油氣懸掛系統(tǒng)試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

李林宏，李 萍，張仕新，李愛(ài)民

(裝甲兵工程學(xué)院 北京 100072)

1 引言

和傳統(tǒng)的扭力軸式懸掛裝置相比，油氣懸掛系統(tǒng)的減振效果得到大幅提升，廣泛用于工程機(jī)械和裝甲車輛。油氣懸掛系統(tǒng)的兩大核心元件為蓄壓器和動(dòng)力缸;陸上高速行駛時(shí)，不平地面對(duì)負(fù)重輪的沖擊力通過(guò)平衡肘臂、拉臂使動(dòng)力缸活塞桿不停擺動(dòng)，動(dòng)力缸內(nèi)油液經(jīng)聯(lián)接油管在蓄壓器內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)浮動(dòng)活塞壓縮氣體，使氣體壓力上升，吸收沖擊能量，達(dá)到衰減動(dòng)載、緩和振動(dòng)的目的。在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，油氣懸掛的失效主要表現(xiàn)為：漏油、漏氣(密封失效)，性能指標(biāo)下降。因此經(jīng)過(guò)一定周期的使用，必須對(duì)油氣懸掛進(jìn)行檢修，使其恢復(fù)原有的技術(shù)性能。目前，除了產(chǎn)品出廠磨合和質(zhì)量檢驗(yàn)裝置外，各使用保障單位或部門都不具備產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)的手段。油氣懸掛系統(tǒng)綜合試驗(yàn)臺(tái)就是用來(lái)解決使用保障部門新品件功能復(fù)檢和修后部件性能檢測(cè)缺乏試驗(yàn)手段的現(xiàn)狀。本文以某型工程車輛的油氣懸掛為例進(jìn)行試驗(yàn)裝置的研制開(kāi)發(fā)。

2 主要技術(shù)指標(biāo)

充油壓力 12±0.6 MPa

充氣壓力 13MPa

檢測(cè)工作溫度 50℃

減振阻力 55 kN

動(dòng)力缸線速度 ≥0.1m/s

試驗(yàn)行程 120mm

3 試驗(yàn)裝置的基本構(gòu)成

試驗(yàn)裝置主要包括：機(jī)械平臺(tái)及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、檢測(cè)與電氣控制系統(tǒng)、充油充氣系統(tǒng)。

3.1 機(jī)械平臺(tái)及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)

如圖 1所示，機(jī)械平臺(tái)包括：底座 11、立板及筋板4、上下導(dǎo)向軸座 7和 9、傳感器支架 5等;動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)包括：電機(jī)-減速機(jī) 1、傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器 2、軸承座 3、曲柄連桿機(jī)構(gòu) 10。此外，潤(rùn)滑裝置、保護(hù)裝置、上下導(dǎo)向軸及連接銷未標(biāo)出。

圖1 機(jī)械平臺(tái)及動(dòng)力傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.2 檢測(cè)系統(tǒng)及電氣控制系統(tǒng)

如圖 2所示，檢測(cè)系統(tǒng)包括：溫度傳感器、力矩傳感器、智能儀表;電氣控制系統(tǒng)包括：控制按鈕、繼電器、指示燈、控制柜等。

1)檢測(cè)條件

溫度 50℃;在平衡位置測(cè)去程壓力(p1)和回程壓力(p2);計(jì)算并顯示：(p1+p2)/2高壓空氣阻力，(p1-p2)/2阻尼阻力。

圖2 檢測(cè)系統(tǒng)圖

2)檢測(cè)系統(tǒng)的要求

a.設(shè)置平衡位置的去程和回程兩點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸入，且兩點(diǎn)不能同時(shí)有效;在測(cè)量過(guò)程中當(dāng)?shù)谝稽c(diǎn)開(kāi)關(guān)有效時(shí)，開(kāi)始捕獲測(cè)量值的極值(p1);當(dāng)?shù)诙c(diǎn)開(kāi)關(guān)有效時(shí)，“捕獲“該過(guò)程中的另一極值(p2);

b.設(shè)置溫度觸發(fā)的開(kāi)關(guān)輸入，在溫度值低于49℃，測(cè)出的力值顯示但不記錄;高于 49℃時(shí)觸發(fā)，測(cè)出的力值顯示且做記錄;達(dá)到 50℃，停止試驗(yàn);

c.過(guò)程循環(huán)，只保留最后一次的結(jié)果。過(guò)程結(jié)束時(shí)，可按鍵切換顯示：(p1+p2)/2及(p1-p2)/2;

d.允許面板按鍵清除結(jié)果。

3.3 充放油系統(tǒng)及充氣系統(tǒng)

如圖 3所示，充油和充氣系統(tǒng)包括：充氣設(shè)備 1，被試件(蓄壓器 2、動(dòng)力缸 3)，充放油電磁閥 4，閉鎖電磁閥 5，液壓泵站 6。

圖3 充放油系統(tǒng)與充氣系統(tǒng)原理圖

4 試驗(yàn)項(xiàng)目

4.1 靜負(fù)荷試驗(yàn)

1)蓄壓器密封性檢測(cè)

用充氣工具 1，從蓄壓器的充氣閥充氮?dú)?充氣前浮動(dòng)活塞應(yīng)位于最右端，充氣過(guò)程要控制氣壓緩慢上升，防止浮動(dòng)活塞對(duì)蓄壓器的沖擊。當(dāng)氣壓達(dá)到規(guī)定的氣壓值(溫度一般在 25℃左右)，停止充氣。檢查蓄壓器外部不得有明顯的漏氣現(xiàn)象;放置 12小時(shí)后，檢測(cè)的氣壓與原充氣值相比，壓差不得超過(guò) 0.2MPa。

2)動(dòng)力缸靜負(fù)荷試驗(yàn)

控制電磁閥給動(dòng)力缸充放油 10次，活塞動(dòng)作正常無(wú)卡滯;動(dòng)力缸達(dá)到預(yù)定的油壓后，保壓 8小時(shí)，動(dòng)力缸外部無(wú)泄露。

4.2 動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)

(1)用銷子將上下導(dǎo)向軸與動(dòng)力缸的銷孔連接固定好，并用開(kāi)口銷鎖緊。(連接困難時(shí)，可拆下電機(jī)尾部的風(fēng)扇蓋，用手轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇來(lái)調(diào)整偏心輪位置);

(2)將充好壓力的蓄壓器固定在支架上，支架安放在合適試驗(yàn)臺(tái)合適的位置;連接蓄壓器充油、放油閥門與電磁閥間的充油管、放油管;連接動(dòng)力缸與蓄壓器之間的油管(管子的直徑為 8 mm，彎曲半徑不小于100mm);

(3)將溫度傳感器吸附于動(dòng)力缸聯(lián)接管附近的表面上。檢查兩個(gè)霍爾開(kāi)關(guān)的端面與吸附在偏心輪上的磁鐵的端面間隙是否在 1～1.5mm之間，否則用螺母調(diào)整霍爾開(kāi)關(guān)的伸縮量調(diào)整間隙;

(4)接通油路充油(油壓為 12±0.6 MPa)，活塞桿將連桿推至下止點(diǎn)，然后放油;同時(shí)點(diǎn)動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，使連桿升至上止點(diǎn)，排除缸內(nèi)空氣;再次充油，推連桿到下止點(diǎn)，壓力上升到試驗(yàn)充油壓力(12±0.6MPa)后，停止充油;

(5)試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)后，動(dòng)力缸活塞桿運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)平穩(wěn)無(wú)卡滯，外部無(wú)泄露;

(6)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，觀察阻力值的變化情況，當(dāng)溫度值到達(dá) 50℃時(shí)，記錄阻力和值和阻力差值(阻力和值和阻力差值，可通過(guò)多次試驗(yàn)的測(cè)量值來(lái)標(biāo)定)，并依此判斷懸掛裝置的性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了油氣懸掛總成試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方案、工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成、試驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)某型油氣懸掛總成試驗(yàn)裝置的研制開(kāi)發(fā)，機(jī)械平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制系統(tǒng)操縱方便，所設(shè)定的試驗(yàn)項(xiàng)目能夠確定懸掛裝置的技術(shù)狀態(tài)，設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的目標(biāo)，得到了使用保障單位的認(rèn)可。

[1] 路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 楊可楨，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 王積偉.液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.7.

[4] 孫偉，孫志朋.電廠輸煤采樣機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng)，2010，(4)：49-51.