王艷華，吳 松，黃 興，張益華，李世龍

(1.海軍潛艇學(xué)院，山東 青島 266199；2.海軍92196部隊(duì)，山東 青島 266011；3.海軍92730部隊(duì)，海南 三亞 572016)

液壓傳動(dòng)和控制技術(shù)在現(xiàn)代船舶上的廣泛應(yīng)用，使船舶的自動(dòng)化程度不斷提高[1]。但隨著液壓系統(tǒng)工作時(shí)間的延長(zhǎng)，系統(tǒng)和設(shè)備的故障也越來越多，給液壓設(shè)備的使用和管理人員的工作帶來一些不利影響[2-3]。液壓系統(tǒng)中存在大量的閥件如截止閥、球閥、蝶閥、換向閥等，隨著工作時(shí)間延長(zhǎng)，可能會(huì)發(fā)生漏泄、無(wú)法開關(guān)、無(wú)法換向等問題，需要管理人員進(jìn)行維修[4]。為提高管理人員的維修能力，設(shè)計(jì)一種開關(guān)/換向閥件維修檢測(cè)臺(tái)以檢驗(yàn)閥件維修效果[5]，并將其投入工作實(shí)踐。

1 檢測(cè)臺(tái)功能

檢測(cè)臺(tái)的設(shè)置條件為：閥件的耐壓測(cè)試壓力不低于20 MPa；額定流量8 L/min。根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、系統(tǒng)閥件類型和維修訓(xùn)練需求，檢測(cè)臺(tái)主要用于測(cè)試以下閥件的耐壓與密封性：DN15～DN50多通徑截止閥、球閥、蝶閥，以及DN10～DN32多通徑換向閥。

2 檢測(cè)臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)液壓系統(tǒng)閥件的維修檢測(cè)試驗(yàn)要求，確定液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：采用模塊化、集成化的設(shè)計(jì)理念，主要包括被試閥件的系統(tǒng)回路、安全溢流回路、液壓油源和換向控制閥塊4部分，其組成和工作原理如圖1所示。

1-液壓油箱；2-液位液溫計(jì)；3-空氣濾清器；4-液壓泵；5-安全溢流閥塊；6-電磁換向閥；7-開關(guān)閥件測(cè)試塊(預(yù)留多通徑連接塊)；8-閥件測(cè)試接頭；9-換向閥測(cè)試塊(預(yù)留多通徑連接塊)；10-換向控制油路塊；11-吸油濾器；12-截止閥圖1 檢測(cè)臺(tái)液壓系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖

檢測(cè)臺(tái)液壓系統(tǒng)為一個(gè)不帶蓄能器的開式液壓系統(tǒng)。油箱作為系統(tǒng)中液壓油的存儲(chǔ)設(shè)備，液壓泵作為檢測(cè)臺(tái)的壓力源，它們共同構(gòu)成了液壓系統(tǒng)的液壓油源。

為完成檢測(cè)臺(tái)對(duì)各類閥件的耐壓檢測(cè)，同時(shí)保證液壓系統(tǒng)和檢測(cè)臺(tái)的安全，專門設(shè)置安全溢流閥塊，通過管路與系統(tǒng)和油箱連接，形成安全溢流回路，在系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值時(shí)使液壓油回至油箱。

根據(jù)各類閥件的控制功能和結(jié)構(gòu)特征可以確定：截止閥、球閥和蝶閥可共用1套測(cè)試系統(tǒng)和相應(yīng)閥端接口，而換向閥應(yīng)單獨(dú)設(shè)置1套系統(tǒng)和閥端接口。因此，為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，針對(duì)截止閥、球閥和蝶閥設(shè)置1套液壓系統(tǒng)回路，并設(shè)置1套DN15～DN50的變徑測(cè)試塊作為閥端接口；針對(duì)換向閥設(shè)置1套液壓系統(tǒng)回路，并設(shè)置1套DN10～DN32多通徑變徑測(cè)試塊作為閥端接口。

根據(jù)測(cè)試需要，為實(shí)現(xiàn)分別向2套測(cè)試系統(tǒng)回路供油，專門設(shè)置1套換向控制閥塊。

3 檢測(cè)臺(tái)外形設(shè)計(jì)

3.1 外形尺寸設(shè)計(jì)

1)根據(jù)待檢閥件設(shè)計(jì)工作部位尺寸。待檢閥件有2類：一類是DN15～DN50多通徑截止閥、球閥和蝶閥，另一類是DN10～DN32多通徑換向閥。根據(jù)檢測(cè)功能需要，這2類閥件分別設(shè)置檢測(cè)區(qū)域。這2類閥件的外形尺寸所需空間的平面尺寸約為500 mm×400 mm，故考慮到操作空間需求，2部分檢測(cè)臺(tái)工作部位的平面尺寸均可設(shè)計(jì)為600 mm×500 mm。

2)根據(jù)選用的液壓元件設(shè)計(jì)外形尺寸。檢測(cè)功能要求液壓元件的工作壓力較高，不低于20 MPa；但工作時(shí)的液壓油流量要求卻不大，僅為8 L/min。因此，系統(tǒng)中的液壓泵、過濾器、閥塊、控制閥等元器件的耐壓要高而外形尺寸要盡量小。擬選用5MCY14-1B型柱塞泵、Y132M1-65B型電動(dòng)機(jī)、WU-25X180-J型吸油濾器、YJZQ-J10W型球閥、4WE6G61/CG24Z型換向閥等元器件，并定制溢流閥塊和接口轉(zhuǎn)換塊。

同時(shí)，考慮到檢測(cè)臺(tái)連續(xù)工作時(shí)間不超過2 h，液壓油的溫升不會(huì)太高，故油箱尺寸亦可盡量減小，容積擬定為180 L，其長(zhǎng)×寬×高尺寸為：600 mm×500 mm×600 mm。

3)根據(jù)操作空間需求設(shè)計(jì)外形尺寸。檢測(cè)臺(tái)放置于液壓系統(tǒng)操作和維修的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)出門口尺寸和室內(nèi)操作空間有限，故檢測(cè)臺(tái)外形尺寸應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)室進(jìn)出需求和操作空間要求。

綜上考慮，檢測(cè)臺(tái)的外形尺寸如下：最大長(zhǎng)度≤1 300 mm；最大寬度≤700 mm；最大高度≤1 550 mm。

3.2 移動(dòng)需求設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)室設(shè)備眾多、空間有限。為盡量少占用空間和方便使用，使用檢測(cè)臺(tái)時(shí)，可將其移出并放置于操作訓(xùn)練位置，停止使用時(shí)可將其移走。為此，檢測(cè)臺(tái)底部設(shè)置4～6只帶剎車的萬(wàn)向輪。

3.3 整體布局設(shè)計(jì)

1)上半部分設(shè)計(jì)。檢測(cè)臺(tái)上半部分為操作顯示區(qū)域，主體結(jié)構(gòu)為支架—平板式。主要包括閥件檢測(cè)區(qū)域、儀表顯示區(qū)域、控制與顯示面板區(qū)域、系統(tǒng)調(diào)壓區(qū)域、系統(tǒng)管路與閥件布置區(qū)域和照明區(qū)域6部分，如圖2所示。

圖2 檢測(cè)臺(tái)上半部分布局簡(jiǎn)圖

(1)閥件檢測(cè)區(qū)域。水平布置。設(shè)置一個(gè)操作平臺(tái)，分左右2部分：左側(cè)為截止閥、球閥和蝶閥等開關(guān)閥件檢測(cè)區(qū)，右側(cè)為換向閥件檢測(cè)區(qū)。為檢測(cè)不同通徑的閥件，每個(gè)檢測(cè)區(qū)均設(shè)置有不同通徑的閥端接口轉(zhuǎn)換塊或接口。為便于收集操作過程中漏出的液壓油，操作平臺(tái)設(shè)有若干直徑為5 mm的小孔，并在平臺(tái)下方設(shè)置集油槽和集油池。為進(jìn)一步拓展檢測(cè)臺(tái)功能以適應(yīng)后續(xù)教學(xué)需要，專門預(yù)留有相應(yīng)接口。

(2)儀表顯示區(qū)域。布置在立板右上部分，共設(shè)置3塊儀表，分別顯示系統(tǒng)壓力和2個(gè)檢測(cè)區(qū)域供油壓力。為便于更換儀表，每塊儀表下方設(shè)置1個(gè)儀表閥。

(3)控制與顯示面板區(qū)域。布置在立板左上部分，主要包括液壓泵的啟?？刂婆c顯示、換向閥選擇控制、照明控制及系統(tǒng)超壓報(bào)警等內(nèi)容。

(4)系統(tǒng)調(diào)壓區(qū)域。布置在立板中間區(qū)域下部，設(shè)置一個(gè)手動(dòng)調(diào)壓閥塊，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油壓力大小。

(5)系統(tǒng)管路與閥件布置區(qū)域。布置在立板背面，主要設(shè)置檢測(cè)臺(tái)液壓油管路、換向閥和手動(dòng)球閥等相應(yīng)的控制閥件。

(6)照明區(qū)域。布置在立板的頂端。在立板頂端設(shè)置一塊平板，并在平板上設(shè)置2只照明燈，需要時(shí)可為檢測(cè)臺(tái)提供照明。

2)下半部分設(shè)計(jì)。下半部分為油箱、液壓泵、安全溢流閥塊等主要元器件布置區(qū)域，主體結(jié)構(gòu)為箱體式。

(1)油箱。油箱靠右側(cè)布置，外部設(shè)有油溫-液位計(jì)和檢查口，內(nèi)部設(shè)置吸油濾器，下部設(shè)置一個(gè)放油閥，底部設(shè)置一個(gè)排污閥。

(2)液壓泵。液壓泵機(jī)組靠左側(cè)布置。為使液壓泵吸油順暢，將其布置在底板上，其吸油口位置低于油箱液位。

(3)安全溢流閥塊。布置在油箱頂部，與系統(tǒng)調(diào)壓閥塊共同作用，保證系統(tǒng)的供油壓力和系統(tǒng)安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

將檢測(cè)臺(tái)投入教學(xué)訓(xùn)練使用，并根據(jù)設(shè)計(jì)功能逐項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試、檢驗(yàn)，結(jié)果如下。

1)檢測(cè)臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)修后和新生產(chǎn)的截止閥、球閥、蝶閥和換向閥的耐壓與密封性檢測(cè)功能。

2)檢測(cè)臺(tái)預(yù)留有相應(yīng)接口，可進(jìn)一步拓展功能，教學(xué)訓(xùn)練適應(yīng)性好。

3)檢測(cè)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、合理、經(jīng)濟(jì)性好，具有較高的推廣價(jià)值。