楊志平

【摘要】液壓傳動(dòng)作為一門新的技術(shù)，它是以液壓油作為工作介質(zhì)依靠液體的壓力能來(lái)傳遞信號(hào)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式。相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)，它具有傳動(dòng)工作平穩(wěn)、傳動(dòng)裝置的控制調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速并且調(diào)速范圍大、傳動(dòng)裝置的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)和避免系統(tǒng)中局部溫度過(guò)高等優(yōu)點(diǎn)，成為現(xiàn)代化生產(chǎn)中的一門重要技術(shù)。由于液壓傳動(dòng)的各個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所以在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中都得到了廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】能量回收；液壓傳動(dòng)；液壓泵

液壓泵和液壓馬達(dá)在液壓系統(tǒng)中作為能量轉(zhuǎn)換的液壓元器件，前者是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體的壓力能，屬于液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，被認(rèn)為是液壓系統(tǒng)的“心臟”，泵和馬達(dá)作為液壓系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，它們性能的好壞直接決定著整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況。液壓泵和液壓馬達(dá)試驗(yàn)系統(tǒng)是檢驗(yàn)這些重要元件的測(cè)試裝置，它的測(cè)試結(jié)果對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能有巨大的影響

一、液壓試驗(yàn)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

在早期液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)試方法主要采用傳統(tǒng)儀表和人工的測(cè)試方法，依靠操作員進(jìn)行人工讀數(shù)、手工繪圖、計(jì)算等，需要完成的任務(wù)較多，非常不方便。在試驗(yàn)過(guò)程中，操作員通過(guò)模擬記錄儀上的實(shí)驗(yàn)曲線讀取并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線或數(shù)據(jù)計(jì)算處理得到液壓元件的實(shí)際性能。這種試驗(yàn)系統(tǒng)控制部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、故障率高且故障排除難度大，并且測(cè)試部分需要多種儀器、儀表，對(duì)操作員的技術(shù)水平有一定要求，同時(shí)操作人員參與的工作量較大，加上測(cè)試時(shí)的隨機(jī)因素，所以很難保證得到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、液壓傳動(dòng)技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷研究進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外對(duì)液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的研究也取得了巨大的進(jìn)步，在液壓試驗(yàn)領(lǐng)域中出現(xiàn)了一門新興的綜合技術(shù)——計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)（Computer Aided Test）簡(jiǎn)稱 CAT。該技術(shù)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓試驗(yàn)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，利用計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液壓試驗(yàn)臺(tái)的數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)和管理。按照液壓泵、液壓馬達(dá)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)條件，實(shí)時(shí)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如壓力、流量、轉(zhuǎn)速、扭矩等，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理、分析、計(jì)算并輸出結(jié)果。在試驗(yàn)過(guò)程中計(jì)算機(jī)還可以根據(jù)數(shù)據(jù)反饋，實(shí)時(shí)精確的控制試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。這樣從根本上改變了傳統(tǒng)模擬采集手工計(jì)算的試驗(yàn)方式，為標(biāo)稱元器件的性能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

在國(guó)外，由于液壓技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)起步較早、發(fā)展較快，其液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的性能也相對(duì)較高，其液壓計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)發(fā)展的也比較快，并且很多液壓公司已經(jīng)把液壓CAT技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)定型和生產(chǎn)檢驗(yàn)。美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本等在液壓CAT技術(shù)方面已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究，這些國(guó)家的液壓CAT系統(tǒng)采用高效頻段較寬的傳感器，利用先進(jìn)的應(yīng)變單元和數(shù)據(jù)采集處理模塊。相比于國(guó)外，國(guó)內(nèi)對(duì)液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的研究較晚，其液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的性能相對(duì)于國(guó)外的也較差些。但是由于當(dāng)時(shí)我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的局限性，該試驗(yàn)臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)處理及測(cè)試的精確性都有很大的誤差。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)許多高等院校和液壓科研單位對(duì)液壓測(cè)試技術(shù)不斷進(jìn)行研究工作，直到20世紀(jì)80年代研究出一些性能較高的液壓計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試系統(tǒng)，并且得到一定程度的應(yīng)用。

二、液壓試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

液壓泵和液壓馬達(dá)作為液壓系統(tǒng)的核心元件，二者的性能好壞直接影響著整個(gè)液壓系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。由于二者的工作環(huán)境一般較為惡劣，工作強(qiáng)度一般較大，故在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中較易出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障后的檢修和檢修后的性能驗(yàn)證就顯得尤為重要。因此，目前國(guó)內(nèi)外大部分液壓試驗(yàn)臺(tái)是針對(duì)液壓泵或液壓馬達(dá)的，其中一部分是只能進(jìn)行單種液壓元件試驗(yàn)的試驗(yàn)臺(tái)，如液壓泵試驗(yàn)臺(tái)，液壓馬達(dá)試驗(yàn)臺(tái)或者液壓缸試驗(yàn)臺(tái)，另一部分是可以進(jìn)行多種液壓元器件試驗(yàn)的綜合試驗(yàn)臺(tái)。

目前國(guó)內(nèi)外的大部分液壓系統(tǒng)油路部分根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，并且試驗(yàn)臺(tái)架部分也取得了一定研究成果，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和液壓技術(shù)的不斷進(jìn)步研究發(fā)現(xiàn)大部分液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)原理和工作性能還有很大的改進(jìn)空間。隨著液壓技術(shù)向著集成化、復(fù)合化、數(shù)字化、小型化的發(fā)展，各種新的液壓元器件的得到不斷研發(fā)，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜化。試驗(yàn)這些新型的元件要求性能較高的試驗(yàn)系統(tǒng)，然而傳統(tǒng)的試驗(yàn)方式已經(jīng)達(dá)不到試驗(yàn)的條件，所以，推出新型的液壓試驗(yàn)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

三、改進(jìn)方案

近年來(lái)，結(jié)合液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和世界能源短缺問題，新型的液壓試驗(yàn)系統(tǒng)將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的改進(jìn)：

（1）減小試驗(yàn)系統(tǒng)自身能量損失

在進(jìn)行液壓元件試驗(yàn)過(guò)程中伴隨著能量的轉(zhuǎn)換，即由液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或有機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，大部分液壓系統(tǒng)自身能量損失都分布在這樣的環(huán)節(jié)上。試驗(yàn)過(guò)程中不可避免的存在液壓沖擊和流量脈動(dòng)，選擇適當(dāng)?shù)穆?lián)接裝置可以降低壓力沖擊和流量泄漏，從而減小能量損失。

（2）液壓試驗(yàn)臺(tái)采用能量回收的方式

液壓試驗(yàn)臺(tái)采用能量回收的方式進(jìn)行液壓元件的試驗(yàn)是節(jié)能效果比較顯著的一種試驗(yàn)方式。這種方式解決了傳統(tǒng)的試驗(yàn)方式采用節(jié)流閥或溢流閥加載導(dǎo)致油液溫度上升過(guò)快，難以進(jìn)行連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的壽命試驗(yàn)的缺點(diǎn)。能量回收試驗(yàn)系統(tǒng)可以使大部分能量循環(huán)利用，很大程度上降低了試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)熱和減小了試驗(yàn)過(guò)程中能耗、成本。因此，能量回收型液壓試驗(yàn)系統(tǒng)將具有很大的發(fā)展前景。

（3）液壓試驗(yàn)系統(tǒng)控制方式數(shù)字化、智能化、比例化

近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、液壓傳動(dòng)技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的不斷研究進(jìn)步，計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，逐漸取代了傳統(tǒng)的手工測(cè)試的方法。實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用了液壓CAT技術(shù)，極大地提高了測(cè)試系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和整體測(cè)試水平，提高了測(cè)試效率。同時(shí)液壓試驗(yàn)臺(tái)引入電液比例技術(shù)、變頻裝置使液壓試驗(yàn)系統(tǒng)的整體性能有了很大的改善，也實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)化。傳統(tǒng)的液壓試驗(yàn)臺(tái)由于采用模擬儀表，功能單一，可靠性、準(zhǔn)確性、實(shí)用性較差，測(cè)試精度也較低。測(cè)試設(shè)備將會(huì)隨著液壓CAT技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展而進(jìn)化，將會(huì)具有測(cè)量精度高、測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、測(cè)試效率高和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)試等特點(diǎn)。

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