向。液壓系統(tǒng)的設(shè)計工作是一項復(fù)雜的工程，需要我們加強對它的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴茶秀，黃志堅.液壓系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].南方金屬，2013（8）：79-83.

[2]史紀(jì)定，嵇國光.液壓系統(tǒng)故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.

作者簡介：

高文輝（1991.08.03-），本科，邵陽學(xué)院機械系。