关键词：
液压试验（精选十篇）
液压试验 篇1
高速液压夯实机对于解决高速公路桥台、桥涵侧回填土的质量不高的问题具有非常灵活的适用性和有效性[1]。因此在国内外, 常将液压夯配置于挖掘机上, 应用于边沟, 电缆沟等采用常规压实机具难以压实处的夯实[2]。在某高速上, 对桥台锥坡, 邻近桥台台背的填方用液压夯进行了夯实。为掌握夯实效果, 我们进行了相关试验。试验包含两个部分:一是专门针对页岩填料进行的液压夯夯实影响深度和压实效果试验, 二是在试验段某原动探孔位置, 在液压振夯后再进行动探, 比较夯实效果, 其土质为含卵石粉质粘土。
2 试验结果与分析
在试验路段, 定出一块顺路线走长约5m的半幅路基, 挖出桥台背填土后, 松铺2.5m厚的页岩土, 用液压夯振夯。振动过程中, 用肉眼观侧填土表面, 当其高程不下降时, 即停止振压。对选定的试验段, 垂直路线走向方向用液压夯振压了两个循环, 每循环振压四遍;平行路线走向方向振压了一个循环, 共三遍, 至此, 填土表面高程用肉眼看不到下降。
在振压好的填土上, 分别进行了轻型动力触探试验和不同深度的密度裁定, 密度测定采用灌砂法。轻型触探试验共测了三个测点密度测定的分层厚度为加20cm。
通过试验, 得到了表1和表2所示的不同深度触探锤击数和不同深度密度测定结果, 以及根据这终结果绘出的锤击数N和压实度随深度的变化图 (图1、图2) 。
由表2数据可见, 当深度大于60cm时, 其压实度小于80%。填土厚度分别为60cm、40cm时, 压实度分别仅为85.2%和90.9%。
北段的试验安排在CQI合同段K4+877.6桥桥背填方K7+975处和CQ2合同段K12+520桥桥背填方K14+290处, 这两处在采用液压夯振压前已进行过动力触探, 在振压后进行测定时, 发现K4+875处和K13+290处分别在原路基表明加填了2.3m和0.6m的砂卵石, 两处在振压后测定的63.skg动力触探锤击试验结果如表3和表4所示, 表中仅按0.5m间隔列出了试验数据。
将原有动探结果和振压后相同层位的结果相比, 得出:
a.K4+875处, 原探孔0~0.5m范围内, 填土压缩模量有明显提高, 平均锤击数为7.25击, 压缩模量13.34MPa, 而原探孔的平均锤击数为2.69击, 压缩模量为5.31MPa;0.5m~1.0m范围内, 填土压缩模量有较大提高, 平均锤击数为4.66击, 压缩模量8.58MPa, 原探孔的平均锤击数为2.69击, 压缩模量为5.31MPa, 1.0m以下坡土无明显变化, 平均锤击数为2.85击, 压缩模量为5.58MPa, 原探孔的平均锤击数为z.69击, 压缩模盘为5.31MPa。
b.K13+290处, 原探孔0~0.4m范围内, 较振压前有较明显变化, 平均锤击数为5.73击, 压缩模受10.36MPa, 而原探孔的平均锤击数为2.40击, 压缩模量为4.83MPa:0.9m以下无明显变化, 平均锤击数为2.40击, 压缩模量为4.83MPa.原探孔的平均锤击数为2.42击, 压缩模量为4.61MPa。
3 结论
由两个路段的试验结果, 可综合得出如下的结论与建议:
a.无论是页岩还是粉质粘土, 液压夯的振压影响深度不超过100cm, 当深度超过60cm时, 振压效果明显减弱。
b.用液压夯振压路基, 当填土厚度不超过40cm时, 其压实度可望达到路基90区和93区要求;当填土厚度不超过20cm时, 则可望达到路基95区要求。
c.液压夯应用于桥台背等普通压路机不易或不便压实的小区域填土压实是可行的, 但应注意填料厚度、粒径、含水量和振压遍数的控制, 要达到90区压实要求, 填料松铺厚度不宜大于50cm;达到93区压实要求, 填料松铺厚度不宜大于30cm;达到95区压实要求, 填料松铺厚度不宜大于25cm, 振压遍数不宜小于8遍。
d.当压实范围太大时, 采用液压夯压实不经济。
参考文献
[1]陈基灿.高速液压夯实机技术在韶赣高速公路涵洞台背填料夯实补强的工程应用[J].交通世界 (建养.机械) , 2009, (8) .
工作总结-液压试验中心建设项目 篇2
集美大学（轮机工程学院）液压试验中心建设项目（一期）
工作总结报告
一、基本情况
集美大学（轮机工程学院）液压试验中心建设项目于2002年7月立项，旨在提高我院的总体科研和教学水平，在兼顾轮机工程专业新增陆上方向-物流装备技术及应用以及诚毅交通运输专业新增方向-物流工程专业需要的同时，为硕士点的申报及硕士研究生培养做好硬件的准备。项目拟分两期建设，该次验收为一期工程，资金来源为2002年省长基金，经过方案论证及市场调研，于2003年1月10日与厦门海德科液压机械设备有限公司签订技术开发合同，合同金额95万元人民币，合同开发期为130天。详见附件一“集美大学轮机工程学院关于液压试验中心建设规划及设备厂家选择的情况报告”，附件二“液压试验中心平面布置图”，附件三“技术开发合同”。
二、项目（一期）建设内容
液压站及MCC柜一套；港机试验台一套；舵机试验台一套；油液污染控制设备一套。详见附件三“技术开发合同”－技术附件。
三、项目技术组
为便于进行项目的规划、管理和执行，学院特成立项目技术组，组构如下：
组长：朱钰
液压实验中心文件
副组长：林少芬
成员：杨爱民、阮礽忠、廖和德。项目责任领导：蔡振雄 省长基金责任领导：陈景锋
四、项目进展情况
基于PLC的液压试验台回路设计 篇3
关键词：液压试验台；PLC；自动控制；优化
中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）11-0036-04
液压传动课程是机电专业的专业基础课程，实用性非常强。授课由理论、液压元件、液压回路三部分组成，其中液压系统的回路设计非常灵活和重要。传统教学利用继电器组控制回路已经不能满足教学需要，需要利用PLC（可编程序控制器）技术将液压技术有机结合起来，培养学生的研究能力和创新能力。PLC具有抗干扰性强、运行可靠的优点，在工业自动化领域应用广泛。利用PLC控制技术完成液压回路试验中的回路控制试验，如节流回路、调压回路、减压回路、顺序回路（电气控制、行程控制）、差动回路、综合回路，学生不仅能够掌握液压系统原理，还能掌握PLC可编程序的控制功能、控制原理及编程技巧。
1 液压回路试验台装置
为直观形象地展示液压元器件的结构原理，及清晰观察液压传动油路的工作过程，试验装置的所有液压元件均采用透明有机玻璃外壳，便于学生观察所有液压元件的内部结构及液压传动油路的工作过程。利用该系统辅助单个液压元件的结构、工作原理及性能教学时，还可演习常见的基本液压回路试验。采用PLC编程控制模块实现PLC智能控制，使机、电、液控制有机结合起来，优化控制方案。
1.1 结构组成
试验装置由试验台架、液压泵站、常用液压元件、电气控制单元等组成。
试验台元器件采用透明有机玻璃外壳，元件的内部结构清晰直观。通过透明的油管和红色液压油，可以观察液压油在液压元件中的整个流动过程。独立的元件模块方便安装。通过随意组合各试验模块，可搭建各种不同的试验回路。液压元件的最大承受压力为1.0 Mpa，系统额定工作压力为0.8 Mpa，是安全的低压试验系统。采用PLC编程控制模块实现PLC智能控制。配有虚拟仿真软件，可以根据学生思路设计试验。
1.2 电气及液压系统设计
液压试验台控制系统由液压动力控制和电气控制两大系统组成，其中电气控制系统分为强电部分（即液压泵电机控制部分）和弱電部分（即PLC控制部分）。强、弱电部分采用分开隔离设计。图1为液压泵站的原理图。
液压动力源控制系统主要由油箱、过滤器、定量泵、溢流阀、节流阀、压力表等液压元件组成。定量泵2是单作用叶片泵，系统压力由教师调节，一般试验压力为0.7 MPA。
1.3 电气控制回路设计
系统电气控制回路主要由液压主控回路、液压继电器控制回路、液压PLC控制回路组成。
液压主控回路主要为控制定量泵开关及加热器服务。试验台采用定量泵，额定流量固定，主控回路控制电机正转。液压主控回路见图2。
在图2中，按下SB13，接触器KM1得电，定量泵电机正传，提供额定压力压力油；SB12为停止按钮；按下SB14，继电器KM2得电，加热器工作；如果温度低于设定温度，油温会自动加热到设定温度；QF4为加热器开关按钮。
液压PLC接线如图3所示，PLC型号为FX-20系列，PLC控制方式有手动控制和自动控制2种。试验回路搭建完成后需进行调试。调试时，先采用手动控制方式将PLC程序通过编程软件下载到PLC存储器中，再进行手动控制，以校验程序是否正确。自动模式为通过专用的工控软件选择PLC模式进行回路试验。FX1S-20MR有输入点14个，继电器输出为8个。
控制台PLC的输入输出接口见图4。Y1为液压泵输出接口，Y0—Y11为电磁换向阀电磁铁输出信号；X0，X1，X2，X3为实验启动按钮；X6—X14为行程开关输入信号或压力继电器输入信号。
2 基于PLC的液控单向阀锁紧回路设计
利用液控单向阀的自锁功能，可使液控单向阀锁紧回路的活塞锁定在任意位置，且工作可靠。液控单向阀锁紧回路试验原理见图5，仿真见图6。
试验过程为：叶片定量泵开启后，电磁阀Y2得电，系统压力升高；打开液控单向阀，活塞杆右移，当触碰到行程开关时，Y5得电，活塞杆左移。
2.1 工控软件控制液压锁紧回路
按原理图在试验台上搭接试验回路，将电磁铁插头插入试验台扩展模板输出区对应的插座；试验时将PLC与继电器控制旋钮旋到PLC控制位置。
接线接好后，按软件中泵启动按钮，试验开始；按下停止按钮，试验停止。工控软件设置接口要正确，否则试验不能进行。
2.2 利用PLC仿真软件控制锁紧回路
PLC具有以下特点：可靠性高，抗干扰能力强；建造工作量小，维护方便；体积小，质量轻，能耗低。当前，运用PLC控制液压回路已成为一种趋势
确定PLC中需要从PLC输出给继电器线圈的输入、输出信号，指示灯及其它执行电路，从而计算PLC输入、输出线数目及IO地址分配。液控锁紧回路梯形原理如图7所示。
按下启动按钮X3，液压泵启动；按下X0，电磁阀Y2得电，活塞杆右移。当接触到接近开关X4时，Y3得电，活塞杆左移；当接触到接近开关X4时，Y2得电，活塞杆右移。按下停止按钮X2，活塞杆停止移动，处于锁紧状态。将梯形图通过接口下载到PLC程序存储中，开始试验。
3 结论
随着工业技术的发展，传统的液压试验设备的控制手段、实现功能，已不能适应高等教育培养专业人才的需要。为配合液压传动课程及PLC自动控制课程教学改革，研究利用PLC控制液压教学试验台。PLC的逻辑处理功能越来越完善，液压系统模块必须与PLC控制模块协同配合，才能最大限度发挥PLC的精确控制能力。基于PLC的多功能液压教学试验装置，不仅可以应用于传统的实验教学，还可以和计算机、P LC控制技术结合起来，进行机电液一体化综合控制技术的训练和教学，应用前景广阔。
参考文献
[1] 王佳庆，彭芳.基于PLC的博世力士乐液压实验台的改造及应用[J].机床与液压，2013（20）：149-153.
[2] 柳科春.液压试验台计算机控制系统的设计[J].煤矿机械，2014（2）：188-189.
[3] 李德英，廖力清.基于PLC的液压试验台监控系统设计[J].国内外机电一体化技术，2010（5）：44-46.
Abstract： In order to tie in with teaching reform of hydraulic drive and PLC automatic control course， using PLC control hydraulic teaching experiment platform was studied and the hydraulic loop was designed according to the need. This paper introduced in detail the prioritization scheme of hydraulic test bench and the method used to designed hydraulic test loop device taking advantage of PLC， which provided reference for improving teaching test quality and students' innovation ability.
Key words： hydraulic test bench； PLC； automatic control； optimization
液压试验平台设计与实现 篇4
1 液压试验平台的设计
一套液压传动装置主要由以下几部分组成:动力装置、控制调节装置、执行元件、辅助装置, 液压油。该厂高炉泥炮打泥油缸额定压力24MPa, 工作压力18MPa, 额定流量工作流量1 2 0 L/m i n (单泵流量75%Qmax) , 试压平台以泥炮油缸压力为设计参数对流量不作要求。
1.1 液压试验平台工作原理
如图1所示。
1.2 试验平台液压原理
电机驱动油泵泵轮吸入液压油并加压至换向阀处, 调整溢流阀压力至25Mpa, 手动换向阀控制油缸的伸缩。泥炮打泥油缸的工作压力大 (18MPa) , 稳压时间长。为了保持稳定静压正常工作, 研究者采用双向液压互锁紧回路。锁紧回路的特点是使液压缸能在任意位置上长时停留, 且停留后不会在外力作用下移动, 完全模拟了高炉生产在线工况。
1-放油阀2-空气过滤器3-滤油器4-电机5-联轴器6-油泵7-溢流阀8-压力表9-截止阀1 0-单向阀1 1-三位四通换向阀1 2-油压锁1 3-高压球阀14-压力表15-软联接16-油箱1 7-液位计
2 液压试验平台的实现
2.1 动力装置-油泵的选定
液压缸的工作压力为18MPa, 试压压力要比工作压力高30%。试压压力为18×0.3+18=23.4MPa。由于该液压系统管路短, 控制阀少, 压力损忽约不计。查液压手册选用31.5MPa的柱塞泵, 型号为63PCY14-1B。电机功率按压力25MPa;油缸速度为0.004m/s;油缸活塞面积为0.096m2;则流量为Qh≥6.6VA=6.6×0.004×0.096=2.5×10-3m3/s;恒功率变量液压泵, ψ=0.4;柱塞泵的效率0.8计算。即:P=ψPNQN/103ηP=0.4×25×106×2.5×10-3/103×0.8=31.3 (k W)
查手册选用电机功率为3 7 k W, 型号Y225s-4/37kw。
2.2 控制元件配置
在出油管上安装溢流阀, 型号LG2V-6-G (如图件7) , 稳定液压系统的工作压力, 使荷引起的反向冲击损坏油泵, 使油液单向流动。系统选用三位四通Y型中位机能的手动换向阀 (如图件11) , 型号DMG-03-3C4-50。选用液控单向阀 (如图件12) , 型号MPW-03-50, 组成锁紧回路。
2.3 辅助元件的选定
2.3.1 油箱
泥炮打泥油缸的内径为350mm, 活塞行程1 150mm及油缸的容积为:
油箱容积长9 0 0 m m、宽7 0 0 m m、高600mm、选用8mm厚A3钢板焊接而成。油箱体积V=0.9×0.7×0.6=0.38 (m3)
2.3.2 放油阀
油箱底部安装球阀 (如图件1) , 型号Q11F-16 DN10, 便于更换油时排放废油。
2.3.3 工作介质-液压油
选用46号抗磨液压油, 与在线系统相同。
2.3.4 其他辅件
安装液位计观察油位情况。油箱顶部安装空气滤清器, 其作用是液压系统油箱必须和大气相通, 也起加油通道的作用, 泵的进口前安装滤油器 (如图件3) 型号WU-160J, 过滤混在油液中的杂质, 使进到系统中去的油液的污染度降低, 保证系统正常工作。管路上安装3个压力表, 型号YN-60, 件8检测系统压力, 件14检测试压压力情况。液压锁与油缸之间的管路上安装2个高压球阀 (如图件13) 型号YJZQ-10W, 起卸荷作用, 该系统管道全部选用φ32×4的无缝钢管, 选用O型密封圈密封管道接头。
2.4 液压泵电机电气控制
油泵电机控制采用正转单向控制线路, 控制原理图略。主要有主回路接触器、空气断路器、热继电器。付回路主要有付线空开, 启停按钮等。也可以检测液压试验平台系统的工作压力, 设置压力继电器, 分别设定上限值和下限值。超限时停泵。上限值主要保护油泵和电机, 下限保护漏油和爆管。
3 检测试压平台应用
液压试压平台安装好后, 研究者对其进行检测, 将换向阀打到中位, 启动泵, 压力调至25MPa, 观察压力变化情况, 运行情况正常, 则符合设计要求。
油压缸修复后, 联接好油路。通过试压检测, 动态负荷检测, 完全模似了高炉生产时的工况, 保证修复缸及备用缸的动态性能。满足了该厂高炉连续生产特性需求。
4 结语
泥炮是高炉炼铁的关键设备, 其工作的连续可靠性直接影响高炉的顺产、连续、高效。设计和实现了液压试验平台系统有及其重大意义。液压试验平台液压系统由五个部分组成, 即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压试验平台解决了类似液压泥炮油缸动态性能的检测验证。保证修复缸及备用缸的动态性能。满足了高炉连续生产特性的需求。
参考文献
[1]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].4卷.北京:机械工业出版社, 2007.
[2]成大先.机械设计手册, 单行本, 液压传动[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[3]李玉林.液压元件与系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1991.
液压试验 篇5
关键词：液压；万能材料；试验机测控系统
中图分类号：TH879 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 12-0000-01
一、引言
传统的试验机只能依靠试验人员来进行观察，再基于自身的经验来手工进行相应的调整，依靠指针表盘所显示的数据来进行材料性能数据方面的计算，其操作相对较为复杂，且适应不了当前试验机的实际需求，并也逐渐被社会所淘汰。针对这些问题，文章将在Delphi语言软件的基础上，结合单片机自身所具备的自动控制技术，把这一单片机应用在万能材料试验机的控制系统中，分析通用材料等各种试验标准，并在此基础上提出了一种模块化的上位机软件、下位机软件以及上下位硬件设计方式，并在此基础上对这种试验设计方法进行了评价，此外还实施了不同的试验。
二、测控系统硬件的设计
在本文中，这一测控系统硬件的核心为AVR单片机，以硬件模块化设计作为其思想来进行测控系统硬件的设计，该硬件包括了六个子模块，其结构如下图所示：
（一）单片机的最小系统。在该系统中主要采用的是AVR系列的Atmega16L单片机，其中最小系统是由复位电路、单片机、晶振以及电源所组成，在设计系统硬件中，复位电路作为一种比较常见的电路，其自身设计质量的高低将直接影响系统整个工作的可靠性以及稳定性。针对这一特性，为了使系统运行的可靠性得到保障，本文所阐述的这一系统，其复位电路是在单片机的低电平基础上，通过10kΩ电阻来实现复位电路等，这种方式比较简单，而且其可靠性也较强。此外，晶振电路主要采用的是陶瓷晶体和双30pF电容，其频率为8MHz。
（二）高精度的A/D转换模块。这一模块依靠压力以及变形等各种模拟型号的采集，通过滤波放大以后，将A/D转换器输入到该模块，同时将其转换成为数据信号，将其传递至单片机，其中A/D转换器采用的是型号为AD7710的转换器，而放大器则采用的是OP07这一型号。
（三）拉线编码器的解码模块。拉线编码器主要是测试工作台的位移，其包含两个内容：即即位编码与方向解码，编码器所产生的信号再经过光电耦合器隔离以后，就会进入到单片机、方向编码中，待信号被输入至单片机后，单片机就会对其进行相应的计数，并实施位移的计算。在本文所阐述的这一系统中，其电源模块主要是对所有IC予以供电。
（四）串口通讯模块和开关量输出模块。在该系统中，串口通讯这一模块可实现上位机、下位机间数据的通讯，当下位机将信号采集后，就会将其传送至上位机，接着由上位机来发布相关的命令，同时指示下位机下一步动作。而在系统中，其开关量这一模块的功能主要表现如下：第一，控制电机的输出方向以及其脉冲输出；第二，利用上述这一输出控制来过载保护系统。
三、软件的设计
（一）上位机的设计。针对万能机试验机自身测控软件操作的复杂性以及对试验人员的水平要求高等特点，本文所研究的这一软件主要分为三个部分。即试验模块、主程序以及设备配置模块，其中试验模块和设备配置模块都是以DLL形式来进行封裝的，有利于新试验方式的扩展。其中动态链接库为一种资源库或者函数，可编写和语言没有关系的各种方程，可被其他的DLL文件或者应用程序所调用，基于该特性可得知，主程序能实现不同试验模块之间的切换，在试验人员在切换某预置试验模块时，和该试验模块有关的结果分析方式、控制过程以及数据记录等均会被完全的定制，使试验人员可从以往繁琐且专业的参数设置中释放出来。
（二）下位机软件的设计。这一软件为压力控制程序、通讯程序和数据采集程序等所构成，利用数据采集这一软件可实现单片机与转换器间通讯；而通讯程序则不仅可实现上下位机数据的交互，同时还可实现命令的解析；此外压力控制这一程序可对试验机实施加载控制，在这一程序中，如果采用的控制策略较为单一，就会导致其控制效果比较低下，如果采取的是单一且模糊控制策略，尽管能够有效改善其动态特性，但由于在其内部存在大量模糊的控制规则，很容易使其控制的准确性以及可靠性受到影响。
四、试验研究
（一）多目标持荷试验。实施该试验的目的就是为了测试这种算法在均匀加载以及目标持荷的时候所产生的效果，以此来验证这种测试控制系统基本性能，通过这一试验得知，这种算法满足一级精度的要求。
（二）水泥胶沙抗压试验。基于上述这一试验，再来实施水泥胶沙抗压试验，在试验过程中，其加速度可精确控制在试验的标准所规定的范围内，即2.4kN/s，而这也说明来该算法以及其控制器在控制精确力上的效果。
（三）金属材料的拉伸试验。基于上述的这两种试验，在本文还对具备明显的屈服材料实施了拉伸材料，在试验过程中，主要采取的是位移、力以及变形的三闭环控制，从其试验结果来看，所获的材料力学性能和该材料理论力学性能基本处于吻合状态，而这也在一定程度上说明了在三闭环的金属拉伸试验过程中，这种自适应PID算法具有较强的适用性。
五、结束语
综上所述，本文所阐述的这一材料试验机控制系统不管是在硬件上，还是在软件上均实现了操作、扩展以及设计的方便性，不仅使工作人员在试验过程中的工作强度得到了减轻，同时在一定程度上还使这些集成材料试验标准变得更为简单，且数据精度和系统的控制精度也较高。
参考文献：
[1]巫志文.基于通用硬件平台的液压万能材料试验机改造[J].机床与液压，2012，40（22）：61-64，70.
[2]许志军，王光福.基于电液比例阀控制的液压万能试验机系统模糊PID控制器研究[J].自动化与仪器仪表，2010（5）：5-7.
压力容器液压试验压力探讨 篇6
GB150.1～150.4-2011《压力容器》 (以下简称GB150) 4.6条中规定, 压力容器制成后应经液压试验, 其中液压试验压力, 按以下公式:
同时, 明确规定液压试验压力的最低值按上述公式。实际中, 按公式 (1) 确定液压试验压力时, 没有考虑厚度附加量的影响, 压力容器使用后厚度附加量减少, 直到为零, 受压元件所承受的应力值逐渐提高。可见, 压力容器在出厂前的厚度附加量最大, 受压元件实际所承受应力值最低, 相当于宏观强度方面的检验要求最为宽松。
本文提出应充分考虑厚度附加量对液压试验的影响, 适当提高新制压力容器的液压试验压力。首先以内压圆筒为例, 探讨采用实际壁厚替代有效厚度来确定压力容器的液压试验压力。
圆筒壁内达到材料的许用应力[σ]时的压力为:
代入公式 (1) 有
Pm—圆筒壁内达到材料的许用应力时的压力, MPa
δm—圆筒液压试验时的实际壁厚, mm
同时, 按GB150中4.6.3规定, 进行液压试验应力校核。
当厚度附加量为0时, 公式 (2) 与公式 (1) 是一致的。实际壁厚普遍大于有效厚度, 尤其是新制压力容器, 用公式 (2) 计算的液压试验压力较公式 (1) 提高了, 下文对此进行了实例推导和具体分析。
2 压力容器进行液压试验的原因和目的 (GB150标准释义)
(1) 原因:
压力容器在制造过程中, 必然有材料缺陷和制造工艺缺陷存在, 进行液压试验, 这是一种直观性的综合检验。
(2) 目的:
检查容器在超工作压力下的宏观强度, 包括检查材料的缺陷、容器各部分的变形、焊接接管的强度和容器法兰连接的泄漏检查等。
3 液压试验公式的分析
按GB150标准释义, 耐压试验公式 (1) 中的系数1.25是为了让压力容器在超工作压力下进行压力试验。温度修正系数[σ]/[σ]t是考虑到了温度对材料许用应力值的影响, 液压试验在常温下进行, [σ]/[σ]t≤1。从公式 (1) 可以看出, 该公式未考虑厚度附加量的影响, 即液压试验的压力与厚度附加量无关。
4 试验压力PT下圆筒壁内的应力分析
4.1 圆筒壁内应力分析
按“无力矩理论” (也叫“薄膜理论”) , 圆筒壁内的应力为典型的二向应力状态, 即周向薄膜应力和径向薄膜应力, 其中, 周向薄膜应力是径向薄膜应力的二倍, 周向承受内压的圆柱壳膜应力为:
σθ=P (Di+t) / (2t) (5)
σθ—圆筒周向薄膜应力, MPa
t—圆筒壁厚, mm
GB150采用的是第一强度理论, 即σ1≤[σ]t, 对于薄壁内压圆筒, σθ为最大主应力, 即:σ1=σθ。
4.2 内压筒体壁厚公式的推导
由公式 (5) 第一强度理论σ1≤[σ]t及σ1=σθ有:P (Di+t) / (2t) ≤[σ]t
圆筒由钢板卷焊时, [σ]t应乘以焊接接头系数Φ, Φ≤1。此外, 考虑到容器内部介质腐蚀 (冲蚀) 等因素作用, 以及供货钢板厚度负偏差等, 设计厚度比计算厚度大, 故上式中t要加上附加厚度C。所以内压筒体壁厚计算公式为:
δ=PcDi/ (2[σ]tΦ-Pc)
以上即为公式 (4) 的推导过程, 大家知道, 圆筒名义厚度由计算壁厚、厚度附加量、向上圆整值构成。设计时, 充分考虑了厚度附加量 (介质和设计寿命决定) , 而液压试验公式 (1) 中没有考虑厚度附加量。
5 液压试验时, 圆筒壁内的应力分析实例
(1) 例1:某20m3液氯储槽, 筒体主体材料为Q345R, 筒体内径1804mm, 筒体壁厚14mm。其中设计参数:设计压力为1.6MPa/设计温度为50℃/腐蚀裕量为6mm/焊接接头系数为1.0mm/充装介质为液氯/容积为20m3/容器类别为Ⅲ类/液压试验压力为2.0MPa。
(2) 圆筒计算厚度为:
δ=PcDi/ (2[σ]tΦ-Pc) =7.67mm
(3) 出厂前液压试验时圆筒壁内的最大主应力为:
这是出厂前到压力容器服役结束期间, 圆筒壁液压试验下应力值的最低值。
(4) 压力容器使用后, 厚度附加量减少直至趋近于0, 当壁厚接近于计算厚度δ时, 液压试验时圆筒壁内的最大主应力为:
可见, 压力容器服役期间, 圆筒壁内液压试验下应力值可能达到的最高值。
(5) 出厂前和检修过程中的应力对比。
上述可以看出, 在出厂前的液压试验中, σt/[σ]=129.86/189=0.69, 即, 液压试验压力作用下, 圆筒壁内的最大主应力只有许用应力值的0.69倍, 圆筒是在远低于材料许用应力的状态下进行了宏观检验, 即使有制造或材料缺陷在宏观上也很难被发现。
检修过程的液压试验中, σt/[σ]=236.2/189=1.25, 圆筒壁内的最大主应力达到了许用应力值的1.25倍, 即, 圆筒内的应力值远大于出厂前液压试验时的应力值, 出厂前未显现的缺陷可能会显现甚至被放大, 压力容器寿命降低或失效。
6 公式 (2) 在实例中的应用分析
例1中, 筒体实际壁厚δm=δn=14mm (忽略负偏差) , 由公式 (3) :Pm=2×14×189/ (14+1804) =2.91MPa
由公式 (2) :PT=1.25×2.91=3.63MPa。
此时, 圆筒内的计算应力为:
可见, 在液压试验时, 筒体内的应力值达到了许用应用值的1.25倍。这种情况, 实际上相当于压力容器的厚度附加量为0时的液压试验状态, 这种状态在压力容器使用后期可能会出现。
7 提高液压试验压力时, 其它受压元件及安全附件分析
压力容器的其它受压元件, 如封头、法兰、接管、安全附件等, 在设计和选取时, 都考虑耐压余量, 如设备法兰标准中, 腐蚀余量为3mm, 压力表选取耐压要求是最高工作压力的1.5～3.0倍, 安全阀爆破片装置一般在液压试验前不组装。
在液压试验中, 试验压力值取决于压力容器中承压能力最弱的受压元件, 通常壳体所能承受的压力值最低, 因为从经济角度出发, 设计上让压力容器的主体——壳体中厚度余量最小, 所以, 实际设计中用壳体来计算液压试验压力值, 再校核其它受压元件的液压试验应力, 而壳体以外的受压元件在设计中选择的余量大于壳体, 提高这部分受压元件的余量对成本影响较少, 对增加安全性作用极大。
8 结语
除GB150外, ASMEⅧ-1中也明确规定了液压试验压力值的最低要求, 而JB4732、ASMEⅧ-2等规范在设计中采用塑性失效准则, 允许结构一定程度上 (局部) 出现屈服。是为了提高压力容器的制造质量, 从宏观检查上提出了更严格的要求。
众所周知, GB150给定了液压试验压力的计算公式, 同时也明确指出了按该公式进行液压试验的压力是最低要求, 是否需要提高液压试验压力由设计者来确定。该公式中的液压试验值没有考虑厚度附加量分担掉了一部分液压试验压力, 如果适当提高液压试验压力进行试验, 从标准和设计的角度都是允许的, 尤其是新制压力容器, 对压力容器强度的宏观检验将起到积极的作用, 并在一定程度上提高了压力容器使用中的安全保障。
参考文献
[1]全国锅炉压力容器标准化技术委员.GB150压力容器[S].
[2]国家质量监督检验检疫总局.TSGR0004固定式压力容器安全技术监察规程[S].
[3]王志文.化工容器设计[M].北京:化学工业出版社, 1998.
[4]刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社, 2011.
[5]JB4732钢制压力容器─分析设计标准[S].
[6]ASMEⅧ-1压力容器建造规则[S].
液压测力传感器性能试验分析 篇7
传感器体由储液缸、承载液体、液压变送器和荷载分散板四个部分组成, 为保护液压传感器, 通常配有变送器的保护盖。嵌入式轴承储层流体, 用于承受负载, 将负载信号转换成液体压力。为减少温度的影响, 液体腔室体积尽可能地小。该发射器具有将液压信号与负载信息转换成电信号的作用。负载分散板有将光缆锚固螺母应力均匀地传递到弹性贮液筒的作用。
二、传感器性能试验研究
1. 力值传感试验。
该传感器的预加载满量程三次, 进行至少6级的荷载试验, 每次加载的载荷保持时间为30秒?1分钟。卸载后每次被加载, 等待返回到零的时间至少为30秒。4000k N液压传感器进行反复荷载试验, 标准传感器采用0.3级5000k N标准力仪设备EHB-5000, 数据采集仪具有2000标准负载表。三次加载显示传感器的灵敏度是333.4k N/m A, 线性度为1.7%时, 最大可重复性误差为0.04%, 电流的最大偏差为0.012, 力值最大不确定度为1.0%。
2. 温度影响试验。
为研究传感器在受荷条件下受温度影响的情况, 在锚静载试验台上安装2000k N液压传感器。用热绝缘筒密封罩住, 并用自动恒温装置 (见图1) 连接, 包含传感器, 隔热桶放置可实现温度传感器的反馈控制。室温从31℃的温度加热至50℃, 温度每5℃为一个级别, 进行载荷试验。恒定的温度负荷由50k N加载到200KN, 然后每个阶段荷载为200KN, 逐步加载到2000k N, 每个阶段都装载5分钟, 连续加载3次, 试验结果表明, 从31?50℃, 根据不同的温度变化最大负载是0.052毫安, 有0.68%FS的偏差。
3. 疲劳性能试验。
为检验液压传感器的疲劳性能试验, 在电缆的实体做测试的过程中在300T疲劳试验机上进行液压传感器的安装和测试, 2×106次加载疲劳试验是在2170?2581k N范围内进行波动, 是通过CLY300-224H液压传感器来进行的。测试结果显示在2×106次疲劳试验后, 测量误差小于3%FS。
4. 长期性能试验。
为检验长期传感器的性能, 在测试室的具体基座上安装CLY200-215H传感器和M15-27锚具, 并加载约1 500KN的作用力, 长期承受, 在同一绳索的两端, 分别安装一个液压传感器, 并对其进行为期一年的传感器测试实验, 实验结果表明:二个传感器在近1年后电流最大负载效应发生了0.447毫安的变化, 相对偏差为1.3%FS。
5. 偏心受载试验。
为了研究偏心受载对传感器的偏心负载效应, 在5000KN液压万能试验机上对CLY200-125H型液压传感器进行分级反复加载和卸载试验时, 试验载荷每级为200KN, 逐级加载至2000k N。液压传感器在5000k N液压万能试验机上做测试, 每个阶段装载200KN的力量, 装载的每个阶段连续加载三次。标准的传感器采用0.3级标准测力仪, 最大偏心量分另取2毫米和5毫米。试验结果表明, 偏心负载有对测量精度的影响很小。
三、结语
液压传感器的高度较小、传载较均匀。对传感器进行荷载传感、温度影响、疲劳试验、长期静载、偏心受载等方面试验研究, 结果表明液压传感器测试性能良好。
摘要：针对液压测力传感器在力值传感、温度影响、长效性能、疲劳性能和偏心受载进行实验研究, 通过实验可知液压测力传感器有广泛的应用前景。
关键词：张力测量,液压测力传感器,传感性能
参考文献
[1]张川.液压传感器及监测系统研究[D].柳州, 广西工学院, 2010:16-37.
工程机械液压泵试验台 篇8
工程机械液压泵是在工程机械液压系统中为液压缸和液压马达提供压力油的一种液压元件。由于当前工程机械需求量日益增加,市场对工程机械液压泵,尤其是高品质的工程机械液压泵的需求越发迫切。
对生产高品质的液压泵而言,性能测试是非常重要的环节,因此搭建性能良好的试验台非常关键。这一点适用于各种液压泵的生产和测试,例如对用于中国铁路的大功率柴油机单体泵进行测试的试验台[1],对柴油机机油泵进行各种测试的试验台[2],对应用于飞机液压系统中的组合泵进行测试的组合泵试验台[3]等等。
工程机械液压泵的研究、开发和试制出后首先需要一个能够对其做性能试验的试验台。试验台的好坏直接影响着被试液压泵的性能指标的真实表示。为此安徽博一流体传动股份有限公司自主研发设计、生产制造并调试成功了针对工程机械液压泵的综合性能试验台,并利用该试验台对某种工程机械液压泵进行了测试,取得了很好的效果。
该试验台是根据我国目前对液压泵型式试验的标准[4,5]设计制造的,可以完成对液压泵的各类性能试验。试验台的主动力单元采用交流变频器,可调转速范围为200~3000r/min,系统电功率为150kW,最大扭矩为1000N·m。对被试泵进行测试时,系统分三路加载,其中两路最大流量400r/min,最大工作压力为42MPa,第三路最大流量为100r/min,最大工作压力为31.5MPa。
2 试验台的液压系统
试验台的液压系统(见图1)主要包括主油路和辅助油路,辅助油路又包括为主油路提供先导压力的先导油路、对系统回油起冷却和过滤作用的冷却过滤油路以及辅助油箱回油的油路。
1-1~1-4.压力传感器 2-1~2-4.比例减压阀 3-1~3-2.电磁溢流阀 4-1~4-10.滤油器 5-1~5-8.压力表 6-1~6-4.电动机 7-1~7-3.(辅助油路)液压泵 8-1~8-3.液位开关 9-1~9-4.流量计 10.二位四通电磁换向阀 11.温度开关 12-1~12-11.截止阀 13.电磁截止阀 14.温度计 15-1~15-2.超高压比例先导溢流阀(加压阀) 16.转矩仪 17.被试泵 18.空气滤清器组件 19.油温油位计
(1)主油路
主油路(见图2)主要由被试泵、超高压比例先导阀控制的主溢流阀以及相关的辅助元件和检测元件组成。由电动机带动的被试泵为主油路提供压力油,而超高压比例先导阀控制的主溢流阀则完成对被试泵的加载。
(2)先导油路
先导油路(见图3)主要由先导泵、电控的比例减压阀以及相关的辅助元件组成。先导油路的作用是为主油路提供先导控制油,而对先导油压力的控制是通过电信号实现的。
(3)冷却过滤油路
冷却过滤油路(见图4)采用外冷却方式,通过独立的泵为冷却器供油,主油路的油流经冷却器可以得到充分的冷却。
(4)辅助回油油路
辅助回油油路(见图5)起到的作用主要是辅助回油。
3 试验台的功能和特点
该试验台可以用于测试被试泵的相关性能参数,如可以测试在设定的不同负载下被试泵压力和流量,在负载变化时被试泵的动态性能等。该试验台还具有非常优越的操作性能和友好的人机交互界面,可以自动绘制各种性能曲线,自动或手动存储参数,记录和打印各种报表、图片。
该试验台的整体钢架采用焊接式拼接结构:结构简单,施工方便;主油箱采用整体式焊接结构,上位布置,有利于系统工作;动力单元安装平台整体加工,安装精度高。
该试验台的另一个特点是应用了交流变频技术。交流变频调速是目前举世公认的交流感应电动机调速中的最佳方案。它是一种将工频交流电整流成直流,再通过逆变方式变为频率可调的交流电对电机供电,以达到无级调速的新技术。它具有精度高、功率因数高、机械特性硬、调速性能好、节电(20%~40%)、易于控制、安装简便、不污染电网和环境等优点,其动力系统参数可以很方便地设置,比传统的交流调速和直流调速方式先进得多,是集计算机技术、自动控制理论和功率电力电子学于一体的高科技技术。
变频器将输入的三相交流电经整流器部分变为直流电,然后通过正弦波PWM经逆变器部分将直流电变为频率和电压可调的三相交流电送入电动机。其电动机转速与频率正比变化。频率f从零向大变化,转速n也从零向高速变化,可实现无级调速。
4 性能试验及结果分析
利用所研制的试验台对某种工程机械液压泵的性能进行了测试,测得的压力流量曲线如图6所示。
通过分析图6中所示的压力流量曲线可以看出:
(1)当负载压力p较低(p<10.5MPa)时,被试泵的流量很大。在这一段随着压力的增加被试泵流量基本不变(事实上流量随压力增大而略有减少,这是由泄漏量随着泵压力增加而增加所造成的)。
(2)当负载压力△p增至10.5MPa时,被试泵的流量开始随系统压力的增加而呈线性减少,此段曲线的斜率较大。
(3)当负载压力p增至18.5MPa时,被试泵的流量开始随系统压力的增加以较小的斜率成线性减少。
(4)结合(2)、(3)可知,被试泵的恒功率控制变量控制是否符号设计要求,调整两根弹簧的刚度可以不同的两个线性变量段,以此逼近双曲线形的恒功率变量线段,泵的输出压力和输出流量的乘积基本恒定。
(5)对图6中恒功率变量段滞环的分析:在恒功率变量段,系统压力升高的过程与系统压力降低的过程变量机构运动方向相反,变量时的阻力方向相反,因此会存在系统升压与系统降压时压力流量曲线不重合的现象,这在图6中就表现为滞环。
利用该试验台对被试泵的动态性能进行了测试,测试所得曲线如图7所示。
图7是系统加压瞬间被试泵和整个系统压力的变化情况:在系统加压后的很短时间内,被试泵供油压力由接近0MPa迅速增加到22.8MPa,然后在20MPa上下波动最终达到一个接近20MPa的稳态值。整个过渡过程所用时间很短,用这种方法可以很方便地测试泵的动态特性,来评价被试泵的动态性能,上述曲线表明被试泵的响应速度快,动态性能较好。
5 结论
本文介绍了一种自主研制的工程机械液压泵综合试验台,并应用该试验台对某种工程机械液压泵进行了性能测试,分析了测试结果。实践表明,此试验台可以完成对被试泵各项性能的测试,而且便于操作,满足设计时提出的各种要求。
摘要：在工程机械液压系统中,液压泵为液压执行元件提供压力油,所以液压泵的优劣直接决定了液压系统的性能。要生产出优质的液压泵,就要对它的各项性能指标按照标准进行综合评定,因此性能良好的试验台必不可少。文中介绍了所研制的工程机械液压泵综合性能试验台,并用试验台对某种工程机械液压泵的各项性能指标进行了测试,得出了相关的测试数据和试验结果。实践表明该试验台可以完成对工程机械液压泵综合性能的测试,达到了试验台设计的目的。
关键词：工程机械,液压泵,试验台,性能测试
参考文献
[1]马立松,王新源,张海鹏.大功率柴油机单体泵试验台的研制[J].柴油机,1998(3):10-14.
[2]吴凤杰,白鸥,刘焕庆.柴油机机油泵试验台[J].拖拉机,1992(4):40-42.
[3]罗小辉,曹树平,陈亮.组合泵试验台的研制[J].机床与液压,2006(10):114-124.
液压试验 篇9
1 发动机预热和油耗对比试验
试验时间为2008年11月20日, 环境温度为5℃。改装前的上海-50型拖拉机采用原冷却系统, 通过V带由发动机以固定传动比带动。改装后, 将发动机冷却风扇和水泵同轴安装, 采用液压马达驱动, 并且减小冷却风扇和散热器之间的安装距离。试验目的:测试预热阶段发动机冷却系统在改装前、后同一转速下的冷却液温度变化, 测试原冷却系统与液压驱动冷却系统在同一转速下的发动机油耗。试验仪器设备:上海-50型拖拉机1台, 数字温度仪1支, 全自动数字转速表1块, 油耗测试仪1台, 秒表1块。
(1) 原散热方式下的发动机水温和油耗测试。启动发动机, 调整发动机油门至最小, 此时发动机保持怠速运转, 测量发动机转速并记录为750 r/min。使用数字温度仪每5 min测量冷却水温度1次, 使用油耗仪测量并计算发动机每5 min内油耗, 测量结果见表1。
(2) 冷却系统改装后的发动机水温和油耗测试。多次更换冷却水并停机一段时间, 使发动机完全冷却, 以便尽量恢复上次测量时的状态。更换为改进后的冷却系统, 保持发动机怠速, 测试发动机转速、油耗及水温, 测量结果见表2。
从表2可以看出, 改造后的系统仅用20 min, 冷却水温度即可达61℃, 比原冷却系统达61℃用时的30 min减少了10 min, 也可以说发动机预热时间缩短了33%。随后, 原冷却系统保持在63℃不再升高, 改造后的冷却系统温度上升至83℃左右。从油耗数据看, 冷却系统改造前后的发动机在试验前一阶段随温度的上升耗油量也上升, 之后逐渐减少并趋于稳定。工作中, 冷却系统改装前平均耗油为0.438 kg/h, 冷却系统改装后平均耗油为0.228 kg/h, 平均节约燃油0.21 kg/h, 节油率达52.1%。这主要是由于改造后的冷却系统在低温预热阶段 (此时不需要散热) 可以控制风扇和水泵停止运转, 减少了传热损失, 所以降低了油耗, 缩短了预热时间。
两种方式下相同转速时的水温对比曲线如图1所示。两种方式下相同转速时的油耗对比曲线如图2所示。
2 发动机过热性能对比试验
试验时间:2008年6月6日, 环境温度29℃。试验时, 分别采用原冷却系统和液压驱动冷却系统的上海-50型拖拉机各1台, 分别加入等量的润滑油、燃油和冷却水后, 都悬挂上海ⅡB-A型小麦联合收割机, 在一块面积较大、地势平坦、种植品种相同以及长势和成熟度均匀一致的小麦田以同一转速收割作业, 分别测出2台发动机冷却水温度进行对比。试验目的:测试发动机冷却系统改装前后在同一转速下的冷却液温度变化。试验仪器设备:上海-50型拖拉机2台, 上海-ⅡB-A型小麦联合收割机2台, 数字温度仪2支, 全自动数字转速表2部, 电子表2块。
(1) 试验步骤。 (1) 在预先人工割出地头的地块同一端, 同时启动2台发动机并慢慢加大油门提高转速。 (2) 使2台联合收割机组同时进地收获作业, 并尽量保持相同的发动机转速和相同的机组前进速度 (低速Ⅱ挡) 。 (3) 用数字温度仪每隔0.5 h同时测量2台发动机冷却水温度1次, 并将测量数据记录、整理后分别填入表中, 见表3、表4。
注:发动机转速2 000 r/min
注:发动机转速2 000 r/min
(2) 试验结果分析。采用原冷却方式的联合收割机组作业1.5 h散热器出现了水箱“开锅”。冷却装置采用液压驱动的联合收获机组连续作业5 h, 始终未出现水箱“开锅”, 后阶段水温基本保持在87～93℃的理想温度。传统冷却系统在发动机标定转速2 000 r/min时, 风扇只能保持1 600 r/min的转速。改装后的冷却系统在水温超过93℃时, 高速液压马达 (1 900～2 400 r/min) 将驱动风扇和水泵以高速运转, 按2 200 r/min计, 比原冷却系统风扇超出600 r/min, 所以改装后的冷却系统能够解决谷物联合收割机低速大负荷工作时冷却能力不足的问题, 有效防止了发动机过热的发生。两种方式下相同转速、负荷时的水温对比曲线如图3所示。
3 结论
(1) 可有效解决谷物联合收割机运行过程中出现的低速大负荷作业时冷却不足, 启动和高速小负荷运行时冷却过度等问题。
(2) 该系统通过温度控制器将温度信号转变成开关信号, 结构简单, 系统安全可靠。
(3) 采用液压油作为传动介质, 传递运转均匀平稳, 降低了噪声。
(4) 设计中, 选用功能强、价格低、技术成熟的电磁继电器和已标准化的液压元件, 便于推广, 而且本设计还可应用在许多其他机械上, 具有广阔的应用前景。
参考文献
[1]郭新民等.大型收获机电液混合驱动智能冷却系统[J].农业机械学报, 2006 (4) :60-63.
[2]郭新民.高平等.汽车发动机电控冷却系统的试验研究[J].内燃机, 2006 (3) :28-30.
[3]徐益民.电液比例控制系统分析与设计[M].北京:机械工业出版社.
[4]张利平.液压控制系统及设计[M].北京:化学工业出版社.
大型液压缸测试用试验台研制 篇10
液压缸作为液压系统中的执行元件, 以直线往复运动或回转摆动的运动形式, 将液压能转变为机械能输出。液压缸结构简单, 制造容易, 用来实现直线往复运动尤其方便, 其应用非常广泛, 尤其是在航空航天领域[1]。
大型液压缸测试需要研制专门的试验台, 并且要求试验台有足够的强度和刚度, 与试验台配套的液压系统需要有足够的压力和流量。由于液压缸测试试验种类繁多, 需要配套的硬件须具有足够的接口、软件须具有完善的功能。
2 试验台结构设计
传统的液压缸试验台一般采用一体式的铸铁平台, 使得液压缸之间的作用力转化为铸铁平台的内力, 实现内力的自平衡。长行程液压缸一般采用普通燕尾槽滑轨或T型槽滑轨作为导向, 这两种滑轨的加工精度都要求很高, 并且需要润滑油实现润滑, 难免会有油液污染问题。传统试验台的优点是对试验台的地基要求很低, 但是铸铁平台的造价很高, 在试验台规模很大时这个问题尤为突出。我们设计的液压缸试验台长17m, 宽2m, 如果采用铸铁平台, 费用会急剧上升, 经济性差, 所以我们设计了拉杆式液压缸试验平台, 如图1所示。
试验台的机械结构部分主要由加载液压缸、被测液压缸及其联接件, 移动小车及其附件, 力传感器, 液压缸支撑和底板联接等组成。加载液压缸采用AROS的伺服缸, 行程5m, 最大加载力106N, 采用法兰式连接方式。被测液压缸根据甲方要求采用5×105N的伺服缸, 行程2.5m, 采用耳轴式连接方式。通过四根钢管将加载液压缸的头部和被测液压缸的尾部连接, 构成拉杆导轨结构, 可以将液压缸之间的作用力转化为钢管之间的内力, 从而大大降低了试验台和地基之间的作用力。
为了保证拉杆导轨结构具有足够的强度和刚度, 我们使用UG软件进行三维建模, 并进行了有限元分析。试验结果如图2所示, 拉杆导轨结构沿长度方向位移1.8mm, 满足试验精度要求[2]。
移动小车用于连接两个活塞杆, 由于体积庞大, 所以移动小车本身的质量不能忽略。在试验过程中, 为了防止活塞杆下沉, 同时尽量减少小车与地面的摩擦, 在地基上设计有轨道, 在移动小车下装有滚轮。可以通过调平垫铁来调整轨道的高度。
3 液压缸试验台液压系统设计
液压系统设计是液压缸试验台设计中非常关键的一部分。液压伺服控制系统是以液压动力元件作为驱动装置所组成的反馈控制系统, 输出量 (位移、速度、力等) 能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。加载试验台需要精确的力控制 (力控制模式) , 并且能够进行比较精确的位移控制 (位移控制模式) 。液压伺服系统具有很多优点, 从而使它得到广泛的应用[3]。
液压缸试验台的液压原理图如图4所示, 主要包括液压缸及缸头阀块部分, 液压子站部分和液压泵站部分。
我们通过液压分油子站来实现系统低压高压启动和单独卸荷, 避免不同的试验之间的相互影响。
由于试验1和试验2等试验台共用一个液压油源, 参考美国MTS公司的液压子站原理图, 我们需要为每个试验台设计一套液压子站, 保证各个试验相互独立, 互不干涉。液压子站主要由输入环节、阀块组件和支路输出部分组成[8]。液压子站的原理图如图5所示, 能够实现的功能如下:低压、低压-高压缓慢切换功能, 实现缓慢升降压与快速卸荷;可以对每个试验台单独卸载;子站的控制由相应的控制计算机控制, 自动化程度较高;子站的低压状态可以用于系统测试, 避免高压调试中可能出现的损坏试件;子站的压力可以分别设定, 可以使系统不会出现大的过载, 进而保护试件。
1, 3.单向阀2.滤油器4, 12.节流阀5, 10, 11.换向阀6, 9.蓄能器7.溢流阀8.主控阀13.液压缸
所以本子站具有启动冲击小、快速卸荷、对其它子站无影响的特点。蓄能器6用于稳定控制口压力脉动, 节流阀4、换向阀5和比例溢流阀7控制主控阀8 (可调液控两位三通换向阀) 的开口量, 进而调节输入给子站的油压。具体实现方式如下:
(1) 在试验台没有工作时, 电磁换向阀5的阀芯在复位弹簧的作用下, 位于左位, 使得主控阀的右侧和左侧都没有压力油作用, 此时, 主控阀8的阀芯在复位弹簧的作用下位于左位, 动作执行部分不通压力油。
(2) 电磁换向阀5得电, 阀芯位于右位, 压力油通过节流阀4、换向阀5, 进入到主控阀8的右侧控制口, 由于换向阀7阀芯位于左位, 压力油会通过可调节流阀5和比例溢流阀7回到油箱, 通过调节比例溢流阀7的开口可以调节主控阀8右侧油液的压力。主控阀阀芯右侧压力油的作用下向左移动, 当复位弹簧和阀芯两侧的压力油平衡时, 阀芯停止运动, 使得运动执行部分得到低压。
(3) 比例溢流阀给定信号使得阀口关闭, 从而切断控制口压力油回油箱的通路, 使得主控阀右侧的压力升高, 继续推动阀芯左移到右位, 使得系统压力升高到泵源压力。
(4) 在系统高压状态下, 首先比例溢流阀7给定信号, 使得阀口有一定开度, 使得主控阀8右侧压力油通过比例溢流阀7流回油箱, 左侧控制口压力降低, 主控阀阀芯右移, 系统压力降低。
(5) 电磁换向阀5失电, 主控阀8右侧压力油完全卸荷, 使得主控阀8阀芯在左侧控制压力和复位弹簧力作用下右移, 切断泵源高压油进入到液压子站的通道, 使得此部分液压系统卸荷的同时, 保证泵源不卸荷, 避免了各个试验台之间的相互影响。
4 试验台AMESim仿真
AMESim是法国IMAGINE公司开发的一套高级仿真软件。它是一个图形化的开发环境, 用于工程系统的建模、仿真和动态性能分析。AMESim的特点是面向工程应用, 从而成为理想仿真工具。我们可以用AMESim的各种模型库来设计系统, 从而可快速达到建模仿真的最终目标。所建立的模型要尽量接近实际物理模型, 但是为了保证计算的速度需要进行适当简化, 既要保证仿真和实际情况接近, 又要能以比较快的速度进行仿真[4]。
为了保证试验台液压伺服系统合理性, 我们使用AMESim软件对液压系统进行仿真, 系统模型如图6所示。在液压缸实际加载过程中, 耳轴之间的间隙对加载的精确性影响非常大, 过大的间隙可能会导致加载过程中出现死区或者局部振动过大, 影响加载精度。经过我们实际测量, 建立了耳轴的较为精确的模型, 仿真结果如图7、图8所示。由仿真结果可以得知, 使用传统的PID控制器可以获得很好的控制结构, 我们设计的液压缸试验台满足试验精度要求。
5 结论
大型液压缸测试用试验台是大型液压缸测试中不可缺少的关键设备, 广泛地应用于土木工程、机械工程、国防和航空等领域。高可靠性的液压缸是大型设备能够稳定运行的必要条件[5]。
摘要：液压缸是液压系统的执行元件, 是将液压能转化为机械能的关键部件, 所以液压缸试验是保证系统性能中具有重要意义的试验。对大型液压缸进行测试试验, 加载缸的最大行程可以达到5000mm, 额定压力25MPa;被测缸行程2400mm, 额定压力25MPa。系统最大流量300L/min。液压缸测试用试验台结构设计巧妙, 可以对不同尺寸和吨位的液压缸进行测试, 具有良好的互换性。试验台可以进行包括液压缸启动压力测试, 负载效率试验, 行程试验等。
关键词：电液伺服力控制系统,结构设计,仿真,控制系统
参考文献
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