液压支架密封性能试验规范的研究.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 7 ． 2 0 1 5 d o i l O ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 0 7 ． 0 0 9 液压支架密封性能试验规范的研究 薛春明 山西交通科学研究院， 山西 太原0 3 0 0 0 6 摘要 由于目前国内缺乏完善的液压支架密封性能评价体系， 通过研究提出了一套完整的密封性能试验规范。首先介绍了液压支 架密封眭能试验台的总体结构及工作原理， 讨论了试验条件， 试验要求， 最后给出了具体试验方法。 关键词 液压支架； 密封性能； 试验规范； 试验台 中图分类号 T H1 3 7 ； T B 4 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 0 7 0 0 2 9 0 3 S t u d y o f Hy d r a u l i c S u p p o r t Se a l i n g Pe r f o r ma n c e Te s t S pe c i fic a t i o n XUE Ch u n mi n g S h a n x i T r a n s p o r t a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， T a i y u a n 0 3 0 0 0 6 ， C h i n a Abs t ra c t Due t o t he l a c k of p e r f or ma nc e e v al u at i o n s ys t e m of hy dr a ul i c s up po r t ’S s e a l i ng pr o pe r t y i n c u r r e nt d ome s t i c，t h r ou gh t he r e s e a r c h ， a s e t o f c o mpl e t e s e a l i n g p e rfo r ma n c e t e s t s p e c i fi c a t i o n i s p u t f o r ward ． F i r s t l y , t h e g e n e r a l s t r u c t u r e a n d t h e o p e r a t i n g p r i n c i p l e o f t h e t e s t b e d’ S h y d r a u l i c s u p p o rt s e a l i n g p e rfo rm a n c e we r e i n t r o d u c e d ． T h e n we d i s c u s s e d t h e t e s t c o n d i t i o n s an d t e s t r e q u i r e me n t s ． F i n a l l y , t h e s p e c i fi c t e s t me t h o d wa s p r e s e n t e d ． K e y wo r d s h y d r a u l i c s u p p o rt； s e a l i n g p r o p e r ty； t e s t s p e c i fi c a t i o n ； t e s t b e d 0 引言 液 压支架 是综采设 备的重要 组成部分 ， 确保液压 支架的可靠性对于煤炭安全生产具有重要意义 。而在 液压系统中， 密封的主要作用就是防止油液泄漏进而保 证压力 ， 因此综合测评密封性能具有很重要的意义n 。 收稿 日期 2 0 1 4 1 2 0 9 作者简介 薛春明 1 9 8 8 一 ， 男 ， 山西交口人， 助理工程师， 硕士研究生 现从事机 械设计与研发 。 n ． I 2 】 王士同． 神经模糊系统及其应用[ M] ． 北京 北京航空航天大 学出版社， 1 9 9 8 4 9 8 7 【 3 】 孙志强， 王向中， 王毓民， 等． 基于均匀设计条件下的混料设 计在油品配方中的应用[ J ] ． 润滑与密封， 2 0 0 5 ， 2 1 4 3 1 4 8 ． 【 4 】 韩波， 王纪森， 胡建龙， 赵宏强． 飞机液压系统热载荷仿真分 析[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 8 1 3 1 6 ． 【 5 】 邹学新， 廖金军， 李欣． 液压系统流压互补同步回路仿真研 究[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 6 2 6 3 0 ． [ 6 】 韦翠华， 肖体兵， 温怡章， 梁超寰， 吴百海． 基于F L U E N T 插装 阀的三维流场模拟与实验分析[ J ] ． 液压气动与密封， 2 0 1 3 ， 6 1 2 1 6 ． 【 7 】 王纪森， 王振． 基于迭代学习控制的起落架加载系统[ J ] ． 液 压气动与密封， 2 0 1 3 ， 2 5 9 6 2 ． 【 8 】 徐金龙， 熊春华． 基于均匀设计的润滑油复合基础油体系研 目前对 液压支 架密封性 能的试验 没有完善 的试验标 准 ， 没有形成有效的产 品认证 ， 缺乏对密封件 的质量监 督 。本 文简要 介绍 了液压 支架密 封性能试验 台的设 计， 重点分析讨论试验的条件和要求 ， 以及试验方法。 1 试验台设计及工作原理 该试验台主要 由往复运动动力系统 ， 试验油缸 液 压系 统 ， 传 感器 及测 量 系统 和计算 机测 控 系统组 成 。通过计算机测控系统控制试验油缸液压系统产 生起伏波动的高压冲击载荷 ， 控制往复运动动力系统 ， 究[ J ] ． 润滑油， 2 0 1 0 ， 2 5 5 5 3 - 5 6 ． 【 9 ] 张曾科． 模糊数学在自动化技术中的应用[ M 】 ． 北京 清华大 学出版社， 1 9 9 7 7 7 8 1 ． 【 1 O ]蔡锁章． 数学建模原理与方法【 MJ ． 北京 海洋出版社， 2 0 0 0 21 - 2 8 ． [ 1 1 】F i s h e r R ． A， T h e D e s i g n o f E x p e r i me n t s [ M] ． L o n d o n O l i v e r ＆ Bo y d ，1 9 3 5． [ 1 2 ]C o e h r a n W． G ，C o x G ． M． ， E x p e ri me n t a l D e s i g n s ， 2 n d e d - 【 M】 ． Ne w Yo r k J o h n Wi l e yS o n s ．1 9 5 7 ． [ 1 3 】方开泰， 马长兴． 正交与均匀试验设计[ M 】 ． 北京 科学出版 社 ， 2 0 0 1 ． 【 1 4 ]刘莉， 辛振祥． 配方优化设计方法简介【 J 】 ． 橡塑技术与设备， 2 0 0 4 ， 1 0 ． [ 1 5 】张志红， 何桢． 实验设计与质量改进【 J ] ． 工程机械， 2 0 0 6 ， 2 62 -66 液 压 气 动 与 密 封 ／ 20 1 5年 第 0 7期 驱动试验油缸往复运动 ， 通过传感器及测力系统对试 验 台往复运动过程 中的试验数据进行测量 ， 其测量结 果 由计算机测控系统采样记录 ， 分 析处理 。液压支架 密封性能试验装置基本结构设计如图 1 所示 。 该密封性能试验装置液压原理 图如图 2 所示 。本 试验台由驱动气过滤器 1 ， 驱动气减压阀2 ， 驱动气压力 表3 ， 高压截止阀4 等元件组成气压泵站， 通过控制二 位四通气压阀5 ， 气液增压器6 的大气体活塞带动小直 径液压柱塞不 断往复运动 ， 实现对液压缸 1 3 进行 冲击 加载。高压截止 阀8 可 以实现冲击加载部分压力的保 持与卸载 ， 使得液压缸 内部所承受 的压力随着 时间变 化而变化 。电液 比例换 向阀 1 2 可以控制液压缸往复运 动 ， 从而驱动试验缸 1 3 以一定 的速度往复运动 。 往复动力 元卜_ ． } 一 ／ ＼ 试验油旺 l l 油缸液雎尊 往 复 控 制 照 元 l 工业控制计算机测控系统 运行状态显示 ， 图形操作界面。 报表曲线打印 图 1 液压支架密封性能试验装置基本结构 该密封性能试验装置液压原理 图如图 2 所示 。本 试验台由驱动气过滤器 1 ， 驱动气减压阀2 ， 驱动气压力 表 3 ， 高压截止阀4 等元件组成气压泵站， 通过控制二 位四通气压阀5 ， 气液增压器6 的大气体活塞带动小直 径液压柱塞不断往复运动 ， 实现对液压缸 1 3 进行 冲击 加载。高压截止阀8 可以实现冲击加载部分压力的保 持与卸载 ， 使得液压缸 内部所承受的压力随着 时间变 化而变化 。电液比例换 向阀 1 2 可 以控制液压缸往复运 动 ， 从而驱动试验缸 1 3 以一定的速度往复运动 1 。 3 2 1 、 9 - 驱动气过滤器2 一 驱动气 减压 阀3 、 7 - 驱动气压力表 4 、 8 一 高压截止阀5 一 二位四通气压阀 6 一 气液增压器1 0 一 定量液压泵 1 卜溢流阀1 2 一 电液比例换向阀l 3 一 液压缸 图2液压支架密封性能试验台液压系统 3 O 2 试验台密封性能试验 2 ． 1试验条件 为再 现液压支架 的实 际工作状态 ， 在进行液压支 架密封性能试验时， 需规定工作液 、 工作液温度与工作 液压力。额定工作压力P 应为梯形波 ， 根据密封件要求 取 下 列 三 组 值 6 ． 3 MP a 6 3 b a r ， 1 6 ． 3 MP a 1 6 3 b a r ， 3 1 ．5 M P a 3 1 5 b a r ， 也可以调节设定在其他值 ； 工作液 应采用 MT 7 6 所规定的乳化液或浓缩物与中性软水按 5 9 5 质量 比配制的高含水乳化液 ； 工作液温度 应该控制 在 1 0～5 0 ℃， 公差为3 ％； 往复速度应当限定于指定的 线性速度 下 0 ． 0 5 m ／ s 、 0 ． 1 5 m ／ s 、 0 ． 5 m ／ s ， 公差为5 ％。 2 ． 2试验油缸 由于液压往复密封的使用方式不同 ， 有轴用密封 和孔用 密封两种类 型 ， 需要设 置两种类 型的试验油 缸 ， 分别参照图3 和图4 。 1 2 6 7 8 9 l 0 1 1 l 2 ． ／ ⋯⋯，』 ⋯⋯， 1 一 试验台活塞杆2 一 刮油圈A 3 一 漏油 口 1 4 、 5 一 静态 O型密封圈 6 一 内导向环7 一 测试密封 A 8 一 压力腔 9 一 压力油循环 口1 0 一 测试密封 B 1 卜刮油圈 B 1 2 一 防尘圈1 3 一 漏油 口2 图3活塞杆密封试验缸 1 2 3 4 5 6 9 l 一 刮油圈 A 2 一 测试密封 A 3 一 压力腔4 一 压力油循环 口 5 - 测试 密封 B 6 一 刮油圈 B 7 - 漏油 口1 8 - 漏油 E l 2 9 - 试 验台活塞杆 图4 活塞密封试验缸 2 ． 3 性能要求 1 密封性能 加载压力腔达到额定工作压力 ， 闭 锁压力腔 ， 压力在最初 1 mi n 内下降不应超过 1 0 ％， 之后 的5 m i n 内压力不变 ， 接下来的5 m i n 内压力下降不应超 过 0 ． 5 ％。 2 中心加载性能 ①试验缸压力腔达到 1 ． 5 倍的 额定工作压力 的静压力和冲击 加载达到 1 ． 5 倍的额定 工作压力的动压力时， 不出现功能失效， 缸筒扩径残余 变形量小于缸径0 ．0 2 ％； ②未经受冲击加载作用的试验 Hyd r a ul i c s P ne u m a t i c s Se a l s ／ No．07． 2 0 1 5 缸应能 承受压力 腔达到 2 倍 额定 工作压力 的静压力 。 冲击加载试验之后 ， 不再考虑密封性能试验 台试验缸 的功 能 ， 但 基本材料 不应产生裂 纹 ， 也不应产 生焊缝 裂纹。 3 偏 心加 载性能 试验缸在偏心力作用后 ， 不应 出现功能失效 ， 级 间过渡处 的扰度值应小于试验长度 的 0 ． 1 ％。 4 耐久性能 密封性能试验 台的试验缸在 3 0 0 0 0 次压力波动循环试验之后 ， 不应出现功能失效 ～ 1 。 3 试验方 法 3 ． 1 密封性能试验 停止往复运动， 加载使压力腔达到额定工作压力 ， 压力腔闭锁 ， 在 1 l m i n内连续测压力腔 内压力 ， 记 录试 验缸 的压力并用 图线表示其随时间的变化。 3 ． 2 中, bJ J o 载性能试验 1 1 ． 5 倍额定压力加载 停止往复运动 ， 加载使压 力腔达到额定工作压力 的 1 ． 5 倍 ， 保持 3 mi n ， 在 3 mi n内 做密封检查， 卸载后测量缸筒扩径残余变形。 2 动载加 载 停止往复运动 ， 在 3 0 ms 内， 加载使 压力腔达到额定工作压力的1 ．5 倍 ， 冲击加载后进行密 封性能试验 。 3 ． 3偏心加载性能试验 将试验缸 的活塞杆 固定 ， 按照要求的偏 心量驱动 拉力传感器的压力达到额定工作压力 ， 保持 3 ra i n ， 在 3 m i n 内做密封检查 ， 卸载至 0 ． 1 倍额定工作压力测量级 间过度处 的扰度 。 3 ． 4 耐久性能试验 1 中心加载压力波动循环试验 将驱动装置与试 验缸活塞杆对心连接 ， 使试验装置 以设定 的线速度往 复运动 ， 试 验油压循环 波动 ， 进行 预定 次数 的往 复循 环， 试验完成后， 将每个密封圈的泄漏收集、 记录下来。 2 偏心加载波动循环试验 将驱动装置与试验缸 活塞杆按照要求的偏心量连接 ， 使试验装置以设定的 线速度往复运动 ， 使试验油压循环波动， 进行预定次数 的往复循 环 ， 试验完成后 ， 将 每个密封圈的泄漏 收集 、 记 录 F 来 。 3 ． 5摩擦力测量试验 1 恒压动态摩擦试验 将驱动装置与试验缸活塞 杆对心连接 ， 使试验装置以设定的线速度往 复运动 ， 将 试验缸压力 腔油压始终保 持在额定工作压力不变 ， 往 复运行 1 h， 1 h终止后 ， 至少记录一个循环 的摩擦力 曲 线 ， 并测得摩擦力 。 2 恒压静态摩擦试验 将驱动装置与试验缸活塞 杆对心连接 ， 维持试验缸压力腔额定工作压力 、 试验温 度 1 6 h恒定 ， 逐步调整驱动 回路压力 ， 在试验缸活塞杆 运动 的瞬时， 开始在图标记录器上记录摩擦力 。 4 结论 本文对液压支架密封性能试验条件和试验要求提 出了一系列标准化的规定 ， 并给出了具体的试验方 法 。采用计算机测控 系统 ， 在试验 台上对密封性能测 试 ， 通过对现 场数据 的采 集处理 ， 实 时绘制 曲线及 报 表 ， 操作方便 ， 工作 可靠。 参考文献 [ 1 】 张唏， 等． 液压支架立柱密封件性能测试系统研究[ J ] ． 液压气 动与密封， 2 0 1 2 ， 5 3 9 4 2 ． [ 2 】 黄勇理． 液压往复密封试验及数据监测系统的研究f J 1 ． 华中 理工大学学报， 1 9 9 9 ， 2 7 2 3 4 3 6 ． 【 3 】 黄勇理． 往复密封试验标准与实现简介[ J ] ． 液压与气动， 1 9 9 9 ， 3 4 7 5 3 ． [ 4 】 梁天才， 等． 一种新型筑路工程机械液压元件测试装置[ J 】 ． 山 西交通科技， 2 0 0 0 ， 1 3 3 3 4 ． [ 5 】 I S O 7 9 8 6 1 9 9 7 ， Hy d r a u l i c F l u i d P o w e r S e a l i n g D e v i c e s S t a n d a r d T e s t Me t h o d s t o As s e s s t h e P e r f o r ma n c e o f S e a l s Us e d i n O i l H y d r a u l i c R e c i p r o c a t i n g A p p l i c a t i o n s [ S ] ． [ 6 】 于淼， 等． 活塞杆密封试验缸设计【 J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 4 ， 4 2 4 2 6 ． [ 7 】 M T ／ T 9 8 5 2 0 0 6 ， 煤矿用立柱 、 千斤顶聚氨酯密封圈技术条 件【 s 】 ． [ 8 】 G B ／ T 2 5 9 7 4 ． 2 2 0 1 0 ， 煤矿用液压支架第二部分 立柱和千斤 顶技术条件[ S ] ． 上接 第 3 4 页 【 1 4 】刘士国， 孙见君， 涂桥安， 徐静， 李佳， 华洁． 端面密封摩擦表面 温度的测量系统 中国， 1 0 2 1 2 8 6 9 2 [ P ] ． 2 0 1 l 一 0 7 2 0 ． 【 1 5 ]陈晓奇， 周克宁， 刘晓林． 基于虚拟仪器 的电磁铁静态性能 测试系统 液压气动与密封， 2 0 1 0 ， 4 2 3 2 5 ． 【 1 6 】杨森， 涂桥安， 於秋萍， 等． 基于L a b V I E W的0形圈性能试验 装置研制[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 1 4 ， 1 6 7 7 0 ． 【 1 7 ]廖和滨， 杨晓翔， 刘康林， 等． 机械密封环端面温度场的测试 研究I J 】 ． 润滑与密封， 2 0 0 6 ， 1 1 2 0 - 1 2 4 ． [ 1 8 1李庆扬， 王能超， 易大义． 数值分析【 M】 ． 北京 清华大学 出版 社 ． 2 0 0 1 ． [ 1 9 】孙见君， 顾伯勤， 魏龙． 在役机械密封端面摩擦扭矩的测量 与控制[ J ] ． 石油机械， 2 0 0 5 ， 3 3 3 5 9 - 6 7 ． 31