简易液压缸工况模拟试验台的设计与应用.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 3 ． 2 0 1 6 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 6 ． 0 3 ． 0 1 2 简易液压缸工况模拟试验台的设计与应用 钱老红 ， 陈 禄 ， 易新新 蚌埠液力机械有限公司， 安徽 蚌埠2 3 3 0 3 0 摘 要 依据客户要求 ， 需要对新研制的液压缸进行工况模拟试验， 该公司设计制作了一种简易工况模拟试验台， 试验台包括机械支撑 平台、 液压试验系统、 水冷却循环系统和电器控制与显示系统， 运用该试验台对被试液压缸进行十万次的往复负载试验， 以检测被试 液压缸的性能。 关键词 液压缸； 试验台； 1 况模拟； 设计 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 6 0 3 0 0 3 7 0 3 The De s i g n a n d Ap p l i c a t i o n of a Si mp l e Te s t Be n c h wi t h S i mu l a t i o n Hy d r a u l i c Cy l i n d e r W l0 r k i n g Co n d i t i o n Q I A NL a o h o n g , C H E NL u , } 71 X i n - x i n B e n g b u YE L i Ma c h i n e r y C o ． ， L t d ． ， Be n g b u 2 3 3 0 3 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e r e q u i r e me n t o f c u s t o me r , t h e wo r k i n g c o n d i t i o n s i mu l a t i o n e x p e r i me n t o f t h e n e wl y d e v e l o p e d h y d r a u l i c c y l i n d e r s h o u l d b e c a r r i e d o u t ． Ou r c o mp a n y d e s i g n e d a n d ma n u f a c t u r e d a s i mp l e t e s t b e n c h t o s i mu l a t e t h e wo r k i n g c o n d i t i o n o f h y dra u l i c c y l i n d e r ． T h e f o u r p a rs ， me c h an i c a l s u p p o r t p l a t f o r m， h y dra u l i c t e s t s y s t e m， wa t e r c o o l i n g m a d c i r c u l a t i n g s y s t e m， e l e c t r i c c o n t r o l a n d d i s p l a y s y s t e rn， we r e i n c l u d e d i n t h e t e s t b e n c h ． T h e r e ； Ir o c a t i n g l o a d t e s t o f t h e h y dra u l i c c y l i n d e r wa s o p e r a t e d f o r o n e h u n dre d t h o u s a n d t i me s t o d e - t e c t t h e p e r f o rm a n c e o f t h e h y dra u l i c c y l i n d e r b y u s i n g t h e t e s t b e n c h ． K e y wo r d s h y dr a u l i c c y l i n d e r ； t e s t b e n c h ； wo r k i n g c o n d i t i o n s i mu l a t i o n ； d e s i gn O 引言 液压缸是液压系统中的重要执行元件 ， 其性能的 优劣不仅决定液压系统的可靠性， 而且影响工程机械 设备的正常运行。在液压缸实际生产中， 一般都是通 过液压缸试验台来检验液压缸的性能和和质量， 目前 国内液压缸的生产均依据 G B ／ T 1 5 6 2 2 2 0 0 5 和J B ／ T 1 0 2 0 5 2 0 1 0 ， 结合各 自 产品的特点设计、 开发液压缸试 验 台， 但无法模拟液压缸运行 的实际工况n 。本公 司 针对客户的要求， 依据被试液压缸本身的特点， 设计制 收稿 日期 2 0 1 5 一l 1 0 3 作者简介 钱老红 1 9 8 9 一 ， 男 ， 安徽安庆人， 助理丁程师， 硕士研究生 主要从事液压机械设计与T艺研究。 - - - - - - 较流 出方 向大 ； 随阀 口开度增大阀芯实 际行程与设计 行程偏差较流出方小 ， 更能准确地反映操作者的工作 意图。在控制启动冲击的前提下， 采用流人方向组合 矩形节流槽形式更优。 参考文献 【 1 】 冀宏， 张继环， 王东升， 等． 滑阀矩形节流槽阀口的流量系数 【 R 】 ． 兰州第六届全国流体传动与控制学术会议， 2 0 1 0 ． 【 2 】 王东升． 节流槽滑阀阀口流量系数及稳态液动力计算的研 究【 D 】 ． 兰州 兰州理工大学， 2 0 0 8 ． 作了一种简易液压缸工况模拟试验台， 以检测所研制 液压缸 的性能 。 1 工况模拟试验 台的设计 依据客户需求 ， 本公司研发的新型起升液压缸应 满足以下工况要求 起升液压缸工作压力为 1 5 M P a ， 起 升负载为 1 ．5 t ， 负载重物在液压缸作用下起升和回落， 运行十万次后液压缸无外漏， 允许密封件有损坏和少 量内泄漏。针对以上工况要求 ， 本公司设计制作一种 起升液压缸简易工况模拟试验台来模拟实际工况， 并 通过对液压缸十万次的连续运行试验来检测液压缸的 性能， 以确保产品良好的质量。 该工况模拟试验台组成示意图如图 1 所示， 主要由 [ 3 】 杨 尔庄． 液压 技术发展动 向及展望[ J 1 ． 液压 气动与密封 ， 2 0 0 3 ， 4 1 7 ． 【 4 ] 高殿荣． 液压技术中复杂流道流场的数值模拟与可视化研 究【 D 】 ． 秦皇岛 燕山大学， 2 0 0 1 ． [ 5 ] 路 甬祥． 对流体传动与控制技术的系统哲学思考[ J 1 ． 液压气 动与密封， 2 0 0 5 ， 5 4 6 ． [ 6 】 王福军． 计算流体动力学分析一 C F D软件原理及应用【 M】 ． 北 京 清华大学出版社， 2 0 0 4 ． 【 7 】 韩占忠， 王敬， 兰小平． F L U E N T流体工程仿真计算实例与应 用[ M 】 ． 北京 北京理工大学出版社， 2 0 0 4 1 9 2 0 ． 液 压 气 动 与 密 封 ／2 0 1 6年 第 03期 以下几个部分组成 机械支撑平 台、 液压系统 、 电器 自 动控制和显示系统 以及水循环冷却系统 。机械支撑平 台对液压缸和负载配重提供装配支撑 ， 液压系统为液 压缸运行提供液压动力 ， 水循环冷却系统为液压油冷 却降温， 防止油温过高导致液压缸和液压系统损坏 ， 自 动控制与显示系统则是控制整个系统运行 ， 同时监控 和记录液压缸试验运行状况 。 图 1试验 台组成示意图 1 ． 1机械支撑平台 机械支撑平台如图 2 所示 ， 主要 由底板 、 导 向柱 、 顶 杆 、 固定座、 负载配重板等几个部分组成。在底板上固 定四根导 向柱对负载重物 的运行起上下导 向作用 ， 起 升液压缸装配在底板上 的固定座上 ， 底板上的顶杆 与 底板之间采用螺纹连接 ， 可以适当调节与底板之间的 高度， 防止液压缸在装配、 拆卸以及液压缸不运行时与 负载重物直接接触， 感应螺栓用于感应接近开关， 便于 自动控制系统控制液压缸的运行行程。机械支撑平台 装配完成后， 将液压缸接入液压和控制系统即可实现 液压缸对负载重物的起升和回落工况的实际模拟。 卜导 向柱2 一 感应螺栓3 一 底板4 一 l益 I 定座 5 一 顶杆6 一 液压缸7 一 负载配重板 图2机械支撑平台结构图 1 ， 2试验台液压系统 试验台的液压系统原理图如图3 所示， 系统主要包 括液压泵站， 电磁换向阀， 单 向节流阀， 溢流阀、 压力 表， 温度触点开关 ， 压力继电器等 。液压站为系统提 供液压动力， 通过溢流阀调节系统的输出液压。当被 试缸受到液压系统提供的液压动力， 使得负载起升时， 换向阀左位工作 ， 调节单向节流阀使液压缸的保持合 适的起升速度； 当液压缸上升到最大行程后， 换向阀中 位工作， 液压缸卸荷， 液压缸的活塞杆随着负载因自身 重量下降， 调节另一个单向节流阀调节负载的回落速 度 ， 使系统保持稳定。 卜被试缸2 一 压力继 电器3 一 单向节流阀4 一 油箱5 一 电磁换 向 6 一 溢流阀7 一 液压 站8 一 压力表开关9 一 压力表 图3液压系统原理图 1 ． 3 水冷却循环 系统 由于工况模拟试验需要重复运行十万次， 试验台 所用液压油的温度很容易持续升高 ， 过高的温度会导 致液压缸和液压系统内密封件的损坏 ， 致使试验无法 进行下去。因此 ， 有必要对试验中的液压油进行冷却 ， 本液压试验台的冷却采用循环水冷却 ， 热交换示意图 如图4 所示。试验台产生的高温液压油通过热交换器 将热能传递给循环冷却水， 从而使液压油温度降低， 循 环冷却水 由水泵提供循环动力。 图 4 热 交换 示意 图 1 ． 4 电器控制与显示系统 电器控制与显示系统采用P L C 和触摸屏来控制系 统 包括液压站、 水泵和P L C 的启停 。 ‘， 运用接近开关 感应负载配重板上的感应螺栓来控制液压缸运行行 程 ， 并通过安装在温度表上的温度触点开关以及液压