液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

摘要：本文首先闡述液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述，然后分析了液壓支架立柱試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了建議。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng);設(shè)計(jì);研究

1.前言

隨著科技的不斷發(fā)展，液壓系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，人們對(duì)液壓系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。我國(guó)在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上雖然有所完善，但依然存在一些問(wèn)題和不足需要改進(jìn)。在科技占主導(dǎo)地位的新時(shí)期，加強(qiáng)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，對(duì)確保液壓系統(tǒng)的發(fā)展有著重要的意義。

2.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概述

現(xiàn)代冶金機(jī)械廣泛使用液壓裝置。冶金液壓裝置較復(fù)雜、精密，有較多的動(dòng)態(tài)要求。液壓設(shè)計(jì)是一項(xiàng)細(xì)致繁雜的工作，設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代化一直為人們所關(guān)注。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容一是液壓系統(tǒng)原理圖的擬定，包括執(zhí)行元件類型和油路類型的確定、基本回路的選擇、系統(tǒng)原理圖的繪制等方面;二是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能的驗(yàn)算與分析，主要是用以評(píng)判系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，并加以改進(jìn)和完善。

3.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 液壓支架立柱試驗(yàn)的要求

目前，我國(guó)液壓支架立柱生產(chǎn)廠家對(duì)液壓支架立柱的試驗(yàn)項(xiàng)目主要依據(jù)我國(guó)煤炭標(biāo)準(zhǔn)MT313—92《液壓支架立柱技術(shù)條件》并同時(shí)參考液壓支架立柱、千斤頂?shù)臍W洲標(biāo)準(zhǔn)EN1804—2。依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目的要求，可確定液壓支架立柱試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)。

3.2 液壓支架立柱試驗(yàn)臺(tái)中液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)兩大標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)過(guò)程的動(dòng)作要求，在AMEsim軟件草圖模式下。設(shè)計(jì)如圖1所示的液壓支架立柱試驗(yàn)臺(tái)中液壓系統(tǒng)的仿真原理圖。

液壓系統(tǒng)工作過(guò)程分為外加載、內(nèi)加載2部分。被測(cè)油缸的退讓速度由變量泵l調(diào)定，外加載系統(tǒng)的最大工作壓力由溢流閥2及增壓缸增壓比確定，電磁換向閥3右位時(shí)加載、左位卸荷，液控單向閥4用于外加載保壓，對(duì)于被測(cè)油缸缸底強(qiáng)度試驗(yàn)及低速退讓性試驗(yàn)采用外加載增壓方式實(shí)現(xiàn)，以彌補(bǔ)變量泵的低速性能，電磁換向閥5的左右切換使增壓缸6產(chǎn)生高壓以滿足試驗(yàn)要求：在內(nèi)加載油路，8為內(nèi)加載泵房的泵站，溢流閥9用于調(diào)定內(nèi)加載系統(tǒng)的最大工作壓力，電液換向閥l0右位對(duì)被測(cè)立柱卸荷縮回、左位初撐加載，液控單向閥11用于內(nèi)加載系統(tǒng)被測(cè)立柱的保壓，電液換向閥12左右切換驅(qū)動(dòng)增壓缸13，對(duì)被測(cè)立柱增壓加載，安全閥l4在測(cè)試被測(cè)立柱退讓性項(xiàng)目時(shí)，用于調(diào)整立柱的測(cè)試壓力，在強(qiáng)度試驗(yàn)中不裝安全閥。

為保持測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，可在立柱安全閥后加引流器，使溢流的乳化液通過(guò)引流器回到油箱。位移傳感器l7檢測(cè)出的位移變化通過(guò)PLC控制器中微分運(yùn)算求得速度，與給定速度值比較后通過(guò)PID軟運(yùn)算來(lái)控制變量泵的流量，壓力傳感器18記錄被測(cè)立柱的加載壓力。

3.3 液壓支架立柱試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的仿真

3.3.1液壓系統(tǒng)仿真參數(shù)的確定

仿真工具AMEsim，計(jì)算步長(zhǎng)0.001s，計(jì)算精度10-7，選用標(biāo)準(zhǔn)積分器動(dòng)態(tài)混合算法計(jì)算;框架剛度設(shè)定l013N/m;外加載油液黏度22cp，體積彈性模量1.7xl03MPa：內(nèi)加載乳化液黏度6cp，體積彈性模量2.1xl03MPa。被測(cè)立柱活塞直徑500mm，活塞桿直徑470mm。

3.3.2液壓系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析

根據(jù)EN1804—2.偏心加載耐久性試驗(yàn)，退讓速度100mm/min，仿真結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

圖2中循環(huán)6000次，采用閉環(huán)PID調(diào)節(jié)變量泵流量方式加載，大約2.28s.被測(cè)立柱的壓力達(dá)到安全閥開(kāi)啟壓力，此時(shí)立柱的退讓速度出現(xiàn)跳躍和微幅波動(dòng)，變化量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

由圖3可以看出加載過(guò)程中壓力沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)，是比較理想的結(jié)果。

3.4 結(jié)論

（1）依據(jù)仿真的結(jié)果，外加載系統(tǒng)在低速時(shí)采用開(kāi)環(huán)控制的方式能有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（2）外加載壽命試驗(yàn)中，采用閉環(huán)PID控制能減少系統(tǒng)誤差、改善系統(tǒng)的響應(yīng)，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）仿真分析能全面了解立柱試驗(yàn)臺(tái)的各種工況，為試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)確性提供保障。

4.建議

（1）隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電液一體化技術(shù)已在液壓設(shè)備中廣泛應(yīng)用，液壓系統(tǒng)趨向復(fù)雜化，系統(tǒng)故障診斷更加困難?，F(xiàn)代液壓產(chǎn)品使用了大量的電子測(cè)控元件，這一方面提高了產(chǎn)品的性能，另一方面相對(duì)降低了液壓系統(tǒng)的維修性。由于液壓設(shè)備在企業(yè)生產(chǎn)中的重要程度加強(qiáng)，液壓系統(tǒng)發(fā)生故障后，停機(jī)維修所造成的經(jīng)濟(jì)損失增大。因此，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除對(duì)關(guān)鍵的液壓元件進(jìn)行適當(dāng)?shù)目煽啃詢?chǔ)備的同時(shí)，還應(yīng)注重產(chǎn)品整體的可維修性設(shè)計(jì)。

（2）液壓傳動(dòng)技術(shù)與純機(jī)、電傳動(dòng)相比具有鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。但是，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的能量損失大、效率低，其節(jié)能問(wèn)題一直受到業(yè)內(nèi)的高度重視。

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題分析，進(jìn)一步明確了液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，需要我們加強(qiáng)對(duì)它的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴茶秀，黃志堅(jiān).液壓系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].南方金屬，2013（8）：79-83.

[2]史紀(jì)定，嵇國(guó)光.液壓系統(tǒng)故障診斷與維修技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：

高文輝（1991.08.03-），本科，邵陽(yáng)學(xué)院機(jī)械系。