液压泵试验台系统设计.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ NO ． 0 2 ． 2 0 1 5 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 0 9 液压泵试验台系统设计 阳宝元 ， 黄志坚 ， 何 曼 1 ． 广东工业大学机电工程学院， 广东 广州5 1 0 0 0 6 ； 2 ． 佛山泰鑫液压设备有限公司， 广东 佛山 5 2 8 0 0 0 摘 要 设计了一种液压泵试验台系统 ， 包括液压系统、 电控系统和计算机测控系统， 对系统的相关元件进行了选型， 整个系统简单实 用， 能可靠、 快捷地对液压泵的性能参数进行测试。 关键词 液压泵试验台； 液压系统； 电控系统 ； 计算机测控系统 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 2 0 0 2 3 0 3 Re s e a r c h o f T e s t S y s t e m O f Hv d r a u l i c P u mp Y A NGB a o - y u a n ， HU A NGZ h i - j i a n ， HEMa n 1 ． S c h o o l o f El e c t r o me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， Gu a n g d o n g Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Gu a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 ， Ch i n a ； 2 ． F o s h a n T a i X i n Hy d r a u l i c E q u i p me n t C o ． ， L t d ． ， F o s h a n 5 2 8 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t On e t e s t s y s t e m o f h y d r a u l i c p u mp wh i c h i n c l u d e s h y d r a u l i c s ys t e m， e l e c t r o n i c c o n tro l s y s t e m a n d c o mp u t e r c o n tro l s y s t e m i s d e - s i g n e d ， a n d s o me c r i t i c a l t y p e s o f c o mp o n e n t s a r e s e l e c t e d ． Th e wh o l e s y s t e m i s s i mp l e ， p r a c t i c a l wh i c h c a n r e l i a b l y and q u i c k l y t e s t p e r f o r - ma l i c e p a r a me t e r s o f h y d r a u l i c p u mp ． Ke y wo r d s t e s t s y s t e m o f h y d r a u l i c p um P； h y dr a u l i c s y s t e m； e l e c t r o n i c c o n t r o l s y s t e m； c o mp u t e r c o n tro l s y s t e m O 引言 随着科技的发展， 液压传动的应用范围越来越广， 液压泵作 为液压系统的动力元件 ， 其性能 的好坏直接 影响到整个液压系统的工作情况。液压系统故障排除 和液压泵维修过程中往往需要对泵进行测试， 本文设 计的液压泵试验台用于测试液压泵的性能， 包括排量、 效 率 、 变量特性 、 超载特性 、 冲击特性 、 外泄漏等 ， 从而 确定液压泵是否能正常运行及其故障原因。 1 试验台液压系统设计 该试验台液压系统主要包括外控油路、 补油油路、 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 1 8 基金项 目 广东省重点 实验室开发基金 1 0 o 0 4 4 作者简介 阳宝元 1 9 8 7 - ， 男 ， 湖南安f _ 人 ， 硕士研究生， 研究方向为机 电液智能控制、 设备故障智能诊断与监测。 液压泵测试及吸油油路 四个部分 ， 液压系统原理 图如 图 1 所示。 1 ⋯ 2 3 4 一 电机5 、 6 、 7 、 8 一 油泵9 、 1 0 、 l 1 一 压力表 1 2 、 1 3 、 1 4 一 先导溢流 阀1 5 、 1 6 、 1 7 一 远程调压阀 l 8 、 1 9 、 2 o - 旁通型过滤器2 1 一 流量计2 2 一 冷却器2 3 一 过滤器 2 4 - 油箱2 5 - 液位计2 6 - 液温计2 7 一 加热器2 8 一 转矩传感器 图1液压系统原理 1 外控油路。很多液压泵工作的时候需要接外 控油路， 通过外控油完成油泵的功率、 压力、 流量等参 数 的调节 ， 外控油压一般在 4 0 b a r 左 右 ， 通过远程调压 阀 l 5 来调定压力大小。 开始替换 。这是一些可以自查的问题 哪个部分是最 常需要维护的 法兰的再次紧固 ， 替换密封实效 的垫片 还是大设备上实效 的垫片 哪个 部分的垫片最容易 被压坏 缠绕垫在哪里最容易散架 哪里的法兰替换 成本高， 需要重点保护 “ 可我为什么要换一个更好的垫片呢 ” “ 世上哪有 一 种设计 可以做到 1 0 0 ％完美呢 ” 那我们 的问题是 生产中 ， 怎样 的安全才 叫绝对的 安全1 ％的泄漏是不是就可以接受如果不是 ， 那 0 ． 1 ％呢又能接受吗 这就是我们想说的， 没有任何一个准确的数字可 以足够说明我们的 目标 。我们 的目标就是用最先进 的 技术 ， 最合理的成本， 将泄漏率减少到最小， 真正实现 最安全 ， 最稳定 的生产 。 参考文献 [ 1 ] J u s t i n Z h a o ． Wh a t i s a F i s h b o n e G a s k e t [ J ] ． P i p e l i n e＆ G a s J o u r n a l ， 2 0 1 4 ， 2 4 1 2 9 4 9 5 ． f 2 】 胡国桢， 等． 化工密封技术眦1 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 6 ． 【 3 】 A S T M F 3 7 2 0 0 6 ， 美国垫片材料密封性的标准试验方法【 S 】 ． [ 4 】 V D I 准则2 4 4 0 ， 矿物油炼油排放控制指南【 S 】 ． [ 5 】 VD I 准则2 2 0 0 ， 法兰连接指南一 选材[ s 】 ． 23 液 压 气 动 与 甚p 封 ／ 20 1 5- 3 l0 2期 2 补油油路。有些液压泵工作的时候需要补油 回路 ， 补油油压一般控制在 5 0 b a r 以内， 通 过远程调压 阀 1 6 来调定压力大小。 3 吸油油路。该回路的作用一是给油箱灌油， 二 是测试液压泵时有油液泄 出 ， 把泄漏出的油液从容器 中吸回到油箱 。吸油泵 的进油 口必须接过滤器 ， 防止 把污染物吸到油箱中。 4 液压泵测试模块 。测试液压泵 的性能参数 ， 完 成油泵压力、 排量等功能的设定。待测油泵装好后， 先 把先导溢流 阀 1 4的压力调至零 ， 而后启动运行 时要点 动三下 ， 排除空气 ， 接着把先导溢流 阀 l 4的压力调至 额定压力 ， 此时远程调压阀 1 7 未加压 ， 油泵负载为零 ， 流量计 2 1 显示 的是空载流量 ， 通常以此空载流量作为 理论流量来计算。而后逐渐升高远程调压阀1 7 的压 力 ， 读出每次调定压力后对应的流量 ， 从而绘出液压 泵的流量一 压力 曲线 图， 也可计算出相应的容积效 率。根据扭矩转速传感器测量出的数据可以计算出 油泵的输入 功率 ， 根据油泵的输 出流量 和压力可 以计 算出其输出功率 ， 从而计算出液压泵的总效率。测试 结束后通过观察油泵外面的油迹情况判定液压泵是 否有外泄漏 。 2 液压系统参数和元件选型 根据客户要求确定液压系统的相关参数 电机 1 的 额定功率为 1 ． 5 k W； 电机 2 的额定功率为 1 8 ． 5 k W； 电机 3 的额定功率为 1 l O k W； 电机4的额定功率为 1 ． 5 k W； 先 导溢流 阀的额定压力为 3 5 0 b a r ； 远程 调压 阀额定压 力 为3 1 5 b a r ； 油箱容量为2 0 0 0 L 。各液压元器件的具体选 型如表 1 所示 。 表 1 液压系统关键元件 3 电控系统设计 系统由电气柜、 操作台等组成。电气柜主要安装 电气系统的动力元件 ， 各电动机启动 电路的断路器 、 接 触器 、 熔断器、 热继电器、 变压器等。操作台主要安装 有各种控制按钮、 旋钮 、 指示灯 、 数字流量仪表、 电压 表、 电流表等， 用于完成各开关量的输入／ 输出及系统逻 辑功能的控制。本系统中的电机包括外控电机 1 、 补油 电机 2 、 测泵电机 3 、 吸油电机4 和冷却电机， 各电机的 主接线图如 图2 所示 ， 控制 回路接线图如图 3 所示 。部 分电气元件的具体选型如表2 所示。 表 2电控系统相关元件 4 计算机测控系统设计 计算机测控系统如图4 所示 ， 主要由计算机、 显示 器 、 打印机 、 模拟量采集模块 、 A ／ D转换模块 、 数显仪表 模块组成， 信号调理板将采集的压力、 温度等信号转化 成可以进行 A ／ D转换的标准电压信号 ， 而后通过A ／ D转 换器把电压信号转换成数字信号送人计算机。流量信 号通过流量积算仪显示出来 ， 同时可以送入计算机 ， 扭 矩转速信号通过扭矩转速仪显示 出来 ， 同时送入计算 机。所有信息送人计算机后， 计算机利用相关公式求 出液压泵的排量、 总效率、 容积效率、 压力一 流量曲线图 等数据， 并通过打印机打印出来。 压力传感器 h 温度传感器 卜 _ J一一 计 算 机 I 扭矩转 速传感器 卜 _ J 一 图4 计算机测控系统框图 5 性能试验及结果分析 利用该试验台对维修后的力士乐液压泵 型号为 A 7 V O 2 5 0 L R D ／ 6 3 3 一 R Z B 0 1 进行 性 能测 试 ， 得 到 的压 力一 流量特性曲线如 图5 所示。 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 0 2 ．2 0 1 5 3 8 0V 5 0 Hz Ll N 图2 主系统接线图 图3 控制回路接线图 电 机转速[ 口 r ／ m i n 环境温度 [ 亘 ] ℃ 空载排基[ 至受 [] L ／ m i n 压力设定 [ 三 ] M P a 油液温度[ ] ℃ 外渗漏 [ ] 宴 皇 嘲j 避 被测泵压力流量曲线图 压 力 ， MP a 图 5 压 力一 流量特性 曲线 通 过分析 图 5中所示 的压力一 流量 曲线 可以得 出 以下结论 1 当加载 的压力小于 1 2 MP a 时 ， 泵 的流量 随系统 压力 的增加 略有减小 ， 这是 由泄漏量随着泵压力增加 而增加所造成 的； 2 当加载 的压力超过 1 2 MP a 时 ， 泵 的流量随系统 压力的增加以较快地速度减小 ， 这是由于该阶段泵处 于恒功率控制状态 ， 泵的输出压力和输出流量的乘积 基本恒定 ； 3 当加载 的压力到 3 2 MP a 时 ， 泵 的流量迅速减为 零 ， 同时压力也无法继续升高 ， 这是根据客户的要求把 泵的切断压力设定成了3 2 M P a 。 测试结果表明该泵经过维修后性能良好， 压力和 流量正常， 可以投入使用。 6 总结 本试验 台将传统 的液压测试技术和计算机 、 传感 器技术有效地结合起来 ， 利用计算机进行数据处理， 能 高效 、 准 确 、 快捷地对液压 泵 的排量 、 容积效率 、 总效 率、 压力、 外泄漏等性能参数进行有效测试。试验台结 构简单、 成本低廉， 目前已经在某一液压泵维修厂运行 了一个月 ， 效果 良好 ， 可以广泛用于液压泵的测试 场合。 参考文献 [ 1 ] 郑明辉， 江吉彬， 郭嫖． 液压泵性能测试实验台设计[ J 1 ． 机床 与液压， 2 0 1 1 , 3 9 2 0 7 6 - 7 8 ． [ 2 ] 于彩新， 于斌， 姜继海． 工程机械液压泵试验台[ J 】 ． 工程机械， 2 0 0 9 ， 1 1 3 5 ． [ 3 】 王益群， 高殿荣． 液压工程师技术手册【 M】 ． 北京 化学工业出 版社。 2 0 1 1 ． [ 4 】 李笑． 液压与气压传动[ M】 ． 北京 国防工业出版社， 2 0 0 7 ． 【 5 】 周连俭， 鹿洪禹， 笪炎炎． 计算机 自动控制液压综合实验台 的研制[ J ] ．液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 7 2 2 2 4 ． [ 6 ] 肖丽嫒， 赵增宏， 王守城， 等． 液压综合试验台系统设计[ J ] ． 液 压与气动， 2 0 1 2 ， 4 4 3 4 5 ． [ 7 】 姚成玉， 赵静一． 试验台液压站电气液压系统的设计与实践 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 3 8 8 4 6 4 8 ．