液压阀动态测试分析.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ N o ． 1 ．2 0 1 1 液压 阀动态测试分析 孙 军 周维科 北京华德液压工业集团有限责任公司技术中心 ， 北京 1 0 1 5 0 0 摘要 本文介绍了一种液压阀动态测试 阶跃 加载方式 ， 结构简单． 并且试验满足标准要求 。 关键词 动态测试 ； 阶跃加载 中图分类 号 T H1 3 7 ． 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 1 叭 一 0 0 5 1 0 2 Dy na mi c Te s t i ng a n d Ana l y z i n g o f Hyd r a u l i c Va l v e s S U N J u n Z HOU We i 一 e T e c h n o l o g y B r a n c h o f B e i j i n g H u a d e H y d r a u l i c I n d u s t r i a l G r o u p C o ． ，L t d ． ，B e i j i n g ，1 0 1 5 0 0 C h i n a Ab s t r a c t T h e t e x t i n t r o d u c e s a l o a d i n g me t h o d o f d y n a mi c t e s t i n g a n d a n a l y z i n g b a s e d o n h y d r a u l i c v a l v e s ， wh i c h h a s s i mp l e c o n f i g u r a t i o n ， a n d i s s a t i s f y w i t h t h e t e s t s t a n d a r d ． Ke y W o r d s d y n a mi c t e s t i n g ； l o a d i n g O 引言 随着液压技术的不断发展 ，各个液压元件生产企 业的产量 也在不断增加 ， 为了缩短产 品供货期 ， 一些企 业简化 了液压元件的试验方法 ，消减掉 了一些 比较复 杂的试验 ， 尤其是动态试验 ， 这样就忽视 了产品的动态 特性。 本文介绍 了一种简单的动态测试装置 ，长期安装 在试验台中不影响液压阀的其他稳态试验。 1 试验系统原理 1 ． 1 常规动 态 测试 方法 液压 阀的动态测试主要包括进 口压力阶跃响应特 性和出 口流量阶跃响应特性两部分装置 ，常规测试方 法采用的是液压泵加液控单 向阀组成阶跃系统 系统 图见图 1 ， 这样装置 比较复杂 ， 还需 要增加控制泵 ， 使 试验台管路比较复杂 ， 常规试验 台改造 比较麻烦 ， 如图 1 所示液压减压 阀试验 回路 。 进 口压力阶跃采用 8 1 液 控单 向阀的开启关闭来实现 ，出口流量阶跃采用 8 2 液控单 向阀的开启关 闭来实现 ，这样就需要系统中增 加控制泵装置 ，而且流量阶跃装置不能一直保留在 系 统中。 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 一 O 1 作者简介 孙 军 1 9 8 0 一 男 ， 工程 师 ， 一直 在华德液压从 事液压 元件 的研 究与应用。 1 一 液 压 泵2 一 溢 流 阀3、 1 2 - 压 力 表4 一 被 试 阀 5 一 流量计6 一 节流 阀7 一电磁换 向阀8 、 l 3 一 液控单向阀 9 一 温度计1 0 一 调速阀 1 4 一 过 滤器 图 1 液压 减压 阀试验 回路 1 ． 2本论 文设 计 的动 态测 试 方法 本文采用了简单的阶跃加载方式 见 图 2 ， 其 中进 口压力 阶跃 采用 了电磁球 阀和二通插 装 阀组 成的装 置 ， 出 口流量阶跃采用 了节流阀、 电磁球阀和二通插装 阀组成 的装置 。 其中液压电磁球 阀 见图 3 具有内部压 力容腔小建压速度快 、 切换 时间短 ， 采用钢球式密封结 构可实现无泄漏密封的特点 ； 二通插装阀 见图 4 也具 有响应速度快 ，采用锥面密封结构可实现无泄漏 的特 点 ．因此 可以满足阶跃加载试验 时对压力飞升速率 的 要求。 5 1 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 1年 第1期 图 2 液压阀试验回路 图 3电磁球闽结构图 L l ～ ， ＼Al f l 0 0 o ／ , ● ／ 一 _ ， ／一 ＼ 、 ＼A2 f 7 ％f S I 厂 、 n ＼、A3‘ 1 0 ／ 4 ＼ 圈 4二 通 瓶 蓑 结 构 图 在进 口压 力 阶跃 装 置 中 ， 电磁球 阀断 电状 态时 ， 控 制油液到达二通插装 阀的弹簧腔。使二通插装 阀处于 关闭状态 ， 系统建压 ； 当电磁球阀通 电状态时 ， 二通插 装阀弹簧腔油箱流回油箱 ，使二通插装 阀处 于开启状 态 ， 系统卸荷 ． 这样通过控制 电磁球 阀的通断电来实现 系统的建压与卸荷 ， 试验被试阀的动态特性。 在出口流量阶跃装置中， 采用通径较大的节流阀 ， 保证足够小的压力损失 ，在通过控制电磁球 阀的通断 电 。 来实现出口流量的阶跃变化。 通过控 制阶跃 加载装置 与被 试阀之 间的相对位 置 ，可用控制其间的压力梯度限制油液可压缩性的影 响来确定。 其问的压力梯度可以计算获得。 算得的压力 梯度至少 为被试阀实测的进 口压力梯度的 1 0倍 。 压力梯度计算公式 虹 一 一 式 中口 。 被试阀设定的稳态流量 ； K。 油液的等熵体积弹性模量 ； 试验 回路 中被试阀与阶跃加载 阀之间的 油路连通容积 。 被试阀和试验回路相关部分所组成油腔的表观容 积刚度． 应保证被试阀进 口压力变化率在 6 0 0 8 0 0 MP a ／ s 范 围内， 其中， 进 口压力变化率系指进 口压力从最终稳 态压力值与起始压力值之差的 1 0 ％上升到 9 0 ％的压力 变 化量 与相应 时 间之 比。 2 试验分析 采用上述的动态测试系统 ，对液压溢流阀的进 口 压力阶跃响应特性进行了试验 ，数据采集采用美国泰 克示波器 采样频率 1 0 0 MH z ， 试验 曲线如图 5所示 。 r , k 几 1 警 城 一 ． ⋯ 、． ⋯ 鼠 麓 慧 目* 笺 辫 嘲ll i 麓臻 ． 一 ， 。 2 7 ． S e 口 D2 g{ 最 高压 力 1 5 MP a 试 验 流量 5 0 L ／ mi n 温度 5 0 C时标频率 1 0 0 ms 建压时间 8 0 ms 响应时间 8 0 ms 压力超调率 1 2 ％ 图5 溢流 阀进 口压力阶跃响应 特性 曲线 3 结论 通过对 试验 结果 的分 析 ， 此 种动态 测试 装置结 构 简单， 造价低 ， 同时也能满足液压阀动态测试的要求。 参 考 文 献 [ 1 】 雷天觉． 液压工程手册【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 1 ． 【 2 】 官忠范． 液压传动系统【 M 】 ． 北京 机械工业 出版社，2 0 0 4 ． 【 3 】 盛敬超． 液压流体力-[ M I ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 7 ． 『 4 1 王春行． 液压控制系统【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 9 ． 【 5 】 成大先主编． 机械设计手册第五版第五卷【 M 】 ． 北京 化学工业 出 版社 ． 2 0 0 8 ． 【 6 】 王佑 民． 节流阀调速 回路稳态性 能分析[ J 】 ． 液压 气动与密封 ， 1 9 9 6 4 ． [ 7 ] 董敏． 二通插装阀系统动态特性的仿真与研究[J ] ． 液压气动与 密封 ， 2 0 0 1 1 ． 【 8 】 刘 国文， 陈军． 一种新型 变频 液压泵控调 速调压 系统的动态 数学建模与仿真[ J 】 ． 液压气 动与密封 ， 2 0 0 9 1 ．