液压传动试验平台论文（共9篇）
液压传动试验平台论文 篇1
0 引言
液压支架试验台是液压支架在出厂前或维修后进行检验的试验设备, 它的性能关系着液压支架的质量和煤矿生产的安全。为满足液压支架的试验要求, 必须提高液压支架试验台控制系统的性能。为此, 上海大屯能源股份有限公司拓特机械厂对液压支架试验台进行了改造, 采用CAT控制系统实现了测试数据的计算机自动采集与处理, 提高了测试精度, 减少了操作人员的工作强度[1]。参考文献[2]介绍了一种基于计算机与PLC相结合的SZL-1000/300型矿用支架试验台监控系统, 但其油泵系统、调高系统和插拔销系统仍采用手动调节方式, 自动化程度低。
笔者设计的液压支架试验台升降平台计算机控制系统实现了液压泵站、插拔销的自动控制和升降平台四缸同步控制等功能。工控机作为整个系统的核心, 完成输入信号的处理显示、控制算法的调用, 以及控制信号的输出;用模拟量I/O板卡、运动控制器、数字量I/O板卡分别实现了液压泵站、升降平台四缸同步子系统、插拔销子系统的自动控制。
1 系统总体结构
如图1所示, 液压支架试验台升降平台计算机控制系统分为液压泵站控制子系统、升降平台四缸同步控制子系统和插拔销控制子系统3个部分, 硬件由工控机、模拟量I/O板卡、运动控制器和数字量I/O板卡等组成。
工控机作为整个系统的核心, 完成输入信号的处理与显示、控制算法的调用以及控制信号的输出等功能。工控机发出的控制指令由模拟量I/O板卡转换为电信号, 作为控制信号输送至比例溢流阀, 进而调节泵站压力。工控机与运动控制器构成上、下位机关系, 与编码器一起组成升降平台四缸同步控制子系统。插拔销动作采用闭环控制方式, 工控机发出控制指令, 经数字量I/O板卡转换并传送至继电器, 通过控制继电器线圈的通/断电来实现电磁阀的开/关。光电开关输出的信号作为反馈信息, 经数字量I/O板卡转换并传送至工控机, 工控机处理后, 判断插拔销的到位状况。
2 系统硬件设计
2.1 液压泵站控制子系统硬件设计
液压泵站控制子系统由模拟量I/O板卡、压力变送器、比例溢流阀等组成。模拟量I/O板卡选用研华生产的PCL-818L型模拟量I/O板卡 (以下简称PCL-818L) , 压力变送器选用新会康宇测控仪器仪表工程有限公司生产的KYB18型压力变送器, 比例溢流阀选用ATOS公司生产的AGMZO-A-10型先导式比例溢流阀。PCL-818L安装在工控机内, 通过PCL-818L的接线端子连接压力变送器和全隔离信号变送器。经过全隔离信号变送器的转换, 将PCL-818L输出的0～+10 V的电压信号转换为比例阀溢流阀需要的4～20 mA的输入信号, 从而控制比例溢流阀阀口的开度, 进而调节泵站的压力。压力变送器将液压泵站的压力信号反馈给工控机实现计算机对泵站压力的采集。
2.2 升降平台四缸同步控制子系统硬件设计
升降平台四缸同步控制子系统由运动控制器、电液比例阀、编码器等组成。运动控制器选用固高公司生产的GT-400-SV型运动控制器[5], 电液比例阀选用迪普马公司生产的E4E先导式比例方向阀, 编码器选用德国Kubler公司生产的DB.1108.0245.2000拉绳增量式编码器。运动控制器安装在工控机内, 通过电缆将运动控制器及其接线端子连接在一起, 经过信号变送器的转换, 将运动控制器输出的-10～10 V的电压信号转换为电液比例阀需要的4～20 mA的输入信号, 从而控制电液比例阀阀口的开度, 进而控制两级升降液压缸的运动[6]。编码器采集液压缸运动的位移信号, 并将其反馈给工控机。
2.3 插拔销控制子系统硬件设计
插拔销控制子系统由数字量I/O板卡、电磁阀、继电器、光电开关等组成。数字量I/O板卡选用研华公司生产的PCL-730型数字量I/O板卡 (以下简称PCL-730) , 电磁阀选用意大利ODE公司生产的21A3ZR15D型电磁阀。PCL-730安装在工控机内, 通过PCL-730接线端子与光电开关和继电器相连接。工控机输出的控制信号, 通过PCL-730输送至继电器的输入端, 以控制继电器线圈的通/断电进而控制电磁阀的开/关;PCL-730采集光电开关的输出信号, 并将其输出信号由电信号转换为数字信号, 并传送至工控机, 实现插拔销运动状态的监测。
3 系统软件设计及实现
3.1 系统功能分析
液压支架试验台升降平台计算机控制系统软件功能结构如图2所示。液压泵站控制子系统软件实现液压泵站的压力调节, 并实时显示泵站的压力;升降平台四缸同步控制子系统软件实现系统初始化、目标位置和初始位置的设置、升降平台运动自动控制和手动控制、4个液压位移状态的显示及存储等功能;插拔销控制子系统软件实现插拔销动作的控制和插拔销位置状态的检测。
3.2 液压泵站压力的采集与调整
(1) 液压泵站压力的采集
工控机通过读取PCL-818L输入端的模拟量来实现液压泵站压力的采集。PCL-818L输入端提供8对差分输入通道, 此处采用1通道 (CH1H和CH1L) 。
由于PCL-818L输入端口读取的模拟量为+1～+5 V的电压值, 而界面应该显示泵站压力值, 因此需要对其进行转换。转换公式为
式中:P为液压泵站当前的压力值;Pmax和Pmin分别为液压泵站压力的最大值和最小值, 其中最大值为32 MPa, 最小值为0 MPa;Umax为PCL-818L输入的最大电压值+5 V;Umin为PCL-818L输入的最小电压值+1 V;U为PCL-818L输入的当前电压值。
通过调用自定义板卡输入函数来读取端口的模拟量, 实现液压泵站压力的采集。
(2) 液压泵站压力的调整
工控机通过对PCL-818L输出端执行写操作来实现液压泵站压力的调整。在调整液压泵站压力时, PCL-818L输出端的电压范围为0～+10 V, 而液压泵站压力的设定值单位为MPa, 同样需进行数据转换。转换公式为
通过调用自定义模拟量输出函数实现泵站压力设定值的输出。
3.3 升降平台四缸同步控制
通过读取运动控制器编码器输入端口数据实现液压缸位置数据的采集。运动控制器接线端子板上CN5～CN8提供了4路编码器输入端口, 每路输出端口对应一个编码器的输入, 调用位置采集函数对编码器输入信号进行采集, 并对4个液压缸的位移值、位移误差和位移最大液压缸号进行显示。位移数据通过Timer事件循环采集, 采集周期为200 ms, 并将其在界面以数值和图形2种形式显示。
升降平台四缸同步控制分为自动控制和手动控制2种方式。自动控制方式下, 首先调用存储的液压缸的位移值, 与目标位置比较后得出液压缸位移偏差值, 并将其作为运动控制器的给定, 然后调用运动控制算法, 得出电液比例阀的控制量, 调节电液比例阀的阀芯开度, 改变液压缸运动的速度和位置, 实现液压缸的同步运动。手动控制方式下, 通过点击液压缸的手动操作按钮, 调用运动控制函数Tmotion () 来控制液压缸的运动。由于运动控制器输出的控制量为固定值, 因此, 液压缸只按一定的速度运行下去直到操作员工点击停止按钮才停止其运动。升降平台四缸同步控制程序流程如图3所示。
3.4 插拔销自动控制
插拔销动作的控制是通过对PCL-730输出端写入开关量来实现的。在控制插拔销动作时, 使用PCL-730的0号输出端口, 每个输出端口有8位, 每一位控制插拔销的1对动作 (启动与停止) 。通过对PCL-730输入端口开关量的读取实现插拔销到位状态的判断。读取开关量状态字时, 使用PCL-730的0号输入端口, 每个输入端口有8个位, 每一位对应1个光电开关的状态。插拔销自动控制程序流程如图4所示。
4 系统主界面设计
液压支架试验台升降平台计算机控制系统在Windows平台下, 使用VB6.0开发了友好的人机交互界面, 如图5所示。
5 结语
该液压支架试验台升降平台计算机控制系统实现了液压泵站压力、插拔销动作、升降平台四缸同步运动的自动控制, 可实时显示液压泵站压力、液压缸位移状态、位移误差和插拔销到位状态, 方便了操作人员对现场设备的监测。该系统已在某公司运行1年, 运行情况良好。
参考文献
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基于PLC的液压试验台回路设计 篇2
关键词：液压试验台；PLC；自动控制；优化
中图分类号：TP271 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2016）11-0036-04
液压传动课程是机电专业的专业基础课程，实用性非常强。授课由理论、液压元件、液压回路三部分组成，其中液压系统的回路设计非常灵活和重要。传统教学利用继电器组控制回路已经不能满足教学需要，需要利用PLC（可编程序控制器）技术将液压技术有机结合起来，培养学生的研究能力和创新能力。PLC具有抗干扰性强、运行可靠的优点，在工业自动化领域应用广泛。利用PLC控制技术完成液压回路试验中的回路控制试验，如节流回路、调压回路、减压回路、顺序回路（电气控制、行程控制）、差动回路、综合回路，学生不仅能够掌握液压系统原理，还能掌握PLC可编程序的控制功能、控制原理及编程技巧。
1 液压回路试验台装置
为直观形象地展示液压元器件的结构原理，及清晰观察液压传动油路的工作过程，试验装置的所有液压元件均采用透明有机玻璃外壳，便于学生观察所有液压元件的内部结构及液压传动油路的工作过程。利用该系统辅助单个液压元件的结构、工作原理及性能教学时，还可演习常见的基本液压回路试验。采用PLC编程控制模块实现PLC智能控制，使机、电、液控制有机结合起来，优化控制方案。
1.1 结构组成
试验装置由试验台架、液压泵站、常用液压元件、电气控制单元等组成。
试验台元器件采用透明有机玻璃外壳，元件的内部结构清晰直观。通过透明的油管和红色液压油，可以观察液压油在液压元件中的整个流动过程。独立的元件模块方便安装。通过随意组合各试验模块，可搭建各种不同的试验回路。液压元件的最大承受压力为1.0 Mpa，系统额定工作压力为0.8 Mpa，是安全的低压试验系统。采用PLC编程控制模块实现PLC智能控制。配有虚拟仿真软件，可以根据学生思路设计试验。
1.2 电气及液压系统设计
液压试验台控制系统由液压动力控制和电气控制两大系统组成，其中电气控制系统分为强电部分（即液压泵电机控制部分）和弱電部分（即PLC控制部分）。强、弱电部分采用分开隔离设计。图1为液压泵站的原理图。
液压动力源控制系统主要由油箱、过滤器、定量泵、溢流阀、节流阀、压力表等液压元件组成。定量泵2是单作用叶片泵，系统压力由教师调节，一般试验压力为0.7 MPA。
1.3 电气控制回路设计
系统电气控制回路主要由液压主控回路、液压继电器控制回路、液压PLC控制回路组成。
液压主控回路主要为控制定量泵开关及加热器服务。试验台采用定量泵，额定流量固定，主控回路控制电机正转。液压主控回路见图2。
在图2中，按下SB13，接触器KM1得电，定量泵电机正传，提供额定压力压力油；SB12为停止按钮；按下SB14，继电器KM2得电，加热器工作；如果温度低于设定温度，油温会自动加热到设定温度；QF4为加热器开关按钮。
液压PLC接线如图3所示，PLC型号为FX-20系列，PLC控制方式有手动控制和自动控制2种。试验回路搭建完成后需进行调试。调试时，先采用手动控制方式将PLC程序通过编程软件下载到PLC存储器中，再进行手动控制，以校验程序是否正确。自动模式为通过专用的工控软件选择PLC模式进行回路试验。FX1S-20MR有输入点14个，继电器输出为8个。
控制台PLC的输入输出接口见图4。Y1为液压泵输出接口，Y0—Y11为电磁换向阀电磁铁输出信号；X0，X1，X2，X3为实验启动按钮；X6—X14为行程开关输入信号或压力继电器输入信号。
2 基于PLC的液控单向阀锁紧回路设计
利用液控单向阀的自锁功能，可使液控单向阀锁紧回路的活塞锁定在任意位置，且工作可靠。液控单向阀锁紧回路试验原理见图5，仿真见图6。
试验过程为：叶片定量泵开启后，电磁阀Y2得电，系统压力升高；打开液控单向阀，活塞杆右移，当触碰到行程开关时，Y5得电，活塞杆左移。
2.1 工控软件控制液压锁紧回路
按原理图在试验台上搭接试验回路，将电磁铁插头插入试验台扩展模板输出区对应的插座；试验时将PLC与继电器控制旋钮旋到PLC控制位置。
接线接好后，按软件中泵启动按钮，试验开始；按下停止按钮，试验停止。工控软件设置接口要正确，否则试验不能进行。
2.2 利用PLC仿真软件控制锁紧回路
PLC具有以下特点：可靠性高，抗干扰能力强；建造工作量小，维护方便；体积小，质量轻，能耗低。当前，运用PLC控制液压回路已成为一种趋势
确定PLC中需要从PLC输出给继电器线圈的输入、输出信号，指示灯及其它执行电路，从而计算PLC输入、输出线数目及IO地址分配。液控锁紧回路梯形原理如图7所示。
按下启动按钮X3，液压泵启动；按下X0，电磁阀Y2得电，活塞杆右移。当接触到接近开关X4时，Y3得电，活塞杆左移；当接触到接近开关X4时，Y2得电，活塞杆右移。按下停止按钮X2，活塞杆停止移动，处于锁紧状态。将梯形图通过接口下载到PLC程序存储中，开始试验。
3 结论
随着工业技术的发展，传统的液压试验设备的控制手段、实现功能，已不能适应高等教育培养专业人才的需要。为配合液压传动课程及PLC自动控制课程教学改革，研究利用PLC控制液压教学试验台。PLC的逻辑处理功能越来越完善，液压系统模块必须与PLC控制模块协同配合，才能最大限度发挥PLC的精确控制能力。基于PLC的多功能液压教学试验装置，不仅可以应用于传统的实验教学，还可以和计算机、P LC控制技术结合起来，进行机电液一体化综合控制技术的训练和教学，应用前景广阔。
参考文献
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Abstract： In order to tie in with teaching reform of hydraulic drive and PLC automatic control course， using PLC control hydraulic teaching experiment platform was studied and the hydraulic loop was designed according to the need. This paper introduced in detail the prioritization scheme of hydraulic test bench and the method used to designed hydraulic test loop device taking advantage of PLC， which provided reference for improving teaching test quality and students' innovation ability.
Key words： hydraulic test bench； PLC； automatic control； optimization
液压传动试验平台论文 篇3
液压、传动后市场未来的市值是不小的,液压和传动这两部分加起来应该在100亿元左右,高端的后市场总额应该在50亿元左右。然而市场中各类企业的规模都比较小,纯维修的企业每年产值达到2000万元的并不多。打造一个生态圈,首先要考虑消费领域的互联方式是否适合产业领域。产业领域和消费领域不同的是,产业领域很专业,而且用户面比较窄。专业就意味着竞争不充分,在此价格不是主要元素,更重要是渠道和技术因素。
产业渠道不充分就有整合空间,但是产业领域比较封闭又意味着有天花板。打造高端液压、传动后市场产业互联的生态圈不是一件容易的事,目前的现状是配套件供应商无心、工程机械主机厂无术、维修商无力、终端用户无奈。配套件供应商整天忙于生产销售,无心后续整合服务。工程机械主机厂核心技术高度依赖配套件供应商,后续服务主要依靠配套件供应商、维修商和代理商解决。维修商仅凭借专业技术特长和拼关系、拼渠道生存,根本没有能力整合。终端用户由于信息不对称,只有通过工程机械主机厂或配套件供应商的渠道解决。
我们希望以维修商群体为核心,搭建产业平台。在高端的液压、传动后市场领域,维修商是距离市场最近的人,也是提升技术服务水平的关键。维修商的从业素养普遍较高,学习及接受新思维意愿较强,他们都有服务大品牌的实践经验,讲规矩,只是缺乏行业组织。
在整个生态链条中,给维修商提供服务的很少,他们基本上每个环节上都求着对方。零部配件的渠道得自行寻找,技术培训要自发组织学习,库存消化和库存价值的挖掘,要凭人脉和运气。这些过去没有人认真做的事情,修之易来做。
从20,15年10月,修之易在线上开发了APP,专注于维修商的配件需求、技术需求、库存消化等。同时走访了部分液压、传动的维修商,建立一个品牌联盟。通过线上APP和线下的联盟的手段,可以解决行业内的信息技术不对称,为维修商提供更好的服务。
修之易的目标是想打造一个更好的生态圈,让过去凭着技术的维修商能有一个更好的生存环境,通过整合使他们对上游能有更好的话语权。通过互联互通的手段,把大家的库存消化掉,把交易成本降下来。这个平台框架核心是线上的电商体系和线下的品牌联盟体系,未来该平台可以搭载技术培训、液压与传动领域专业耗材一级再制造业务等。
具体来讲,修之易的产业互联方式主要是从流程上做整合,把业务、技术和物流整合在一块,整个核心是维修商,APP仅作为整个互联手段的端口。APP具有地理导航和维修商查询功能,维修商可以查询零部配件库存和下单,此外还有简单的诊断和咨询功能。
未来修之易平台是维修商经营与沟通的平台,它提供平台、技术和配件的支持。发展到一定阶段,我们会将它打造成主机厂后市场服务的以太平台,以使技术和产品的渠道更加畅通。经过认证的加盟平台,则会进引入评级、行业的一些认证。线下的目标是向4S店发展,借鉴他们的模式实现服务标准化。
液压传动试验平台论文 篇4
关键词：果园；开沟机；超低速；传动系统；有限元；参数模型
中图分类号： S222.5+2 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0461-04
开沟施肥是果树生产管理中重要的技术措施，开沟质量的好坏直接影响果树生长、产量、果品质量及经济效益[1]。果园链式开沟机在林果业得到了广泛应用，可以减少物力及人力资源的浪费，同时提高了劳动效率。开沟作业需要拖拉机配备超低速挡才能正常工作。果园空间有限且开沟作业的功率要求不高，但目前国内农用中小型拖拉机（36.7 kW以下）没有配备超低速档要求[2]。国外开沟样式较多，但专机专用，动力闲置时间较长，且国外开沟机组行走系统多采用液压驱动，成本较高，此情况不符合中国国情[3-4]。本研究根据新型矮砧密植果园（保定顺平三优园）土壤特性及开沟作业要求，针对开沟机变速箱及机组附加减速器组合传动系统的设计，以实现果园小型拖拉机超低速开沟作业，提出了一种超低速开沟作业传动方式。
1 矮砧密植果园开沟作业要求
1.1 开沟作业要求及土壤特性参数
我国大部分成龄果树根系都分布在地表以下40 ～50 cm的范围内，因此开沟深度应控制在40 cm左右[5]，果园开沟作业要求见表1。针对果园土壤的分析及试验检测，得到果园土壤特性参数见表2。
1.2 开沟机的基本参数
根据NY/T 740—2003《田间开沟机械作业质量》规定的开沟作业标准和果园土壤特性，开沟机基本设计参数见表3。
2 超低速传动系统的总体设计
2.1 传递路线的设计
由柴油机提供动力，经过拖拉机飞轮传递到开沟机的变速箱，经开沟机变速箱减速后一部分动力输出传递给开沟机链轮，通过开沟机链轮驱动开沟机链条及链刀切削土壤；另一部分动力经开沟机变速箱减速后传递机组附加减速器，机组附加减速器与拖拉机后桥从动齿轮啮合为一体，通过机组附加减速器减速后，动力驱动后桥从动齿轮，进而驱动拖拉机前进（图1）。
2.2 总传递比的设计
拖拉机后轮轮胎规格7.50～16，因此我们可知轮胎转动1圈前进的距离约等于2198 mm，由表3知，动力输出为2 200 r/min，开沟前进速度要求在120～150 m/h范围内。综上可知：在矮砧密植果园超低速开沟作业时，总传动比要求范
围为：1 934.2≤i≤2 417.8。
2.3 总传递比分配方案
拖拉机飞轮输出端带轮直径为d1=118 mm，开沟机变速箱输入端离合器带轮直径为d2=247 mm，即传动比i0=d2/d1≈21，带轮结构如图2所示。
開沟机变速箱采用四轴立式结构，1个输入，2个输出，结构及原理见图3；经分析与计算，变速箱齿轮结构参数见表4。
附加减速器与后桥从动齿轮相连，结构及原理见图4；经分析计算后，减速器齿轮结构参数见表5。
开沟机变速箱输出带轮直径为d3=118 mm，附加减速器输入带轮直径为d4=247 mm，则可知传动比i4=d4/d3≈21。根据各级传动比可知，总传动比：i=i0× i1× i2× i3× i4× i5× i6×i7≈2 219.5。
综上可知，在矮砧密植果园正常开沟作业时，拖拉机超低速挡位前进速度：
v=2 198×2 2002 219.5×103≈2.2 m/min。
由正常开沟作业速度要求可知，开沟机速度满足在矮砧密植果园开沟作业要求。
3 齿轮强度校核
3.1 建立有限元模型
齿轮传动在各类机械产品中得到广泛的应用，齿轮啮合是一个复杂高度非线性问题，其可靠性是决定齿轮寿命的重要指标[6-7]，因此，需要采用有限元方法分析高速轴齿轮在负荷工况下是否满足材料的强度要求。高速轴齿轮建模参数如表6所示。
3.2 材料性能及边界条件
考虑高速冲击与使用寿命，2个齿轮采用材料为20GrMnTi，其力学性能见表7。
由表3及传动比i0可知齿轮1的转速为：n=1 047.6 r/min。在负荷工况下，由功率传递效率可知齿轮1扭矩T=127 306 N·mm。对2个齿轮进行约束，约束其x、y、z 3个方面的平动自由度及x、y方向的转动，保留绕z轴的转动自由度，即U1=U2=U3=0，UR1=UR2=0。约束关系见图5。
3.3 齿轮接触应力分析
齿面接触疲劳许用应力[σH]=σHlim×ZNSH=1 3581.1≈1 234.5 MPa。由于是硬齿面齿轮传动，故SH 安全系数为1.1。
在负荷工况下，根据有限元分析方法得知齿轮啮合过程中mises应力分布（图6），且最大接触应力位置在齿轮1的73 091节点（图7）。
由图7可知mises最大应力σmax≈971 MPa，可见σmax<[σH]，材料满足接触疲劳强度要求。
3.4 齿轮弯曲应力分析
由于是硬齿面齿轮传动SF，故安全系数为1.3。齿根弯曲疲劳许用应力[σF]=σFlim×YNSF=8501.4≈608 MPa。
nlc202309010034
有限元中对于弯曲强度的评价采用坐标轴正应力（S11）近似代替。S11分析应力分布见图8，最大弯曲应力位置见图9。
由图8可知最大弯曲应力σmax≈604 MPa，可知σmax<[σF]，材料满足弯曲疲劳强度要求，最大弯曲应力位置在齿轮1的65779节点。
4 样机试验
有限元分析结果只能作为设计的参考[8]，开沟机的性能需要实际开沟作业进行检验。在样机试验田进行标准开沟试验，该试验田与果园内土壤湿度和硬度相似，土壤特性满足表2的数据要求，开沟深度为40 cm，开沟宽度为30 cm（圖10）。
试验结果表明：开沟机工作基本稳定，行进与作业速度设计合理，沟壁整齐，沟深稳定，沟宽一致。开沟作业效果符合表1要求，变速箱的齿轮结构和参数合理，达到了设计要求，减轻了劳动强度，提高了农事作业效率。
5 结论
根据开沟作业要求及矮砧密植果园土壤特性，初步确定
了传动系统设计基本参数。
建立高速轴齿轮啮合有限元模型，确定齿轮材料属性及力学特性，正确加载齿轮啮合的边界及载荷条件，细化网格完成分析。
通过有限元分析可知，高速轴齿轮啮合在负荷工况下，齿轮最大接触应力发生在齿轮齿面的73091节点，齿轮最大弯曲应力发生在齿轮根部的65779节点，且材料均满足最大等
效应力强度的要求，完成理论分析。
样机田间试验表明：有限元分析确定的齿轮结构和参数是合理的，在满足材料强度要求下，样机基本满足果园开沟作业要求。
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简易液压试验台的制作 篇5
1. 液压系统原理
该试验台不自带动力,以本厂自用乳化液泵作为外接动力源,其液压原理如图1所示,介绍如下:
关闭卸荷截止阀Ⅲ、IV,操纵手柄使操纵阀Ⅱ的阀芯处于左位时,来自乳化液泵站的高压液体经双向锁到达被试液压缸无杆腔,活塞杆伸出,在这个过程当中观察是否有渗、漏现象,如果没有可继续试验;操纵手柄使操纵阀Ⅱ的阀芯处于右位时,来自乳化液泵站的高压液体经双向锁到达被试液压缸有杆腔,活塞杆缩回,当缩到1/3或1/2处时,关闭截止阀Ⅰ,打开截止阀Ⅱ,操纵手柄使操纵阀Ⅰ的阀芯处于右位,增压缸无杆腔进液增压,使压力表的数值慢慢升高,当达到所需要的压力(卸荷安全阀卸载值事先调定)时,截止阀Ⅱ关闭,保压30 s,如果在这期间,压力表指针稳定,可以继续试验(反之为不合格)。打开截止阀Ⅰ,操纵手柄使操纵阀Ⅰ的阀芯处于左位,增压缸有杆腔进液,活塞杆收回。操纵阀Ⅰ复位,打开卸荷截止阀Ⅲ卸载。其他位置保压重复上述步骤即可。
2. 主要结构
试验台主要由操纵阀、双向锁、截止阀、压力表、增压千斤顶、增压安全阀、高压胶管和固定架等部分组成(见图2),各部件集中安装在工作台上,每部分之间通过中间接头连接,仅外部试验管路采用高压胶管。
本厂自用乳化液泵为WRB200/31.5型,能提供31.5 MPa压力。使用支架采用前梁千斤顶作为增压千斤顶,通过调定增压安全阀的卸载值,能够使试验压力在0～90 MPa(增压约2倍)之间,满足了各类千斤顶试验的增压(保压)需要。
实验台所用液压元件均为我厂常用的平顶山煤矿机械厂生产的ZZ4400-17/35型液压支架的元件,如附表所示。
3. 试验台的特点
该试验台结构简单、紧凑,外形尺寸小;操作调整简便,安全可靠;输出压力可调;能实现增压、保压等功能;所有组成部分均为普通支架通用液压元件,加工维护成本低。
简易液压试验台的设计 篇6
关键词：简易,液压试验台,设计,油缸试验
1 设计背景
我厂负责恒源煤电集团公司所属各矿的综采设备修理任务,每年大修理液压支架五百多架,加上生产维护使用,每年需大修支架立柱两千多根,其他各类支架千斤顶四千多根;随着服务对象的不断拓展,千斤顶大修工作量也会相应增加。
根据中华人民共和国煤炭行业标准《液压支架千斤顶技术条件》的规定,液压支架千斤顶在大修完成后需进行严格的密封性能、耐久性、强度试验,全部合格才能投入使用。这就需要有一台能够提供较大流量、压力可调、具备增压保压功能的液压试验台,购买一台这样的液压试验台通常需要十几万元,而自带动力的更要几十万元。因此,利用现有条件,设计制造一台能够满足以上功能的简易液压试验台,将为企业节约一笔不小的设备采购费用,如能推广应用,将会产生更大的效益。
2 工作原理
简易液压试验台的液压原理如图2所示。
液压试验台以本厂自用乳化液泵作为外接动力源。
关闭卸荷截止阀III、IV,操纵手把使操纵阀II的阀芯处于左位时,来自乳化泵站的高压液体经双向锁到达被试液压缸后腔,活塞杆伸出,观察在这个过程当中是否有渗液、漏液现象,如果没有可继续实验;操纵手把使操纵阀II的阀芯处于右位时,来自乳化泵站的高压液体经双向锁到达被试液压缸前腔,活塞杆缩回,当缩到三分之一或二分之一处时,关闭截止阀I,打开截止阀II,操纵手把使操纵阀I的阀芯处于右位,增压缸后腔进液增压,使压力表的数值慢慢升高,当达到所需要的压力(卸荷安全阀值事先调定)时,截止阀II关闭,保压30秒,如果在这期间,压力表指针稳定,没有下降现象,可以继续实验(反之为不合格)。打开截止阀I,操纵手把使操纵阀I的阀芯处于左位,增压缸前腔进液,活塞杆收回。操纵阀I复位,打开卸荷截止阀III卸载。其他位置保压重复上述步骤即可。
3 设计内容
简易液压试验台主要由操纵阀、双向锁、截止阀、压力表、增压千斤顶、增压安全阀、高压胶管、固定架等部分组成。如图一:实物照片。
本试验台不带动力,以本厂自用乳化液泵作为外接动力源,本厂自用乳化液泵为WRB200/31.5型,能提供31.5Mpa压力。使用支架用前梁千斤顶作为增压千斤顶,通过调定增压安全阀的卸载值,能够使液压试验台的压力试验范围达到0~90Mpa(增压约2倍)之间,基本满足各类千斤顶试验的增压保压功能。
液压试验台的主要组成部分操纵阀、双向锁、截止阀、压力表、增压千斤顶、增压安全阀等集中安装在工作台上,每部分之间通过中间接头连接,仅外部试验管路采用高压胶管,即使试验台结构紧凑,操作调整方便,试验压力可视化,又确保了试验安全。
本实验台所用液压元件均为我厂常用的平顶山煤矿机械厂ZZ4400-17/35支架元件。
所需液压元件如表1。
4 简易液压试验台的特点及应用
4.1 简易液压试验台的特点
1)结构简单紧凑,外型尺寸小;
(2)操作简单,安全可靠;
(3)输出压力大小可视化,可调节;
(4)能实现增压、保压等功能;
(5)所有组成部分均为普通支架通用液压元件,加工维护成本低。
4.2 简易液压试验台的应用
液压升降平台油箱改造设计 篇7
某运管系统中的液压升降平台设备是MAS200项目改造中的重要设备。在项目初期的设计过程中, 选用的是标准产品, 但项目投入运行时发现该设备的油箱油温过高, 由于油温过高导致设备运行不稳, 故障常常发生, 严重影响生产。
2 设备的工作机理
电机驱动液压泵从油箱吸油, 同时形成压力推动液压杆活塞杆, 在活塞杆的作用下升降台垂直上升。
1, 2.油箱3.液压泵4.电机5.压力表6.安全阀7.单向阀8.电磁阀9.节流阀10, 12.单向节流阀11, 13.液压缸
升降台下降时, 压力油在限速阀和流量阀的控制下, 从电磁阀流回油箱。升降台过载时, 液流阀自动打开, 压力油通过液流阀流回油箱。此时升降台不上升。液压缸设有下限限速阀, 能保证油管破裂情况下下降速度始终正常。液压原理如图1所示。
3 问题产生的原因
升降平台液压系统温度的计算
3.1 计算发热功率
考虑液压系统的功率损失全部转化为热量。按下式计算其发热功率
对本系统来说, P1是整个工作循环中泵的平均输入功率。
式中, Tt-系统工作循环周期, 61s;pi-执行装置的工作压力, 5MPa;qi-执行装置的流量, 0.53L/s;ti-执行装置工作时间:26s;ηi-执行装置的总效率, 0.7。
这样, 可算得泵平均输入功率
系统的输出有效功率
式中, Fwi-液压缸输出的推力;Si-液压缸运动的距离, 2.65m。
由前面给定参数及计算结果可知:液压缸的第一外载荷为19.6×1.414kN, 行程1.02m;液压缸的第二外载荷为29.4×1.414kN, 行程0.2m。计算得出为P0=0.59k W。总的发热功率为Pr= (1.623-0.59) kW=1.033kW
3.2 计算散热功率
前面初步求得油箱的有效容积为0.072m3, 按V=0.8abh求得油箱各边之积:a·b·h=0.072/0.8m3=0.09m3取现场实际尺寸a为0.6m, b、h分别为0.5m、0.3m。得出油箱的散热面积为:
油箱散热的功率公式为
式中, △T-油温与环境温度之差, 取△T=25℃。Kt-油箱的散热系数, Kt取16W/ (m2·℃) ;
由此可见, 油箱的散热远远满足不了系统散热的要求。
4 解决问题的方法
据上述的计算结果得知, 原本设计的油箱根本达不到现场使用的散热效果, 要达到散热的效果有两种方法, 一种是加冷却器, 一种是加大油箱散热面积。
4.1 满足散热条件所选择的冷却器的冷却面积计算
式中, K-传热系数, 用管式冷却器时, 取K=116W/ (m2·℃) ;△tm-平均温升, △tm= (T1+T2) /2- (t1+t2) /2。
取油进入冷却器的温度Tt=60℃, 油流出冷却器的温度T2=50℃, 冷却水入口温度t1=25℃。
冷却水出口温度t2=30℃。则:
所需冷却器的散热面积为, 考虑到长期使用时油垢、水垢对传热的影响, 冷却器冷却面积应比计算值大30%左右, 所以实际选用冷却器散热面积为A=1.3×0.2=0.26m2。
4.2 满足散热条件的油箱加大时的计算散热功率
前面初步求得油箱的有效容积为0.32m3, 按V=0.8abh求得油箱各边之积:a·b·h=0.32/0.8, 计算得出abh=0.4m3。
取a为1m, b、h分别为0.8m、0.5m。求得油箱的散热面积为:2.64m2。
油箱散热的功率为Pc=KtAt△T
式中, △T-环境温度与油温之差, 取△T=25℃;Kt-油箱散热系数, 取Kt=16W/ (m2·℃) ;
由此可见, 油箱的散热满足系统散热的要求。
5 解决方法的选择
根据现场情况, 生产成本等因素, 我们采用加大油箱的方法来改变目前的状况。从以上计算结果得知, 采用a、b、c的数据制作新的油箱, 油箱的散热满足系统散热的要求, 从而不需要另设冷却器。
通过一年来的使用, 未发生因为油温过高而导致设备故障问题, 使用效果良好。
摘要：运管系统中的主要设备-液压降管平台油温过高, 成为生产流水线的瓶颈, 文中介绍了解决油温过高的措施方法。
液压缸的组装、调试与试验 篇8
液压缸组装之前,应将活塞组件放在液压缸内检查其活动状况,只有其活动灵活、无阻滞才可正式组装。将活塞杆与活塞组装在一起后,必须用百分表测量其同轴度和全长上的直线度,其差值须在允许范围之内。组装导向套、缸盖等零件时,不能硬压或敲打,若遇阻滞一定要查明原因并排除故障后再进行组装。拧紧缸盖连结螺栓时,要依次对角均匀施力。液压缸组装完成后,应将其平放在工作台上,检测内孔轴心线与两端支承安装面的高度差,一般高度差为0.05～0.10 mm。
为防止密封件损伤,组装过程中须做到以下几点:对于新制造的液压缸,其缸筒口、排气孔或通油口的毛刺要清理干净;为了组装顺畅,可在缸筒内表面及密封圈上涂1层液压油。
2. 调试
(1)调整密封部位
液压缸动作后,首先观察密封部位及连接管件处是否存在泄漏,如发现泄漏,应压紧或紧固,同时须确保运动部件活动灵活。当液压缸在空负载运行时,活塞杆最大行程往复等速运动的阻力数值应符合规范。当液压缸额定工作压力为16～31.5 MPa时,若活塞采用V形密封圈,其最低启动压力应为额定工作压力的9%:若活塞采用O形、U形和Yx形组合密封圈时,最低启动压力为额定工作压力的5%。
(2)排气
先将工作压力调整至1 MPa以下,启动液压系统使活塞往复交替动作,观察爬行、振动现象是否严重。然后打开或关闭排气塞,同时用软毛巾盖住喷气口进行排气。若排气阀打开后,有白色泡沫状油液喷出,表明油中混入许多空气。若喷出油液并发出“唏嘘”之声后油液颜色澄清,表明大量气体已被排出。
(3)调整缓冲装置
活塞(杆)组件在额定工作压力作全行程往复运动过程中,应起步、换向平稳,没有太大冲击。否则,就需对液压缸缓冲调节阀进行调整。
调整时,应先把缓冲节流阀放在节流量较小(即通流面积较大)的位置上,然后逐渐增大节流阻尼,逐步提高缓冲能力,直至其缓冲速度、时间等符合要求。
对于顺序动作回路中的液压缸,若其动作无法调整到设计要求,可能是缓冲机构设计的不合理或缓冲机构出现故障。
(4)调整连接件
装配、安装及试运行中的压力波动、液压冲击、机件振动等,都可能导致液压缸各连接处的螺钉、螺母产生松动。为了防止出现螺栓断裂等事故,试运行过程中和试运行后,都应对这些连接件进行调整(严禁松动和过紧)。
(5)内泄漏的判断与调整
对于双作用活塞式液压缸,可在液压缸活塞杆一侧加上额定负载,并使该侧油腔接通油箱,在额定工作压力下保压5～10 min,观察活塞杆移动距离。对于采用橡塑类密封件的液压缸,若活塞杆移动距离不超过0.5 mm,则为合格。对于采用V形密封圈的液压缸,若活塞杆移动距离超过0.5 mm,可调整压板进一步压紧密封件,以减少泄漏量。
3. 试验
为了全面考核新制造或修理的液压缸可靠性和密封效果,必须进行相关试验。其试验项目与试验方法如下:
(1)试运行
调整试验系统压力,使被测试液压缸在无负载工况下启动,并全行程往复运动数次,以完全排除液压缸内的空气。
(2)启动压力特性试验
试运转后,在无外部负载工况下,调整溢流阀压力,使无杆腔(双活塞杆液压缸,两腔均可)压力逐渐升高,检测液压缸刚刚启动时压力即为最低启动压力。
(3)耐压试验
耐压试验包括型式试验和出厂试验。型式试验的目的是为了全面考核液压缸的质量性能是否达到设计要求和标准。出厂试验是在批量生产后,对每一只即将出厂的液压缸进行耐压性能考核,目的是保证液压缸的使用性能。
具体方法如下:将被测试液压缸活塞分别停在行程的两端(单作用液压缸处于行程极限位置),分别向工作腔施加1.5倍的额定工作压力。进行型式试验需保压2 min,进行出厂试验需保压10 s。
(4)耐久性试验
在额定工作压力下,让被测试液压缸以设计要求的最高速度连续运行,其速度误差范围应为-10%～+10%。此试验要求一次连续运行8 h以上,期间液压缸的零件均不得进行调整。
(5)泄漏试验
泄漏试验包括内泄漏、外泄漏和低压泄漏3种试验。内泄漏是使被测试液压缸工作腔进油,加压至额定压力或用户指定压力,测定经活塞泄漏至未加压腔的泄漏量。外泄漏是使被测试液压缸工作腔进油,加压至额定压力或用户指定压力,检测活塞杆密封处的泄漏量,并检查缸体各静密封处、结合面处和可调机构处是否有渗漏现象。低压泄漏试验要求液压缸在低压状态下全行程往复运动3次以上,每次在行程末端停留至少10 s。试验时,当液压缸内径大于32 mm时,要求压力低于0.5 MPa;当液压缸内径小于或等于32 mm时,要求压力低于1 MPa。
(6)缓冲效果试验
缓冲效果试验是将被测试液压缸工作腔的缓冲阀全部松开,调节试验压力为额定压力的50%,以设计的最高速度运行,检测运行至缓冲阀全部关闭时的缓冲效果。
(7)负载效率试验
液压挖掘机热平衡试验分析 篇9
1EC70液压挖掘机热平衡试验
试验开始前首先做以下准备:样机进行了50h的跑合试验;发动机转速和风扇转速调整在规定的范围内;液压油、燃油、冷却水等介质加到规定范围内;节温器固定在全开状态;温度传感器安装在冷却介质的流动部位;准备调整好计时器、热电偶温度计、转速表等试验仪器。选择在风速小于6m/s的晴天进行试验,试验中油门开到最大。
1)模拟挖掘及憋压试验:铲斗、斗杆、动臂的油缸全部伸出,处于最大负荷并模拟挖土动作,各动作行程终了时短时间憋压一次。试验开始时测一次温度,以后每30min测量一次。直至整机达到热平衡状态。
2)实际挖掘作业试验:选一个熟练的挖掘机司机操作,满斗作业,试验开始时测量一次温度,以后每隔30min测量一次,直至整机达到热平衡状态。
测量读数时尽可能在机器运行中进行,在运行中不能测量时停机后发动机转速降到怠速时测量,测量时间尽可能缩短,不超过1min。当互为连续的3个测点的温升均不超过±1℃即视为整机达到热平衡状态。试验结果见表1、2。
2试验结果分析
试验后按以下标准判定:
水温=实测值+(标准温度-实测大气温度)≤99℃
机油油温=实测值+0.8(标准温度-实测大气温度)≤120℃
液压油温=实测值+0.8(标准温度-实测大气温度)≤80℃
按照以上标准对试验结果进行分析,模拟挖掘憋压试验和实际挖掘作业试验热平衡温度基本一致,虽然符合标准,但是已接近临界温度99℃,而液压油温度也超过标准规定的温度80℃,发动机油的温度也超过标准规定的温度120℃。测试结果显示:除发动机水温外其余各项温度指标均超过标准值。这说明样机的散热系统设计存在问题,虽然超标不大,但当夏季环境温度很高时必然存在温度过高和报警现象。
从总体实测温度分析有3个现象值得注意:
1)发动机进气温度有逐渐上升的趋势。主要是由液压油散热引起的,进气温度过高会引起进气量下降,燃油燃烧不充分,发动机功率不足、冒黑烟等问题。造成这种现象有两个方面的原因:第一是油水散热器的布置方式,样机上是前后布置的,也就是说在发动机的水箱前装有一个油散热器。风扇吸入的冷却风首先到达油散热器,然后再通过水箱。这种结构的缺点是,冷却风通过油散热器被预热,预热后的冷却风再去冷却水箱,这样显然不能达到最佳的冷却效果。第二是进入油散热器的液压油管是先穿越发动机室后进入油散热器,液压油管和发动机进气管距离很近,一定程度上预热了发动机的进气温度。
经对水散热平衡计算校核,确定散热器能满足散热面积的要求,并提出建议和措施:①设计并列式复合散热器,这样水箱水与冷却空气的温差较大,提高了散热效果。②液压油管的设计沿发动机室底部布置。③水箱设计得再大一点,适当增加散热面积和散热功率。④增加风扇的直径,由460mm变为520mm,以增加散热器的进风量。
2)油底壳机油温度较高,发动机室温偏高。主要是发动机室空气流通不畅引起的,发动机室温偏高会引起电器元件和皮带的过早老化。建议和措施:①改变后机罩形状,取消圆弧设计,避免在发动机室内造成涡流现象,热风排风不畅。②在发动机室底板靠近风扇的一侧适当开孔,让冷却风能顺利流动带走热风。③中机罩上部适当开孔,增加排风。④左侧进风口长孔尺寸加长,数量增多,以减少进气阻力,增加散热器的进风量,利于进风。
3)液压油温度偏高,主要是系统设计不合理或散热器散热性能不良造成的。液压系统出现发热现象如不能及时处理,就会对系统产生极为不利的影响:泄漏增加、油液老化、液压元件磨损加剧,甚至报废等。我们对油散的散热面积重新进行了计算。
油散的计算主要是根据热交换量确定所需的散热面积,油散的散热功率H应等于系统的发热功率与油箱、管路等元件的散热功率之差,本计算不考虑油箱、管路等的散热,假设冷却进出风量足够。
式中,取进出液压油箱油的温差τ2-τ1=5℃;γ为液压油密度,kg/m3;c为油比热,J/kg·℃;Q为通过冷却器流量,L/min。
所需冷却器散热面积
式中,取污垢系数f=1.4,冷却散热系数K=5 0 W/m 2·℃。现有冷却器散热面积为1 7 m 2,故不能满足计算要求。建议和措施:①更换散热面积加大的散热器。②增大液压配管的通径,尽量减少节流发热。③尽可能的增大液压油箱的容积。④经常检查散热器是否堵塞,必要时清洗。
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