煤矿机械用液压元件检测及平台建设研究.pdf

研究与开 D OI 1 0 ． 3 9 6 9／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 5 ． 0 6 ． 0 3 1 煤矿机械用液压元件检测及平台建设研究 党林，燕南飞，代粉蕾，孙辉，代振华，党磊 中煤科工集团西安研究院有限公司。 陕西西安 7 1 0 0 7 7 摘要 液压元件在煤矿机械及其他工程机械中应用甚广，它的质量直接影响着整个液压系统的性能。装配到主机上的液压元件 在进厂时，如果能够进行功能和技术指标测试，将会在很大程度上提高液压元件的质量 ， 从而保证整个液压系统的性能。研究 了液压泵、液压马达、液压缸和液压阀的检测项 目 和检测方法，提出了液压元件检测平台的建设思路。 关键词液压元件；检测检验；平台建设 中图分类号 T H1 3 7 ．5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 99 4 9 2 2 0 1 50 6一O l 1 5 0 3 Th e Re s e a r c h o f Te s t i n g a n d Pl a t f o r m Co n s t r u c t i o n f o r Hy d r a u l i c Co mp o n e n t s Us e d Co a l M i n e M a c h i n e r y DANG L i n ，YAN Na n - f e i ， D AI F e n - l e i ，S UN HU i ，DAI Z h e n - h u a ，D ANG L e i CC TE G Xi ’a n R e s e a r c h I n s t i t u t e ． Xi ’a n 71 0 0 7 7． C h i n a Abs t r a c t Hy d r a u l i c c o mp o n e n t s a r e wi d e l y u s e d i n c o a l mi n i n g ma c hi n e r y a n d o t h e r e n g i n e e r i n g ma c h i n e ry ，i t s q u a l i t y d i r e c t l y i n flu e n c e s t h e wh o l e p e rf o r ma n c e o f t h e h y d r a ul i c s y s t e m． Wh e n a s s e mb l i e s t O the ma i n h y d r a u l i c c o mp o n e n t s i n t o the f a c t o ry， i f c a n b e t e s t e d t h e f u n c t i o n a nd t e c h n i c a l i n d e x， i t wi l l g r e a t l y i mp r o v e t h e q u ali t y o f t h e h y d r an l i c c o mp o n e n t s ， a n d t o e n s u r e t he p e r f o rm an c e o f t h e w h o l e h y d r a u l i c s y s t e m． T h i s p a p e r s t u d i e d t h e t e s t i n g p r o j e a t a n d me t h o d o f h y d r a u l i c p u mp ， h y d r a u l i c mo t o r ， h y d r a u l i c c y l i n d e r and h y dr a u l i c v a l v e ， a n d a l s o p u t s f o r wa r d the c o n s t r u c t i o n t ho u g h t s o f t h e d e t e c t i o n p l a t f o rm f o r h y d r a u l i c c o mp o n e n t s ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c c o mp o n e n t s ；d e t e c t i o n t e s t ；p l a tf o rm c o n s t r u c t i o n 0绪论 液压 系统广泛应用于各行各业 ，在煤 矿机械 等行业都大量采用了液压传动系统 ，但是大量的 液压设 备在运行 中存 在部分元 件老化和失效等 问 题，使得液压系统效率降低，性能下降n 。如果在 液压系统装配之前 ，能够对这些液压元件的功能 和技术指标进行测试 ，选择性能优越 的液压元件 进行装配，就能够很大程度上提高液压系统的整 体质量，保证主机的性能。液压传动是以液体作 为工作介质来进行工作 的，一个完整的液压系统 主要 由动力元件 、执行元件 、控制元件和辅助元 件四部分组成嘲 。本文将对液压泵 动力元件 、 液压马达和液压缸 执行元件 以及液压 阀 控 制元件 的检测方法及检测平 台建设进行讨论和 研究。 1 液压元件检测检验的类型 对于液压元件 的制造 、销售企业来说 ，液压 元件和其他工业元部件一样 ，按照检测检验的类 型不同 ，可 以分为研究性试验 、型式试验和出厂 检验 。研究性试验主要是为研发新 的产品进行 的 功能性试验；型式试验则是产品全项特性的试 验，是用来检验产品设计的合理性及其该产品在 国家标准规定 的条件下运行的适应性 ；而出厂检 验是对完工后的产品进行全面的检查与试验 ，其 目的是防止不合格品流到用户手中，避免给用户 造成损失 ，也是为了保护企业的信誉。作为液压 元件的采购者或使用者，为了保证采购液压元件 的性能 ，需要进行进货检验或人厂检验 ，主要是 指人厂时的检验，这是保证生产正常进行和确保 产 品质量 的重要措施 。本 文所讨 论 的正是液 压 收稿日期2 0 1 5 0 5 0 6 曩 亟] 研 究与开发 泵 、液压马达 、液压缸和液压阀人厂时所进行 的 人厂检验。 2 液压元件检测项目及参数 作为液压系统的动力元件和执行元件 ，液压 泵 和液压马达是整个液压 系统 的重要组成部分 ， 它们的性能直接影响着整个液压系统的性能，它 们对于整个液压系统 的动态性能和静态性能影 响 非常大。按照 国家或行业标准 ，液压泵和液压马 达 的检测项 目主要有排量验证试验 、效率试验 、 变量特性试验、自吸试验 、噪声试验、低温试 验 、高温试验、超速试验 、超载试验、冲击试 验 、满载试验、效率检查 、密封 陛能检查等。 和液压马达一样 ，液压缸也是液压系统的执 行 元件 ，在整个 系统 中实现往复 直线运 动或摆 动 ，是液压 系统中应用最多的执行元件 。按照国 家或行业标准，液压缸的检测项 目主要有起动 压力特性试 验 、耐压试 验 、泄露试 验 、缓 冲试 验、负载效率试验、高温试验、耐久性试验、行 程试验等。 液压 阀是整个液压系统 的控制元件 ，按照国 家或行业 相关标 准 ，主要 的检测 项 目有 稳态特 性 、瞬态 特性 、噪声 、耐久性 、耐压性 、泄漏 量、压力损失、稳态压力流量特性 、密封性等。 由于液压元件 的不 同，所需测试 的参数也就 不同，但通常需要进行测试的参数主要有排量 和流量 、压力 、扭矩 、转速 、温度 、时 间、位 移、噪声、应力与应变 。其他一些参数可以通 过以上参数的计算来获得。 3液压元件检测平台设计 液压元件试验台的原理是 由液压泵将油箱中 的液压油增压经过液压系统 ，供给被试液压元 件 ，通过调节各液压控制 阀达到被试元件所需要 的试验状态，测试记录其性能【4 _ 5 】。 传统的液压检测或试验平台，都是通过各个 传感器对被测量进行数据的采集和处理，检验员 在现场进行数据的记录和汇总，检测效率低，精 度差 ，速度低且人为影响因素比较大。随着计算 机技术、电子技术等的不断发展 ，计算机辅助测 试 C A T 技术也越来越多地应用到液压元件性 能检测中，使得液压元件检测更加趋 向于自动 化、智能化。 3 ． 1液压元件检测平台设计理念 基于机械技术、电控技术、测试技术以及传 感器等技术的不断发展 ，液压元件检测平台在设 计时，应综合考虑多方面的因素 ，使得新建成的 检测平台既要节能、环保，又要性能稳定可靠。 在节能方面 ，液压元件检测平台的设计可以采用 新型的变频装置 、液压伺服元件和 电液 比例元件 来减小系统的功率损失。 3 ． 2液压元件检测平台设计 液压元件检测平 台主要 用于液压泵 、马达 、 阀和油缸的性能测试 ，对 于液压泵 、马达用来测 定试验过程 中压力 、流量 、温度 、振动 、扭矩 、 转速等参数的量值及其变化、特性曲线、过程变 化规律等嘲 ；对于液压缸用来测定试验过程中起动 压力、内泄漏量、压降、行程、耐压等；对于液 压 阀用来测定试验过程 中的耐压 、温度 、流量 、 压力损失和泄漏等 。被检测液压件 的参数范围如 表 1 所示 。根据被测元件 的参数范 围，液压元件 检测平台的主要设计参数如下 压力范围 03 5 MP a ； 最大压力 4 2MP a ； 流量范围 0～3 0 0L ／ mi n ； 最大测试功率2 0 0 k W； 最大测试扭矩2 5 0 0 N m； 最大测试转速3 0 0 0 r ／ m i n 。 最大测试缸径 1 5 0 m m。 表 1 被检液压 元件参数范 围 被检对象 参数范围 液压泵 液压马达 液压阀 液压缸 排量9 ． 4 1 9 3 m l ／ r ；压力 2 5 3 1 ． 5 MP a 排量2 3 2 5 0 rr l Ⅳ r ；压力3 1 ．5 MP a 通径5 3 0m m；压力 2 5 3 1 ．5M P a ；流量3 0 ～2 0 01． ／ m i n 压力1 4 3 1 ．5 MP a ；长度2 4 3 1 6 0 0m m缸径5 0 1 1 0m m 3 ． 3液压检测平台硬件设计 液压元件检测平 台主要 由软件系统和硬件系 统两大部分组成。硬件由电气控制模块、动力控 制模块、试验台架 、液压 回路 、数据管理模块、 数据采集模块 、油液过滤系统等部分组成 。液压 检测平 台系统硬件组成如 图 1 所示 。电气控制模 块是整个系统的电力配送机构，负责整个检测平 羹