液压缸试验台自动测试系统设计与实现

收稿日期:2005-10-25作者简介:孙 政(1964-),男,安徽太和人,实验师,工程硕士,2005年毕业于西安建筑科技大学,主要从事实验教学研究和教学管理工作。

液压缸性能测试试验台的开发与应用孙 政1,史俊青2(11徐州建筑学院,江苏徐州 221008;21中国矿业大学,江苏徐州 221008)摘 要:试验台是液压缸产品质量监控的保障,文章介绍了液压性能测试台的组成、原理和特点。

通过测试数据和曲线的分析,可判断液压缸的结构方案的合理性,确定液压缸最佳工作范围,验证产品的性能稳定性和可靠性,消除潜在质量问题,进一步提高产品质量,同时对液压缸产品的基础研究具有一定的意义。

关键词:液压缸;测试;试验台中图分类号:TD4 文献标识码:B 文章编号:1671-0959(2006)03-0070-02液压缸是液压系统的重要组成部分,可分为推力液压缸(单作用液压缸,双作用液压缸,组合液压缸)、摆动液压缸(单叶片摆动液压缸,双叶片摆动液压缸)。

因其结构简单,工作可靠,在现代化机械系统中得到了更为广泛的应用。

目前,液压缸生产厂家较多,为了使液压缸的性能和质量既能满足生产的需求又能达到标准规定的指标要求,与液压元件厂合作,依据G B/T 15622-1995标准,开发研制了测试液压缸性能的试验台。

1 试验台的组成及工作原理111 液压系统液压系统由六组电机泵组、四组插装阀组、被试液压缸、对顶加载缸、侧向力减压回路、滤油器、蓄能器、加热及冷却装置等部分组成,见图1。

二组电机泵组D 1、D 2可通过主阀组向被试缸提供油液,主阀组由换向阀、插装阀、压力比例调节阀和背压阀图1 液压缸试验台系统原理图70研究探讨 煤 炭 工程 2006年第3期组成。

换向阀作为插装阀的先导阀来控制被试缸的运动方向和停止。

四组电机泵组D3、D4、D5、D6可通过加载阀组向加载缸提供油液。

加载阀组由四个插装阀组成的桥式整流回路、压力比例调节阀、流量阀组成。

毕业设计（论文）开题报告1 选题的背景和意义液压油缸作为液压系统的执行元件之一，其性能的优劣不但直接决定了液压系统的可靠性，而且影响着设备的正常运行和维护，因此需要通过测试台检测其性能是否达到技术要求[1]。

液压缸出厂前的试验是检测液压缸性能指标的重要试验之一，其试验所测数据的准确性直接关系着液压缸的质量，以往用于生产的液压缸试验台往往精密度较差、自动化程度低，影响了生产效率的提高，不能满足生产的需求。

为此需要设计一种液压综合试验台，使其新系统性能可靠，操作简单，降低劳动强度，减少生产成本。

1.1 选题的背景随着液压工业的迅速发展，液压技术在各种机械中发挥着越来越重要的作用。

由于液压系统的组成、功能日益复杂，因而发生故障的机率也随之增多。

液压系统的故障具有隐蔽性、变换性和诱发因素的多元性，所以在故障诊断和排除时，不但需要有熟练的技术人员，同时还要有完善的检测设备[2]。

但液压缸的品种、规格多达几十种，因此设计能满足不同缸径、行程的通用试验台就显得十分必要[3]。

1.2 国内外研究现状及发展趋势目前液压技术已经广泛的用于生活中的各个领域，在机床工业，工程机械，冶金机械和汽车工业等行业中获得了较大的发展，液压缸作为液压系统的执行元件之一，对其进行检验的重要性不言而喻。

因此生产、科研、军队等不同领域拥有自己的液压缸试验台是大势所趋。

液压缸试验台能够对生产的各种液压缸进行有效的检测，进而掌握更加真实与客观的技术信息，利于对液压缸进行比较全面的评估[4]。

现在高端液压缸几乎被美国、德国、日本所垄断，其中一个主要原因就是我国在液压缸检测方面落后，严重制约了我国液压缸产品的质量。

国内液压缸生产厂都是根据GB/T 15622一2005《液压缸试验方法》，结合各自的产品特点设计、开发液压缸试验台，但是无法模拟液压缸实际使用状况进行仿真试验，尤其是液压缸活塞杆偏载稳定性检验在普遍液压缸试验台无法进行。

目前国内液压行业生产厂，均有相应产品的试验台，但试验项目、精度大部分不能满足试验方法标准GB/T 15622一2005的要求，特别是一些动态的性能得不到检测，此外人工操作效率低、劳动强度大，人为因素严重影响试验结果。

基于模块化的液压缸试验台测控系统设计陈军;洪始良【摘要】为了提高液压缸性能测试系统的自动化程度和通用性,在详细分析系统设计要求的基础:上,设计了一种可扩展的液压系统,然后,建立了其测控系统的三层体系结构,并对其控制软件进行模块j化分析与设计.应用结果表明:试验台功能齐全、自动化程度高、通用性和扩展性好.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2010(000)007【总页数】3页(P36-38)【关键词】液压缸;试验台;自动测试系统;模块化【作者】陈军;洪始良【作者单位】华南理工大学,机械与汽车工程学院,广州,510640;华南理工大学,机械与汽车工程学院,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TH12;TH1371 引言液压缸作为液压系统的主要执行元件，其综合性能不仅决定了系统的可靠性，而且影响着设备的正常运转和维护，因此，通过有效的检测手段对液压缸的综合性能进行评价具有非常重要的意义[1-3]。

目前国内外液压行业生产厂家，均有相应的试验台，其中大部分是手工方式操作的。

这种平台结构简单、成本低廉，但是劳动强度高、读数误差大、效率较低，难以检测液压缸的动态性能[1]。

近年来，有许多文献对试验台自动检测系统进行了研究，如文献等[1]研制了基于PID 控制策略的液压缸综合试验台测控系统，并运用MATLAB 对被测液压系统进行了动态仿真；文献[3]设计了基于通用计算机平台与嵌入式技术融合的二级架构方案的液压缸自动测试系统；文献[3]采用了电液比例技术的改造方案，研制了液压缸试验台的液压系统和控制系统。

但是这些系统使用范围比较有限、测试项目不够齐全，二次开发和功能扩展困难较大、耗时较长，难以适应小批量、多品种的生产方式和市场的快速变化。

鉴于这些原因，采用计算机辅助测试技术与模块化思想，根据设计要求，设计了一种可扩展的液压系统，在此基础上，设计了三层结构的测控系统，并对其软件系统进行模块化设计，该系统功能齐全、自动化程度高、通用性和扩展性好。

摘要在高压、高速、大功率的制造行业，机、电、液一体化的设备在整个机械设备中所占的比重越来越大。

液压实验台作为一种检测液压元件的必须设备，可对液压泵，液压马达，液压阀等各种液压元件进行测量。

液压马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的心脏，其质量、性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。

因此,对液压马达进行精确的性能测试，是辨别产品优劣、改进结构设计、提高工艺水平、保证系统性能和促进产品升级的重要手段。

本文根据如下试验标准对液压马达试验台进行设计和研制：1.液压缸(马达)试验方法标准GB/T 15622-1995[1]；2.JB/ZQ3774-86工程机械液压缸检验规则；3.美国SAEJ2214 MAR86试验标准。

并且结合现代传感器技术、微机技术以及计算机辅助测试技术,对液压马达试验台进行了符合ISO及GB标准的设计。

关键词：液压马达;测试;试验标准;计算机辅助测试技术ABSTRACTIn the field of the high-pressure, high-speed and great-power manufacturing, the equipment which consists of mechanic, electric and hydraulic is playing more and more important roles in the field. As a necessary device of measuring hydraulic parts, the hydraulic test-bed is able to measuring vary of parts such as pumps, motors and valve.The hydraulic motor is heart of whole hydraulic system as a part of power and executing, it results in the dependability of hydraulic system; even in the good working condition of the manufacturing equipments.Therefore, measuring accurately to the hydraulic motors is the way of promotion of construction, process and performance of products.The designing is depending on these standards:1.The Standards of Hydraulic Cylinder(Motors) Test Procedure(GB/T 15622-1995[1]);2.The rules of Hydraulic Cylinder Test Procedure(JB/ZQ3774-86);3.The standards of SAEJ2214 MAR86.The designing is the combination of modern technology of sensors, micro-computers and Computer-aided Test (CAT) which conforms to the standards of ISO and GB.Key words:hydraulic motors; measuring; standards of test;CAT目录摘要........................................................................................................................................... I II ABSTRACT .................................................................................................................................. I V 目录 (V)1 绪论 (1)1.1 液压马达试验台结构与组成 (1)1.2 液压马达试验台的发展 (2)1.2.1 计算机辅助测试系统(CAT) (2)1.2.2 液压马达试验台监控系统 (3)2 液压马达试验台总体设计 (5)2.2 液压马达试验台原理 (5)2.2 液压马达试验台结构设计 (6)3 液压马达试验台动力源装置设计 (7)3.1 液压动力源装置组成 (7)3.2 液压泵组结构设计 (7)3.2.1 液压泵组结构组成 (7)3.2.2 液压泵规格的确定 (7)3.2.3 与液压泵匹配的电动机的选定 (13)3.2.4 液压泵组布置方式的选择 (15)3.2.5 液压泵组连接方式的选择 (16)3.2.6 液压泵组安装方式的选择 (18)3.2.7 液压泵组传动底座的设计 (20)4 液压马达试验台控制装置设计 (24)4.1 液压控制装置的分类 (24)4.1.1 有管集成 (24)4.1.2 无管集成 (24)4.2 液压集成块概述 (24)4.2.1 块式集成原理 (24)4.2.2 块式集成的优点 (25)5 液压马达测试方法及测试技术 (26)5.1 液压马达试验方法 (26)5.1.1 型式实验和出厂实验 (26)5.1.2 测量准确度 (29)5.1.3 试验用油液 (29)5.1.4 稳态条件 (29)5.1.5 测量点的位置 (29)5.2 液压马达流量的测量 (30)5.2.1 流量的测量原理 (30)5.2.2 流量测量装置 (30)5.2.3 流量传感器的选择 (31)5.3 液压马达压力的测量 (32)5.3.1 压力的测量原理 (32)5.3.2 压力测量装置 (32)5.3.3 压力传感器的选择 (32)5.4 液压马达扭矩及转速的测量 (34)5.4.1 扭矩测量装置 (34)5.4.2 转速的测量原理 (34)5.4.3 扭矩及转速传感器的选择 (34)5.5 液压马达温度的测量 (35)5.5.1 温度的测量原理 (35)5.5.2 温度测量装置 (35)5.5.3 温度传感器的选择 (35)6 结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)液压马达测试系统及动力源设计1 绪论1.1液压马达试验台结构与组成液压马达作为液压系统的动力元件和执行元件，是整个液压系统的心脏，其质量、性能的好坏直接影响着液压系统的可靠性，进而影响生产设备的正常运行。

液压系统设计计算有的液压系统简单，有的液压系统复杂。

这是由负载的工艺要求决定的。

我们在这里介绍的液压系统是简单的开关型液压系统，也即普通液压系统，不是伺服或者电液比例液压系统。

关于伺服或者电液比例液压系统，我们以后再研究。

我公司原有一台工程油缸试验台，采用的是高低压泵合流。

额定流量为100升，系统额定最高压力为31.5MPa。

为了突出重点，便于叙述，适当做了一些简化。

一液压基本回路一个实用的液压系统原理图都是由液压基本回路组成的。

液压基本回路可以在机械设计手册，或者其他液压设计资料中查到。

1 液压基本回路的分类设计资料中介绍的液压基本回路分类很详细。

但总括起来无非是，泵-电机组，压力控制回路，流量控制回路，方向控制回路和执行机构。

参看图1油缸试验台液压原理图。

在图1中，电机M1 Y112M-4和斜盘柱塞泵10YCY14-1B，电机Y160M-4和叶片泵YB1-80，组成泵-电机组，为系统提供动力；先导卸荷阀③,安全溢流阀④，电磁溢流阀⑤，组成压力控制回路；电液换向阀⑥和先导式液控单向阀⑦，组成方向控制回路。

一般说来，流量控制往往会伴随着压力的损失。

例如，在薄壁节流小孔中，流量d Q C A = （1） 此公式的使用条件为0.5l d≤。

式中Q —经过薄壁小孔的流量，3/m s ；d C —薄壁小孔流量系数，对于紊流，0.600.61d C = ； 0A —孔口面积，2m ； ρ—流体的密度，3/kg m ； p ∆—压力差，12p p p ∆=−，Pa ；d —小孔的直径，m ； l —小孔的长度，m 。

这种压力能损失往往转化为热能，使液压系统升温。

在理论上，变量泵不会因为流量或压力的变量产生能量损失。

2 液压基本回路的联结液压基本回路，特别是液压元件，在液压原理图中的联结，要么是并联，要么是串联。

二 液压系统原理图1 液压系统原理图应该包括的的基本内容一个符合要求的液压原理图除了表示系统外，还应该包括两个基本内容：液压元件明细表和电磁铁动作顺序表。