都志剛

摘 要：由于液壓元件的工作性能需要試驗(yàn)臺(tái)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)臺(tái)性能的好壞將直接關(guān)系到產(chǎn)品性能的優(yōu)劣。本文主要針對(duì)液壓試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括電機(jī)、液壓泵與底座的連接以及乳化液箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵字：液壓元件；試驗(yàn)臺(tái)；乳化液箱

1.引言

當(dāng)前，煤礦安全問(wèn)題越來(lái)越突出，煤礦液壓支架的工作可靠性對(duì)煤炭的安全生產(chǎn)非常重要，而液壓支架用閥是其核心控制元件，因此對(duì)其性能有很高的要求。由于液壓元件的工作性能需要試驗(yàn)臺(tái)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)臺(tái)性能的好壞將直接關(guān)系到產(chǎn)品性能的優(yōu)劣。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，由于其在數(shù)據(jù)采集、處理方面突出的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，液壓試驗(yàn)臺(tái)越來(lái)越多地與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起。

利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助測(cè)試的液壓試驗(yàn)臺(tái)即CAT試驗(yàn)臺(tái)，可以檢測(cè)液壓閥、液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸等單種或多種液壓元件，并且采用計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）系統(tǒng)，可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理，可保證較高的測(cè)試精度和實(shí)時(shí)性，方便地對(duì)傳感器進(jìn)行非線(xiàn)性標(biāo)定補(bǔ)償，而且能夠?qū)崿F(xiàn)人工所無(wú)法完成的任務(wù)，即對(duì)元件進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試。本文主要對(duì)CAT液壓元件試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括電機(jī)、液壓泵與底座的連接以及乳化液箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.電機(jī)、液壓泵與底座的連接設(shè)計(jì)

2.1液壓泵的安裝方式

液壓泵裝置主要包括不同類(lèi)型的液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其聯(lián)軸器等。其安裝方式分為立式和臥式兩種。

（1）立式安裝。將液壓泵和與之相連的油管放在液壓油箱內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)型式緊湊、美觀(guān)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸可以得到能保證，吸油條件好，漏油可直接回液壓箱，并節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，散熱條件不好。

2）臥式安裝。液壓泵及管道都安裝在液壓箱外面，安裝維修方便，散熱條件好，但有時(shí)電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度不易保證。

2.2 電動(dòng)機(jī)與液壓泵的連接方式

電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式和支架法蘭式。

（1）法蘭式。液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤(pán)電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。

（2）支架式。液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠直接的底面與底板相連，再與帶底座的電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于保證同軸度比較困難（電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度≤0.05mm）。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的震動(dòng)，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。

（3）法蘭支架式。電動(dòng)機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上。它的特點(diǎn)是大底板不用加工，安裝方便，電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤(pán)上的止口來(lái)保證。

為避免安裝時(shí)產(chǎn)生同軸度誤差帶來(lái)的不良影響，常采用帶有彈性的聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器可以選用零件手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，也可以自行設(shè)計(jì)。為增加電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接剛性，避免產(chǎn)生共振，可以把液壓泵和電動(dòng)機(jī)先安裝在剛性較好的底板上使其成為一體，然后底板加墊再裝到液壓油箱蓋上。

本試驗(yàn)臺(tái)采用法蘭支架式安裝，其機(jī)械結(jié)構(gòu)聯(lián)接如圖1所示：

3.乳化液箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1乳化液箱有效容積的確定

乳化液箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按照壓力范圍來(lái)考慮。乳化液箱的有效容積V可以概略的確定為：

在低壓系統(tǒng)中（P≤2.5MPa）可?。?/p>

q——液壓泵額定流量。

應(yīng)當(dāng)注意，設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分油液會(huì)因?yàn)橹亓ψ饔枚骰厝榛合洹榱朔乐褂鸵簭娜榛合渲幸绯?，乳化液箱中液壓油位不能太高，一般不?yīng)超過(guò)液壓油箱高度的80%。本試驗(yàn)臺(tái)乳化液箱V取1355L。

3.2乳化液箱的外形尺寸

乳化液箱的有效容積確定后，需設(shè)計(jì)箱體的外形尺寸，一般的尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為1：1：1或?yàn)?：2：3。為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將箱體的容量予以增大。參照BEX系列液壓油箱外形尺寸，選擇BEX-800油箱，長(zhǎng)寬高分別為1600、1100、770（mm）。

3.3乳化液箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在一般設(shè)備中，乳化液箱多采用鋼板焊接的分離式油箱。

（1）隔板

1）作用。增加乳化液循環(huán)時(shí)間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)整溫度，吸收乳化液壓力的波動(dòng)和防止液面的波動(dòng)。

2）安裝型式。隔板的安裝型式有很多種，可以設(shè)計(jì)成高出液面，使乳化液從隔板側(cè)面流過(guò)；還可以設(shè)計(jì)成低于液面，其高度為最低液面高度的2/3，是乳化液從隔板上方流過(guò)。

3）過(guò)濾網(wǎng)的配置。過(guò)濾網(wǎng)可以設(shè)計(jì)成將乳化液箱內(nèi)部一分為二，使吸油管與回油管隔開(kāi)，這樣乳化液可以經(jīng)過(guò)一次過(guò)濾。

（2）吸油管與回油管

1）回油管出口?；赜凸艹隹谟兄笨?、斜口、彎管直口、帶擴(kuò)散器的出口等幾種型式，斜口應(yīng)用較多，一般為45°斜口。為了防止液面波動(dòng)，可以在回油管出口裝擴(kuò)散器?；赜凸鼙仨毞胖迷谝好嬉韵拢话憔嘞涞椎木嚯x大于300mm，回油管出口絕對(duì)不允許放在液面以上。

2）回油集管。單獨(dú)設(shè)置回油管當(dāng)然是不理想的，但不得以時(shí)則應(yīng)該使用回油集管。對(duì)溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)回油集管，不要人為施加背壓。

3）泄露油管的配置。管子直徑和長(zhǎng)度要適當(dāng)，管口應(yīng)在液面之上，以避免產(chǎn)生背壓。漏油管以單獨(dú)配置為好，盡量避免與回油管集流配管的方法。

4）吸油管。吸油管前一般設(shè)置過(guò)濾器，濾油器與箱底之間的距離不小于20mm。吸油管應(yīng)插入液面以下，防止吸油時(shí)卷吸空氣或因流入箱體的乳化液攪動(dòng)液面，致使乳化液中混入氣泡。

5）吸油管與回油管的方向。為了使油液流動(dòng)具有方向性，要綜合考慮隔板、吸油管和回油管配置，盡量把吸油管和回油管用隔板隔開(kāi)。為了不使回油管的壓力波動(dòng)波及吸油管，吸油管與回油管的斜口方向應(yīng)一致，而不是相對(duì)著。

（3）防止雜質(zhì)侵入

1-緊固螺釘 2-密封墊 3-清洗口端蓋 4-放油塞 5-配電箱 6-吊鉤 7-油表 8-空氣濾清器

圖2 乳化液箱結(jié)構(gòu)示意圖

為了防止乳化液被污染，箱體應(yīng)設(shè)計(jì)成完全密封型。在結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）不要將配管簡(jiǎn)單的插入乳化液箱，這樣空氣、雜質(zhì)和水分等便會(huì)從其周?chē)目障肚秩?。同時(shí)應(yīng)盡量避免將液壓泵及馬達(dá)直接裝在乳化液箱頂蓋上。

2）在接合面上需襯入密封材料、密封膠和液態(tài)密封膠，以保證可靠的氣密性。例如，乳化液箱的上蓋可以直接焊上，也可以加密封墊進(jìn)行密封。

3）為了保證乳化液箱通大氣并凈化抽吸空氣，需配備空氣濾清器?？諝鉃V清器常設(shè)計(jì)成既能通過(guò)空氣又能加油的結(jié)構(gòu)。

本試驗(yàn)臺(tái)乳化液箱的機(jī)構(gòu)示意圖如圖2所示：

4.總結(jié)

本文以一種綜合液壓試驗(yàn)臺(tái)裝置為研究背景，對(duì)液壓試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括電機(jī)、液壓泵與底座的連接以及乳化液箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

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