模擬震動試驗臺的液壓源選用

謝恩昕

（天水華天機械有限公司 研究中心，甘肅 天水 741000）

0 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對大型試驗系統(tǒng)的動力源要求在提高。 4m×4m模擬震動試驗臺液壓源的主要技術(shù)參數(shù)為：

額定負載流量：660 L/min

額定工作壓力：21MPa

油箱容量：2500 L

液壓油的最高溫度≤55°C

為了滿足模擬震動試驗臺液壓源技術(shù)要求，筆者對國內(nèi)外4 種液壓源及其布局作了詳細對比，擇優(yōu)選出型號為Y662 的液壓源作為模擬震動試驗臺的供給動力源。

1 模擬震動試驗臺液壓源的選用

1.1 國內(nèi)外4 種同類產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)比較

國內(nèi)外4 種同類產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)比較見表1。

1.2 國內(nèi)外4 種液壓源原理比較

國內(nèi)外4 種液壓源原理比較見圖1，圖 2，圖 3，圖 4。

從以上4 種液壓源的原理圖可以看到：

表1

(1)德國 SCHENCK PP3503 型液壓源沒設(shè)前置泵， 美國 MTS 506.71 與Y400 設(shè)前置泵（螺桿泵）。

（2）美國 MTS 506.71 與 Y400 由于設(shè)置了螺桿泵，用它吸油給主泵，可提高主泵的容積效率， 在相同流量輸出時，配備主泵的電機功率可減小些。

（3） 美國 MTS 506.71 的吸油路設(shè)散熱器， 可以保證主泵正常的工作溫度。

（4）美國 MTS 506.71 與 Y662 在主泵吸油路上有低壓濾油器，可以提高油的清潔度，從而提高主泵的壽命。

（5） 美 國 MTS 506.71 與 Y400、Y662 液壓源冷卻器安裝在回油路上，背壓較大， 為了使單位時間回油量不變，需加大回油管路通徑。

1.3 油源總體布局

Y400 液壓源、MTS 506.71、 德國SCHENCK PP3503 總體布置圖見圖5，Y662 總體布置圖見圖6。

從以上布局圖可以得到：

（1） MTS 506.71 布局更為合理，結(jié)構(gòu)緊湊，外型美觀大方、占地面積小。

（2）Y662 液壓源采用組合式油源，便于安裝、維修。

圖5

比較4 種液壓源和兩種布局方案，本文選擇Y662 液壓源作為模擬震動臺的液壓源。

2 模擬震動試驗臺液壓源工作過程

本液壓源由 2 臺 250 L/min 和 1 臺160 L/min 油泵電機組組成， 工作時可根據(jù)主機的需要選用開啟相應(yīng)的油泵電機組。 其工作過程為：啟動電機、電機的輸出軸與油泵相連接，帶動油泵斜盤使油泵柱塞做往復(fù)運動，經(jīng)過自閉式吸油濾油器吸取油箱內(nèi)的液壓油，通過泵體輸出高壓油，經(jīng)過管路進入油路分配器，高壓油首先進入安裝在油路分配器上的單向閥（單向閥的主要用途為防止液壓油回流，使電機反轉(zhuǎn)）、高壓吸油濾油器、壓力表、蓄能器、溢流閥（安全閥）、電液比例溢流閥，通過電液比例溢流閥的控制，經(jīng)由管路提供給系統(tǒng)所需要的壓力油。系統(tǒng)的回油進入油路分配器，經(jīng)過安裝在油路分配器上的回油濾油器，進入回油冷卻器，油液流回油箱。

3 模擬震動試驗臺液壓源組成和元件的選擇

圖6

3.1 油箱設(shè)計

(1)油箱主要由箱體、油箱蓋、連通管等組成， 油箱上安裝有電接點溫度計、電接點壓力表、空氣濾清器、液位計、回油冷卻器、自閉式吸油濾油器及油路分配器，油箱下方有放油閥，箱體由復(fù)合鋼板焊接而成，內(nèi)表面為不銹鋼板，外表面為A3 板。 油路分配器上安裝有單向閥、高壓油濾油器、油路開關(guān)、壓力表、回油濾油器、比例溢流閥、蓄能器等。

（2） 油箱上安裝有電接點溫度計，可測量油箱的溫度，當油箱內(nèi)油溫超過設(shè)定溫度時，電器實施保護，使油泵停止工作。

（3）在油箱中安裝有過濾網(wǎng)，使系統(tǒng)回油中的雜質(zhì)與油泵的吸油分離，以延長油泵的使用壽命。

（4）油箱上安裝有液位計，以便觀察油液面的高低，當液面低于規(guī)定要求時，需適量補充液壓油。

3.2 油箱容積選取

參照設(shè)計規(guī)范，油箱的容積應(yīng)按油泵流量的3～5 倍選取，該液壓源油泵的流量為600 L/min，Y662 液壓源的油箱容積設(shè)計為2500 L。

油箱上安裝有自閉式吸油濾油器，以確保油泵正常工作，其自閉式吸油濾油器具有關(guān)閉油路的功能，便于定期更換濾芯，清理油箱。

3.3 主要器件

（1） 手動變量柱塞泵：250SCY14-1B（2 臺），160SCY14-1B（1 臺）；

（2）濾油器；

（3）CLG3-10 冷卻器；

（4）FYD050-32B 電滋溢流閥。

4 震動試驗臺液壓源(Y662 型液壓源)相關(guān)參數(shù)的計算

4.1 電機功率的計算

式中 N1——功率，kW

P ——壓力，MPa

Q——流量，L/min

取 P=21 MPa，Q=250 L/min， η=0.85，則 N1=102.9 kW

取 P=21 MPa，Q=160 L/min，0.85，則N1=65.9 kW

根據(jù)N1=102.9 kW，N1=65.9 kW，選Y315L-6 電機 (110 kW)2 個，Y315S-6電機(75 kW)1 個。

4.2 蓄能器容積計算

本油源的蓄能器主要吸收泵的脈動作用，根據(jù)機械設(shè)計手冊公式

式中 AKL——柱塞泵的每一個柱塞從吸入到排出油的體積

P1——最高工作壓力

P2——最低工作壓力

P0——充氣壓力

N——指數(shù)(等溫時取1，絕熱時取1.4)

軸向柱塞泵的柱塞有7 個，配用電機 1000 轉(zhuǎn)/分。

取 P1=22 MPa，P2=21.8 MPa，P0=22×0.5=11 MPa

當 n=1 時，V0=0.46 L

當 n=1.4 時，V0=0.51 L

參考Y400 液壓源，確定本油源蓄能器容量為6.3×3 L。

4.3 管路計算

根據(jù)液壓傳動設(shè)計手冊

式中 d——吸油管道直徑，mm

Q——流量，L/min

U——管道流速，m/s

Q=600 L/min， 推薦的吸油管道U≤1.5-2.5 m/s，取 U=2m/s，計算得 d吸=80.1mm，取 d吸=80mm；

推薦的壓力管道 U≤3-6 m/s，取U=5m/s，計算得 d壓力=50.7mm， 取 d壓力=55mm。

推薦的回油管道U≤1.5-2.5 m/s，取U=2m/s，計算得 d回油=79mm，取 d回油=80 mm。

5 結(jié)束語

通過對國內(nèi)外的4 種液壓源及其布局的比較，選用Y662 型液壓源作為模擬震動試驗臺的液壓動力源。該液壓源具有額定負載流量大、額定工作壓力較小、油箱的容量大的特點，安裝、維修方便，可根據(jù)主機的需要隨意組合。

[1]章宏甲，黃誼 等.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997，65－123.

[2]陳奎生.液壓與氣壓傳動[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001，154－181

[3]章宏甲.液壓與氣壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，38－251.

[4]成大先.機械設(shè)計手冊（第四版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 第一卷，55 －150.

[5]機械設(shè)計手冊 編委會. 液壓傳動與控制[M]. 北京： 機械工業(yè)出版社，2007， 10－160，182－220，243－450.