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7 8 2 0 1 1 年 6 月 中国制造业信息化第 4 0 卷第 1 1 期 液压快换接头质量检验的研究 王建杰， 李德胜， 徐扬， 陈孝朱 江苏省机械研究设计院有限责任公司， 江苏 南京2 1 0 0 1 2 摘要 介绍了G B ／ 1 r 5 8 6 1 2 0 0 3 液压快换接头 试验方法 标准的试验项目与试验方法， 对标准中 的部分内容提 出讨论。通过实际应用， 叙述了带阀的快换接头在使用中出现无法形成额定流量 的通路情况， 并对此现象产生的原因进行了分析研究， 最后对 G B ／ T 5 8 6 1 2 0 0 3 液压快换接头 试验方法 标准提 出了改进意见。 关键词 阀式快换接 头； 液动力 ； 关闭通路 中图分类号 T t t 1 3 7 ． 5 2 2 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 21 6 1 6 2 0 1 1 1 l 一0 0 7 8一o 4 液压快换接头是液压系统中流体输送管路需 要连接及断开时使用的一种快速操作接头， 其主要 特点是可以进行带压拆卸或连接 ， 并且在操作过程 中不出现流体滴漏及防止污物和空气进入系统。 G B ／ r 5 8 6 0 2 0 0 3 液压快换接头 尺寸和要求 l 1 j 和 G B ／ T 5 8 6 1 2 0 0 3 液压快换接头 试验方法 _ 2 J ． 以下简称标准 是液压快换接头产品质量要求及 检验所执行的国家推荐性标准， 从 2 0 0 4年 6月实 施以来已有数年， 对快换接头质量的提高起着指导 与推动作用。然而 ， 对于快换接头其中的一类 带阀的快换接头， 在使用过程中却时常出现异常现 象。因此， 深入讨论 G B ／ T 5 8 6 1 2 0 0 3 液压快换 接头 试验方法 标准是否能对带阀的快换接头的 各项技术指标进行全面的检测很有必要。 1 试验项 目的介绍 1 ． 1 连接 力试验 记录将快换接头 的阳接头 或 阴接头 装入阴 接头 或阳接头 中所用的力 或力矩 ， 重复 5次取 其平均值。接人液压系统内的压力为规定值。 1 ． 2 分 开力试验 与上述连接力试验的装入相反 ， 需脱开 5次取 其平均值。 1 ． 3泄 漏 试 验 泄漏试验分 4种试验状态检测泄漏量 低压下 接头连接、 低压下接头断开、 最大工作压力下接头 连接、 最大工作压力下接头断开。前 3 种状态下的 泄漏试验装置及方法标 准中有 明确规定 ， 而 “ 最大 工作压力下接头断开的泄漏试验” 需要 自行设计试 验装置 ， 可参考一般液 压件 的耐压试 验检查外 渗 量， 将压力调至规定的试验压力， 在接头下方用量 杯收集最大工作压力 的泄漏量 。标准指 明， 测泄漏 量前必须把油中混入的空气去净， 且要实测 3 0 m i n 以上并获得 以 mL ／ S 为单位 的泄漏量 。笔者认 为 以 mL ／ mi n作为泄漏量 的单位 比较合适 。 1 ． 4极 限温度试验 ‘ 极限温度试验实际上是温变泄漏量试验， 标准 规定 6种温变工况均要测泄漏量 。 a ． 由最高工作温度降至环境温度时接头的连 接泄漏试验。试验液充入接头体总成达到最高工 作温度 6 h以后， 让接头总成冷却到环境温度， 断开 接头再接上接头测量泄漏量 。 b ． 在最高温度降至环境温度情况下接头断开 时的泄漏试验 仅适用带阀的接头 。 c ． 在最高工作温度运行下接头连接时的泄漏 试验。 d ． 在最高工作温度运行下接 头断开 时的泄漏 试验 仅适用带阀的接头 。 e ． 在最低工作温度下接头连接时的泄漏试验。 f ． 在最低工作温度下接头断开 时的泄漏试验 仅适用带阀的接头 。 1 ． 5压 力脉 冲试验 压力脉冲试验分 2种试验工况检测接头处 的 泄漏量 。试验条件 脉冲压力为额定压力 的 1 3 3 ％ 与高压软管脉冲压力相同 ， 脉冲压力周期符合 G B I 5 5 6 8 规定， 在脉冲达到 1 0 0 0次循环后需断 开、 连接至少一次， 循环次数达到规定值。 收稿 日期 2 0 1 1 0 4 1 3 作者简介 5 E 建杰 1 9 5 6 一 ， 男， 江苏海门人， 江苏省机械研究设计院有限责任公司工程师， 主要从事流压件检测、 液压系统调试等工作。 应用研究 王建杰李德胜徐扬 等液压快换接头质量检验的研究 7 9 a ． 测试低压连接的泄漏量和最大工作压力下 的泄漏量。 b ． 测试断开时低压下 的泄漏量和最 大工作压 力下的泄漏量 仅适用带阀的快换接头 。 1 ． 6 回转脉 冲试验 回转脉冲试验需要设计试验夹具 ， 能在每个压 力脉冲周期 内阴、 阳极接头相对转动 5 。 ， 在规定时 间间隔内接头需断开、 连接至少一次。在回转脉冲 试验达到规定值后， 复测快换接头在低压状态下和 最大工作压力下 的内泄漏量。 1 ． 7耐久试验 试验压力 0 ． 1 MP a 进行连接、 断开达到规定 的 循环次数。对于小通径快换接头 ≤ j5 1 2 ． 5 mm 连接、 断开频率不大于 1 8 0 0 次／ h ； 大通径接头连 接、 断开频率不大于6 0 0 次／ h 。循环次数达到规定 值后复测各种工况下的泄漏量。 1 ． 8压 力降试验 压力降试验也就是压力损失试验， 它反映了快 换接头进 入系统 的能 量消耗。在额 定流量 的 2 0 ％～ 1 5 0 ％ 至 少 有 6个 试 验 流 量 必 须 包 括 1 0 0 ％的额定流量 测上、 下游间的压力值之差即为 压力 降。压 力 降 试 验 试 验 油 液 的粘 度 符 合 2 8 ． 8 删n 2 ／ s -3 5 ． 2 删n 2 ／ S 。快换接头 2个流向压 力降不一定相等， 选用两值中的较大值。 1 ． 9真空试验 真空试验分 2种工况进行 a ． 接头连接真空试验按标准 中 1 5 ． 1 ． 1 ～ 1 5 ． 1 ． 6 所述的试验方法测其真空度下降值。 b ． 接头断开的真空试验 仅用于带阀的接头 标准中按 1 5 ． 2 ． 1 ～1 5 ． 2 ． 5 所述的试验方法测其真 空度下降值。 真空试验实际也是测量快换接头对另一种流 体 气体 的密封性能泄漏量的大小， 标准中图 4 采 用的液压差真空表进行试验数值比较准确。 1 ． 1 O空气包含量试验 按标准中 1 6 ． 1 ～1 6 ． 5章节所规定的试验方法测 其每次循环 即断开、 连接一次 空气混入系统量的大 小。显然循环次数多， 所测空气量比 较可信可靠。 1 ． 1 l 泄漏量试验 测量容器内充人 0 ． 1 MP a 的空气压力连接、 断 开接头， 每次断开后使泄漏液体从接头总成中排 出， 每次连接后需轻轻敲打接头总成 ， 清除内部 的 全部气泡。重复上述连接、 断开若干次， 从容器的 下降体积 m L 获得每次的泄漏量。 1 ． 1 2 静压试验 静压试验分连接和断开 2种工况进行 a ． 接头在连接工况下测量泄漏量。静压力 GB ／ I 5 8 6 1 标 准术语采用 G B ／ [ “ 1 7 4 4 6标 准 中的 术语与定义 在规定值 5 mi n以上分别测量低压力 时的泄漏量和最大工作压力时的泄漏量。 b ． 接头断开时测 量泄漏量 仅用 于带 阀的接 头 。 1 ． 1 3 长续时间冲击流动试验 长续时间冲击流动试验使接头总成在每个方 向承受规定 的冲击流量持续 时间最小 5 s 。如果 冲 击流量没有规定， 使用流量数值为接头总成额定流 量的 5倍 ， 如 果 额 定 流 量 没 有 规 定 ， 使 用 G B ／ T 5 8 6 02 0 0 3中表 1规定 的有关额定值。在长续 时间试验前后需测泄漏量和压力降。 短续时间冲击流动试验 、 爆破试验在此不做详 细说 明。 2 关于“ 长续时间冲击流动试验“ 可 行性 的讨论 ， 标准规定“ ⋯⋯使用流量数值为接头总成额定 流量的5 倍⋯⋯” ， 笔者认为冲击流量为额定流量 的“ 5 ” 倍是否有印刷错误 液压元件性能试验 中， 液压泵 、 液压马达都有 主参数试验压力为 1 ． 2 5倍额定压力的耐久性强化 试验 ， 以缩短常规耐久性试验时间， 获得攻关效果 。 如液 压泵 、 液压 马 达在 额定 压 力下 耐久 性 运转 1 0 0 0 h 后复测容积效率下降小于规定下降值就认 为连续满载试验通过 ， 标准中指明与这条试验方法 等同的是 液压泵、 液压马达在 1 ． 2 5 倍的额定压力 进行超载试验 2 5 0 h 后复测容积效率下降值小于规 定下降值就认 为连续超载试验通过 。这两项试验 任选一种 ， 都是进行了耐久性试验。笔者把连续超 载作为“ 强化” 试验 ， 强化系数 当量达 4 。 笔者认 为液压快换接头质量主参数流量强化 试验通过 5倍的额定流量不可行 ， 特别是带阀的接 头5 倍的流量所产生的压降很大， 且液动力也很 大。液动力很有可能使带阀的快换接头不能提供 通路功能。 3 试验中出现的问题及原 因分析 在江苏苏南某厂有一台液压泵全性能试验台， 2 0 1 1 年 6月 中国制造业信息化第 4 0卷第 1 1 期 采用可控硅直流电机调速型的机械动源 主电机功 率 9 0 k W， 最高转速达 3 0 0 0 r ／ m i n 。为了减少拆 装泵时的泵 、 系统油液少流出及污染泵试验台架与 地坪 ， 采用 j 5 2 0 mm通径的带阀的快换接头与液压 软管组件连接被试泵的出油 口与加载集成块 ； 为了 方便拆装被试泵 ， 泵的出口压力表没有安装于泵的 出口5 D处， 而是移至加载块进油 口处， 如图 1 所 示。采压点远移， 标定压力损失与压力表示值的和 作为泵的输出压力， 不影响泵的总效率。 1 一可控直流 电机 ； 2 --转矩转速传感器 ； 3 一被试泵 ； 4 一软管快换接头连接管道组； 5 一压力表； 6 一加载阀块组 ； 7 一测 流阀块组 ； 8 一油 源 图 1 某厂液压 泵性 能试验 台 液压泵试验台投入使用约半年 ， 大概近千台泵 完成了出厂试验后产生了带阀快换接头不能提供 额定流量的通路现象。通常 ， 泵 的出 口输 出液压油 没有通路就会产生严重事故。这 与液压 回路 中使 用带阀的快换接头不能提供通路大不一样。后者 仅是失控， 前者是压力升高破坏薄弱环节使泵壳裂 开。出厂试验人员开始还以为是泵的壳体强度差， 连续裂 3台才停机 ， 向行家求助。笔者应厂方邀请 前往帮助分析事故原因。 该泵性能试验 台采用 2只溢流阀并联加载 ， 2 只溢流阀同时卡在开路位置概率甚小， 高压软管完 整无损且畅通， 故极有可能是快换接头堵塞造成升 压猛增。直流电机功率很大， 转矩转速传感器的满 量程力矩是泵的最大输入力矩的 3 倍。泵壳的强 度储备只比耐压试验 1 ． 5 倍略高一点， 这样一来液 压泵试验台的传动系统中泵／ 泵壳便成为最薄弱环 节。 笔者到现场查看接头连接时的受堵情况 ， 人工 吹气 ， 气 尚通 ， 灌水尚成流 。这表明小流量时 ， 这个 接头仍能通流。厂方实验员也反映， 直流电机逐步 升速到 5 0 0 r ／ mi n左右突然出现被试泵壳裂开 的故 障现象。5 0 0 r ／ m i n以前液压泵在空载下运行压力 表有示值， 流量计在运转， 被试泵 的排量 5 0 mL 。 2 0 mm 通径 的快换 接 头， 额 定 流量 达 1 0 0 L ／ mi n ， 该泵的公称转速为 1 5 0 0 r ／ mi n ， 而被试 泵 的全 流量也 只有 7 5 L ／ mi n ， 没有 超容量使 用接 头。 带阀的液压快换接头断开时接头在弹簧的弹 力作用下阴阳接头都可以自封； 连接时， 阴阳接头 的顶杆使其 2 个单向阀都开启， 这样总成有了通路 性能 。2个顶杆 的同轴与否 、 接触平面平行与否都 影响它的通流特性 ； 保持通流特性还与弹簧的弹力 大小、 弹力保持性能有很大的关系。因为通流时总 是要受到轴 向的液动力 ， 液流方向的后弹簧起着支 承作用 ， 轴 向力随着流量增加也增大。如果液动轴 向力大于后弹簧的弹力或者后弹簧衰退弹力小了， 都会出现液流方向的前单向阀关闭 ， 接头总成不能 成为通路 。作为图 1 所示的试验场合泵壳裂开 ， 工 作回路中使用带阀的快换接头 ， 执行机构也会 出现 一 些古怪的故障现象。 纵观带 阀的快换 接头 ， 其 弹簧是一 个重要 零 件 ， 它的弹力保持性能可以说是总成保持通路的最 重要保证。诚然 弹力并不是越大越好 ， 它 的连接 、 断开时的轴 向力是 由使用者人工施于的。 4对于快换接头质量检验 的改进建 议 为了避免带 阀的快换接头在使用中出现上述 不通流的情况 ， 笔者建议带 阀的快换接头总成在进 行出厂试验时应增加一项通流特性试验 ， 至少要进 行额定流量的通流试验 ， 不被关闭算通过。 批量生产时可以抽检 ， 它具有代表性。通流试 验最好能 用 1 2 5 ％的额定流量进行 。用户一般 只 会在额定流量范围内使用， 这样便有较大的富余 量 。 通流特性试验只要在低压状态下进行 ， 消耗能 源不多。笔者主要是从通流试验出发设计了一个 快换接头总成 的试验系统， 把 G B ／ r 5 8 6 1 2 0 0 3 液压快换接头 试验方法 标准中多个试验项目以 及通流试验集成于一体， 如图2 所示。其特点是 手动变量泵与流量调节 阀组成试验流量的粗细调 节。快换接头可以进行通流试验 ， 也可进行压力脉 应用研究 王建杰李德胜徐扬 等液压快换接头质量检验 的研究 8 1 1 一试验油源； 2 一通流换向电液换向阀； 3 一被试快换接头及加载集成块组； 4 一测流集成快组 图 2 快换接头 带阅 试验 系统图 6 C T 冲试验、 流量脉冲试验， 由 1 C T、 2 C T 、 3 C T 、 4 C T 、 -5 C T 、 6 C T进行多种不同的控制。油源主压力保护 采用余度设计， 且电机可以空载启动。升卸压力采 用正逻辑 得电升压 有利于系统安全和紧急事故 操作 。 液压快换接头的质量性能直接关 系到液压系 统的可靠性和安全性。液压快换接头的质量检验 项 目与方法 日趋完善。 参考文献 [ 1 ] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局． G B ／ T 5 8 6 0 2 0 0 3 液压快换接头 尺寸和要求[ S ] ． 北京 中国标准出版社， 2 0 0 3． [ 2 ] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局． G B ／ r 5 8 6 1 2 0 0 3液压快换接头 试验方法[ S ] ． 北京 中国标准出版社， 2 0 0 3． R e s e a r c h o n t h e I n s p e c t Qu a l i t y o f R e p i d A l t e r Hy d r a u ma t i c J o i n t W A NG J i a nj i e ，L I De s h e n g ，X U Y a n g ， C H 旺N X i a o z h u J i a n g s u Ma c h i n e r y R e s e a r c h a n d D e s i g n L t d ．C o ． ， J i a n g s u Na n j i n g ， 2 1 0 0 1 2 ， C h i n a Ab s t r a c t I t i n t r o d u c e s a n d d i s c u s s e s t h e s t a n d a r d t e s t i t e ms i n GB／ ， ] r 5 8 6 12 0 0 3“ Re p i d Al t e r Hy d r a u ma t i c J o i n t ，I n s p e c t P r o c e s s ”．B a s e d o n e x p e r i me n t ，i t a n a l y z es t h e r e a s o n a b o u t l o s s s p e c i f i e d f o l w o f t h e r e p i d al t e r h y d r a u ma t i c j o i n t ， g i v es some s u g g e s t s t o i mp r o v e G B 8 6 1 2 0 0 3“ Re p i d Alt e r Hy d r a u ma t i e J o i n t ， I n - s pe c t Pr o c e s s ”． Ke y wo r d s Re p i d Al t e r Hy d r a u ma t i c J o i n t wi t h Va l v e ；Hy d r a u ma t i c P o we r ；Cl o s e d P a s s a g e 上接第 7 7页 [ 6 ] S c h o l k o p f B ，S mo l a A J ，M J u l l e r K．N o n l i n e a r c o mp o n e n t a n a ly s i s a s a k e rne l e i g e n v a l u e p ro b l e m[ J ] ． N e u r a l C o m p u t a t i o n， 1 9 9 8， 1 0 5 1 2 9 9 1 3 1 9 ． [ 7 ] Ma s o nR L ， T r a c yND ， Y o u n gCH ． D e c o m p o s i t i o n o f T f o r m u l t i v a r i a t e c o n t rol c h a r t i n t e r p r e t a t i o n [ J ] ． J o u r n al o f Q u a l i t y Te c h n o l o g y ， 1 9 9 5 ， 2 7 2 9 9 1 0 8 ． [ 8 ] Ma s o n R L ， Y o u n g J C ． Mu l t iv a r i a t e S t a t i s t i c a l P r o c e s s C o n t r o l w i t h I n d u s t r i a l A p p l ic a t io n s [ M] ． P h i l a d d p h i a A S AS I A M， 2 0 0 2． [ 9 】 韩亚娟． 基于马氏田口的多元系统稳健性优化与诊断分析研 究 [ D] ． 天津 天津大学 ， 2 0 0 7 ． [ 1 0 ] C o o k D F ， Z o b d C W， N o t t i ngh a m Q J ． U t i l iz a t io n o f n e u r a l n e t wo r k s f o r t h e r e c o g n i t i o n o f v a r i a n c e s h i f t s in c o r r e l a t e d m a n u f a c t u r i ng p r o c e s s p a r a m e t e r s [ J ] ． I n t e rna t i o n al J o u r n a l o f P r o d u c t t io n R e s e a r c h ， 2 0 0 1 ， 3 9 1 7 3 8 8 13 8 8 7 ． [ 1 1 ] H w a r n g HB ． D e t e c t i n g p r o c e s s me a n s h i f t int h e p r e s e n c e o f a u t o c o r r e l a t io n a n e u r a l n e t wo r k B a s e d mo n i t o ri ng s c h e me [ J ] ． I n t e r n a t io n a l J o u r n al o f P r o d u c t i o n R e s e a r e h ， 2 0 0 4 ， 4 2 3 5 7 35 9 5 ． [ 1 2 ] G u hR S ． A h y b r i d h e a mi n g b a s e dm o d e l f o r o n l i n e d e t e c t i o n a n d anal y s is o f c o n t rol c h a r t p a t t e r n s [J] ． C o mp u t e r s I n d u s t r ial E n g i n e e ri ng ， 2 0 0 5 ， 4 9 1 3 5 6 2 ． [ 1 3 ] M8 8 o n RL ， Y o u n g J C ． I m p m v i o gt h e s e n s i t iv i t y o f t h e T 2 s t a ff s t i c in m u l t i v a r i a t e p r o c e s s e o n t r o l [ J ] ． J o u r n a l o f Q u a l i t y T e c h n o l o g y ， 1 9 9 9 ， 3 1 2 1 5 5 1 6 5 ． Th e Di a g n o s i s o f t he o u tO fc o n t r o l S i g n a l s Ba s e d o n L SS ⅧRe s i d u a l Ch a r t YE Ru i ， S 0 NG Hu a mi n g ， XU Qi a n Na n j i n g Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ， J i a n g s u Na n j i n g ， 2 1 0 0 9 4 ，C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o i n t e r p r e t t h e o u t o f c o n t r o l s i g n a l s i n mu l t i v a r i a t e s t a t i s t i eal p r oce s s c o n t rol ，i t p r o p o s e s a me t h od b a s e d L S S Ⅵ r esi d u a l c h a r t ．s h o ws t h e d e t a i l a bo u t t h e me t h od t o d e v e l o p L SS、 ， ] M r esi d u a l c h a r t ，t h e d i a g n o s i s p r o c e d u r e ，a n aly s i s o f i n s t a n c e a r m s i mu l a t i o n ．I t c o mp a r e s t h e me t h od o f L SS Ⅷ r esi d u a l c h a r t wi t h t h e me t h od s o f p r i n c i p a l c o mpo n e n t a n a l y s i s ．Th e r e s u l t s h o ws t h 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