裝載機轉(zhuǎn)向油缸型式試驗液壓系統(tǒng)

劉濱，席陽，徐德宏

(1. 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院機械學院，江蘇南京210023;2. 無錫汽車工程中等專業(yè)學校，江蘇無錫214153)

作者原工作單位開發(fā)了一種新型孔用KY 型橡塑復合材料密封圈，應用于某型號裝載機的轉(zhuǎn)向液壓缸。

根據(jù)裝載機主機廠家的要求，需要對使用新型密封圈的新產(chǎn)品轉(zhuǎn)向液壓缸進行型式試驗，同時，還要對該轉(zhuǎn)向液壓缸進行一等品驗證試驗。公司總師辦依據(jù)GB/T 15622-2005 《液壓缸試驗方法》［1］，制訂了《轉(zhuǎn)向液壓缸型式試驗大綱》，技術(shù)部與協(xié)作單位共同開發(fā)、設計并制造了液壓缸型式試驗臺系統(tǒng)，在江蘇省質(zhì)量檢驗機構(gòu)的監(jiān)督下，使用該試驗臺對新產(chǎn)品轉(zhuǎn)向液壓缸進行了型式試驗和一等品驗證試驗。試驗各項指標均滿足上述標準規(guī)定的要求，取得了圓滿的結(jié)果。

文中主要對上述型式試驗所設計、使用的液壓系統(tǒng)進行介紹。

1 液壓缸型式試驗液壓系統(tǒng)

型式試驗液壓系統(tǒng)的設計必須具備符合國家標準GB/T15622-2005 《液壓缸試驗方法》及相關(guān)標準的液壓缸型式試驗項目功能。

文中設計的液壓系統(tǒng)原理圖如圖1 所示。主要由4 個電機液壓泵組、3 個電液換向閥、2 個電磁溢流閥、2 個遠程調(diào)壓閥、1 個被試缸和1 個加載缸及輔助裝置等組成。

圖1 型式試驗液壓系統(tǒng)原理圖

該液壓系統(tǒng)在不加載荷試驗時，被試缸不與加載缸連接。在加載試驗中，尤其是在長時間的可靠性或耐久性試驗中，加載缸對被試缸的加載是采用對頂和對拉的加載式來實現(xiàn)的。并且因被試缸和加載缸尺寸規(guī)格相同，加載缸活塞桿受力情況與被試缸受力情況相同，因此加載缸也可以視同為“被試缸”。

2 液壓系統(tǒng)工作原理分析

2.1 被試缸伸出工作過程

如圖1 所示，電液換向閥13 左位，電液換向閥14 中位，被試缸1 和加載缸4 的無桿腔由小流量高壓泵B1 輸入高壓油，兩缸首先形成對頂動作。由于兩缸的無桿腔作用面積相等，故兩缸對頂力相等，拉壓力傳感器2 顯示受壓力載荷，對頂產(chǎn)生的壓力值經(jīng)傳感器輸出4 ～20 mA 標準電信號。此時低壓葉片泵B2、B3 輸出的低壓大流量油液流經(jīng)電液換向閥13(左位)，再經(jīng)電液換向閥5 (左位)進入加載缸4 的有桿腔，該低壓大流量油液產(chǎn)生的作用力將兩缸對頂力平衡打破，葉片泵B2、B3 輸出的油液壓力只需克服油缸的摩擦力，就可以推動加載缸4 向右運動，并帶動被試缸1 做伸出運動。

被試缸1 有桿腔回油經(jīng)電液換向閥5 (左位)、濾油器6 及三通轉(zhuǎn)閥7，回到油箱8。

2.2 被試缸縮回工作過程

如圖1 所示，電液換向閥13 右位，電液換向閥5中位，加載缸4 和被試缸1 的有桿腔由高壓泵B1 輸入高壓油，兩缸首先形成對拉動作。因兩缸有桿腔作用面積相等，故兩缸對拉力相等，拉壓力傳感器2 顯示受拉力載荷。當?shù)蛪喝~片泵B2、B3 輸出的油液流經(jīng)電液換向閥13 (右位)，再經(jīng)電液換向閥14 (右位)進入加載缸4 無桿腔，使得加載缸向左運動，而被試缸做縮回運動。

在被試缸伸出和縮回工作過程中，小流量高壓泵B1 的供油量只需提供保證試驗要求的壓力并滿足油缸的泄漏即可，功率消耗少。葉片泵B2、B3 輸出的油液壓力低，還可以根據(jù)被試缸運行速度 (流量)的要求，選擇B2、B3 兩泵同時開啟或關(guān)閉其中1個，消耗的液壓功率也較小。

3 液壓系統(tǒng)元件和功用

(1)該液壓系統(tǒng)使用的泵及相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 泵及相關(guān)參數(shù)

(2)電液換向閥5 和14 選用Y 型中位機能，以減小液壓沖擊，并可減少試驗時從油缸上拆卸油管時噴油情況的發(fā)生。

(3)2 個遠程調(diào)壓閥12 分別調(diào)整高壓泵工作壓力和兩個低壓葉片泵的工作壓力，兩個電磁溢流閥11 用于高、低壓系統(tǒng)卸載。

(4)泵B4 為低壓齒輪泵，對電液換向閥5、13和14 的液控油路供油，不受其他油路的影響。

(5)油缸接頭與油管之間采用快速接頭連接，操作方便快捷，還可減少拆裝時油液的漏損。

(6)被試油缸的運行速度除了由泵B2、B3 同時開啟或只開啟其中之一外，還可通過微調(diào)針形閥10來進行調(diào)節(jié)。

(7)油箱分為普通油箱8 (油溫(50 ±2)℃，固體顆粒污染度等級不得高于GB/T 14039-2002 規(guī)定的19/15)和高溫油箱9 (油溫90 ℃)，且都設有電加熱裝置和板式換散熱器。加熱器安裝在泵入口管路上，以保證泵出口溫度達到試驗要求，減少油箱局部高溫。冷卻器選用板式換熱器，冷卻效果比管式散熱器好。

(8)轉(zhuǎn)閥7 用于高溫實驗時的油路切換。

(9)回油管路過濾采用線隙式濾油器，過濾精度50 μm;吸油管路過濾采用紙質(zhì)濾油器，過濾精度10 μm。

(10)行程開關(guān)3 用于油缸到達行程終點時的自動換向。

4 液壓系統(tǒng)特點

設計的液壓系統(tǒng)選用的主要元件具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、易維護、購買及更換方便等特點。試驗時，油缸動作一次只需控制3 個電磁閥開關(guān)即可完成。在耐久性試驗時，該液壓系統(tǒng)相對于采用節(jié)流方式對被試缸進行加載的液壓系統(tǒng)節(jié)約能耗約50%(文中不再列出詳細計算)。

5 結(jié)論

介紹的液壓缸型式試驗液壓系統(tǒng)采用了節(jié)能的對頂及對拉雙作用形式，模擬液壓缸的實際工作載荷，在液壓缸型式試驗(特別是長時間的耐久性試驗)中，具有顯著的節(jié)能效果。實際應用表明:該液壓系統(tǒng)能夠滿足中、高壓液壓缸型式試驗的各項試驗項目要求。

［1］全國液壓氣動標準化技術(shù)委員會．GB/T 15622-2005 液壓缸試驗方法［S］．北京:中國標準出版社，2005．

［2］何存興．液壓元件［M］．武漢:武漢科學技術(shù)出版社，1988．

［3］周小鵬，朱新才，馮威，等．液壓缸測試臺的設計［J］．液壓與氣動，2012(1):62－63．

［4］彭熙偉．液壓缸綜合性能試驗臺設計［J］．液壓與氣動，2011(11):93－94．

［5］孫政，史俊青．液壓缸性能測試試驗臺的開發(fā)與應用［J］．煤炭工程，2006(3):70－71．