煤礦機械用液壓元件檢測及平臺建設(shè)研究

黨林，燕南飛，代粉蕾，孫輝，代振華，黨磊（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710077）

煤礦機械用液壓元件檢測及平臺建設(shè)研究

黨林，燕南飛，代粉蕾，孫輝，代振華，黨磊
（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710077）

液壓元件在煤礦機械及其他工程機械中應(yīng)用甚廣，它的質(zhì)量直接影響著整個液壓系統(tǒng)的性能。裝配到主機上的液壓元件在進廠時，如果能夠進行功能和技術(shù)指標(biāo)測試，將會在很大程度上提高液壓元件的質(zhì)量，從而保證整個液壓系統(tǒng)的性能。研究了液壓泵、液壓馬達、液壓缸和液壓閥的檢測項目和檢測方法，提出了液壓元件檢測平臺的建設(shè)思路。

液壓元件；檢測檢驗；平臺建設(shè)

0　緒論

液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，在煤礦機械等行業(yè)都大量采用了液壓傳動系統(tǒng)，但是大量的液壓設(shè)備在運行中存在部分元件老化和失效等問題，使得液壓系統(tǒng)效率降低，性能下降[1]。如果在液壓系統(tǒng)裝配之前，能夠?qū)@些液壓元件的功能和技術(shù)指標(biāo)進行測試，選擇性能優(yōu)越的液壓元件進行裝配，就能夠很大程度上提高液壓系統(tǒng)的整體質(zhì)量，保證主機的性能。液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)來進行工作的，一個完整的液壓系統(tǒng)主要由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件和輔助元件四部分組成[2]。本文將對液壓泵（動力元件）、液壓馬達和液壓缸（執(zhí)行元件）以及液壓閥（控制元件）的檢測方法及檢測平臺建設(shè)進行討論和研究。

1　液壓元件檢測檢驗的類型

對于液壓元件的制造、銷售企業(yè)來說，液壓元件和其他工業(yè)元部件一樣，按照檢測檢驗的類型不同，可以分為研究性試驗、型式試驗和出廠檢驗。研究性試驗主要是為研發(fā)新的產(chǎn)品進行的功能性試驗；型式試驗則是產(chǎn)品全項特性的試驗，是用來檢驗產(chǎn)品設(shè)計的合理性及其該產(chǎn)品在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下運行的適應(yīng)性；而出廠檢驗是對完工后的產(chǎn)品進行全面的檢查與試驗，其目的是防止不合格品流到用戶手中，避免給用戶造成損失，也是為了保護企業(yè)的信譽。作為液壓元件的采購者或使用者，為了保證采購液壓元件的性能，需要進行進貨檢驗或入廠檢驗，主要是指入廠時的檢驗，這是保證生產(chǎn)正常進行和確保產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。本文所討論的正是液壓泵、液壓馬達、液壓缸和液壓閥入廠時所進行的入廠檢驗。

2　液壓元件檢測項目及參數(shù)

作為液壓系統(tǒng)的動力元件和執(zhí)行元件，液壓泵和液壓馬達是整個液壓系統(tǒng)的重要組成部分，它們的性能直接影響著整個液壓系統(tǒng)的性能，它們對于整個液壓系統(tǒng)的動態(tài)性能和靜態(tài)性能影響非常大。按照國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，液壓泵和液壓馬達的檢測項目主要有排量驗證試驗、效率試驗、變量特性試驗、自吸試驗、噪聲試驗、低溫試驗、高溫試驗、超速試驗、超載試驗、沖擊試驗、滿載試驗、效率檢查、密封性能檢查等。

和液壓馬達一樣，液壓缸也是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，在整個系統(tǒng)中實現(xiàn)往復(fù)直線運動或擺動，是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多的執(zhí)行元件。按照國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，液壓缸的檢測項目主要有：起動壓力特性試驗、耐壓試驗、泄露試驗、緩沖試驗、負(fù)載效率試驗、高溫試驗、耐久性試驗、行程試驗等。

液壓閥是整個液壓系統(tǒng)的控制元件，按照國家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，主要的檢測項目有穩(wěn)態(tài)特性、瞬態(tài)特性、噪聲、耐久性、耐壓性、泄漏量、壓力損失、穩(wěn)態(tài)壓力流量特性、密封性等。

由于液壓元件的不同，所需測試的參數(shù)也就不同，但通常需要進行測試的參數(shù)主要有：排量和流量、壓力、扭矩、轉(zhuǎn)速、溫度、時間、位移、噪聲、應(yīng)力與應(yīng)變等[3]。其他一些參數(shù)可以通過以上參數(shù)的計算來獲得。

3　液壓元件檢測平臺設(shè)計

液壓元件試驗臺的原理是由液壓泵將油箱中的液壓油增壓經(jīng)過液壓系統(tǒng)，供給被試液壓元件，通過調(diào)節(jié)各液壓控制閥達到被試元件所需要的試驗狀態(tài)，測試記錄其性能[4-5]。

傳統(tǒng)的液壓檢測或試驗平臺，都是通過各個傳感器對被測量進行數(shù)據(jù)的采集和處理，檢驗員在現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)的記錄和匯總，檢測效率低，精度差，速度低且人為影響因素比較大。隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)等的不斷發(fā)展，計算機輔助測試（CAT）技術(shù)也越來越多地應(yīng)用到液壓元件性能檢測中，使得液壓元件檢測更加趨向于自動化、智能化。

3.1液壓元件檢測平臺設(shè)計理念

基于機械技術(shù)、電控技術(shù)、測試技術(shù)以及傳感器等技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓元件檢測平臺在設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮多方面的因素，使得新建成的檢測平臺既要節(jié)能、環(huán)保，又要性能穩(wěn)定可靠。在節(jié)能方面，液壓元件檢測平臺的設(shè)計可以采用新型的變頻裝置、液壓伺服元件和電液比例元件來減小系統(tǒng)的功率損失。

3.2液壓元件檢測平臺設(shè)計

液壓元件檢測平臺主要用于液壓泵、馬達、閥和油缸的性能測試，對于液壓泵、馬達用來測定試驗過程中壓力、流量、溫度、振動、扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的量值及其變化、特性曲線、過程變化規(guī)律等[6]；對于液壓缸用來測定試驗過程中起動壓力、內(nèi)泄漏量、壓降、行程、耐壓等；對于液壓閥用來測定試驗過程中的耐壓、溫度、流量、壓力損失和泄漏等。被檢測液壓件的參數(shù)范圍如表1所示。根據(jù)被測元件的參數(shù)范圍，液壓元件檢測平臺的主要設(shè)計參數(shù)如下：

壓力范圍：0～35MPa；

最大壓力：42MPa；

流量范圍：0～300 L/min；

最大測試功率：200 kW；

最大測試扭矩：2 500N·m；

最大測試轉(zhuǎn)速：3 000 r/min。

最大測試缸徑：150mm。

表1　被檢液壓元件參數(shù)范圍

3.3液壓檢測平臺硬件設(shè)計

液壓元件檢測平臺主要由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件由電氣控制模塊、動力控制模塊、試驗臺架、液壓回路、數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、油液過濾系統(tǒng)等部分組成。液壓檢測平臺系統(tǒng)硬件組成如圖1所示。電氣控制模塊是整個系統(tǒng)的電力配送機構(gòu)，負(fù)責(zé)整個檢測平臺的電力供應(yīng)。動力控制模塊將油箱中的液壓油加壓后輸送到系統(tǒng)的各個單元，給整個系統(tǒng)提供動力。試驗臺架包括泵、馬達試驗臺架，油缸試驗臺架和閥試驗臺架，是被測液壓元件在試驗時的固定平臺。液壓回路是檢測平臺的液壓系統(tǒng)管路，通過這些管路來進行壓力油的輸送、調(diào)節(jié)和控制。數(shù)據(jù)管理模塊將傳感器采集處理后的數(shù)據(jù)進行存儲，并繪制相應(yīng)的曲線。數(shù)據(jù)采集模塊將傳感器檢測到的各個物理參量進行采集，輸送到數(shù)據(jù)管理模塊。油液過濾系統(tǒng)則是在進油口和回油口安裝油液過濾裝置，使被測液壓元件在試驗的過程中減少油液污染帶來的元件損傷，同時也保護了檢測平臺的液壓系統(tǒng)。

圖1　液壓元件檢測平臺硬件組成

3.4液壓檢測平臺軟件設(shè)計

在液壓檢測平臺硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)管理模塊的搭建中，采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理方式，即傳感器+信號調(diào)理器+采集卡+計算機的方式，如圖2所示。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用虛擬儀器技術(shù)來完成，采用微軟公司VisualC++6.0進行設(shè)計。Visual C++采用圖形化、可視化的方式，利用其強大的集成開發(fā)環(huán)境將采集的例如壓力、流量、溫度、扭矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)集中進行顯示。

圖2　數(shù)據(jù)采集與處理

4　總結(jié)

本文通過對國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件檢測檢驗項目的分析和研究，確定了液壓元件在入廠時的檢測檢驗項目和參數(shù)，提出了液壓檢測平臺的主要技術(shù)指標(biāo)和建設(shè)的初步思路和方法，為液壓元件檢測平臺建設(shè)提供了理論依據(jù)。

［1］孫永厚.液壓綜合試驗臺設(shè)計［J］.工程機械，2003（11）：40-42.

［2］陳奎生.液壓與氣壓傳動［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2002.

［3］曹偉，朱紅波，劉曉超.液壓元件的測試［J］.機電工程技術(shù)，2014，43（08）：97-98.

［4］閆瑞青.液壓元件試驗臺的設(shè)計理念探討［J］.中國科技財富，2011（19）：115.

［5］程三紅，徐云奎，許敏影，等.多路閥型式試驗臺的設(shè)計與開發(fā)［J］.機電工程，2014（03）：358-360728.

［6］潘偉，王漢功，張霞.基于虛擬儀器技術(shù)的液壓泵試驗臺自動測試系統(tǒng)設(shè)計［J］.機床與液壓，2004（10）：230.

(編輯：向飛)

The Research of Testing and Platform Construction for Hydraulic Components Used Coal Mine Machinery

DANG Lin，YAN Nan-fei，DAI Fen-lei，SUN Hui，DAI Zhen-hua，DANG Lei
（CCTEGXi’an Research Institute，Xi’an 710077，China）

Hydraulic components are widely used in coal mining machinery and other engineering machinery，its quality directly influences thewhole performance of the hydraulic system.When assemblies to themain hydraulic components into the factory，if can be tested the function and technical index，itwill greatly improve the quality of the hydraulic components，and to ensure the performance of thewhole hydraulic system.Thispaper studied the testing projectandmethod ofhydraulic pump，hydraulicmotor，hydraulic cylinder and hydraulic valve，and also puts forward the construction thoughtsof the detection platform forhydraulic components.

hydraulic components；detection test；platform construction

TH137.5

A

1009－9492(2015)06－0115－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.031

2015－05－06

黨林，男，1986年生，陜西西安人，碩士，助理工程師。研究領(lǐng)域：煤礦機械及其輔助設(shè)備的檢測檢驗研究。