一种节能高效液压缸试验台设计

工程机械行业对液压缸的需求量越来越大，质量要求越来越严，传统液压缸试验台在实验效率和检验质量上已不能满足液压缸生产企业的需要，为此德州宇力液压有限公司根据多年来液压缸试验台研究和应用经验，设计、研制了一套节能、高效液压缸综合试验台，既可以实现液压缸综合性能的快速检测，又能达到节能降耗目的，取得良好效果。
　　1、液压缸试验台主要性能及特点
　　该试验台可完成GB/T 15622-2005《液压缸试验方法》中规定的工程液压缸出厂试验和型式试验，并且达到B级测量精度。
　　1.1 出厂检验项目试验
　　（1）实验效率高。由于能够同时试验2个工程液压缸，效率提高1倍。
　　（2）节能显著。由于2个被试工程液压缸油腔的实验油液进出对流，不需要泵源提供大量油液，油泵只需提供系统机械损失和容积损失所造成压力损失，实现节能目的。
　　（3）可在液压缸行程任意位置进行加载，解决了一般液压缸试验台只能在行程两端加载，进行泄露量测试的问题。
　　1.2 型式检验项目试验
　　（1）无需《液压缸试验方法》的要求，在型式实验中设置加载缸。
　　（2）通过低压大流量传动缸控制被试缸运行速度和换向频率，达到降低能耗和提高试验效率的目的。
　　（3）能够同时对同规格、不同结构的液压缸进行对比交叉试验，既缩短了试验周期，又保证了试验结果的准确性。
　　（4）自动化程度高，采用自动和手动控制，计算机采集、处理，可保存和打印输出试验数据。
　　（5）适用范围广，调整方便，对被试缸规格及加载要求没有限制。
　　2、液压缸试验台液压系统设计原理
　　该试验台液压控制系统原理如图1所示，主要分为被试缸和传动缸2套独立液压系统，2个被试缸通过传动缸受力平衡原理达到加载目的，再通过传动缸运行实现被试缸往复运动和速度调节，利用电气控制系统和计算机测试系统调节和控制液压参数，可实现液压缸静、动态性能检测。

图1：液压缸试验台液压系统原理图

　　2.1 被试缸液压系统
　　被试缸液压系统动力源为B2、B3，其中B2为大流量低压泵，主要是为了快速充满被试缸油液；B3为小流量高压泵，主要是为了提供被试缸油液高压压力，进行性能检测。初始开启低压泵向被试缸两端同时供油，当油液充满时低压泵停止工作，电磁换向阀6换向，高压泵开始向被试缸无杆腔提供高压油，通过高压溢流阀调节试验压力。当达到所需压力值后，传动缸通过独立液压系统带动被试缸进行运动，运至所要求行程后，通过行程开关使电磁换向阀5、6换向，被试缸有杆腔升压，电磁换向阀11瞬间换向使回油路开通，被试缸无杆腔卸压，同时传动缸带动被试缸反向运动，完成一个往复动作的试验。通过控制系统程序，可实现被试缸的出厂检验项目或型式检验项目的自动试验。
　　2.2 传动缸液压系统
　　传动缸液压系统动力源为B1，采用大流量低压泵，主要是为了按照被试缸运行速度要求，由调速阀7控制速度调节，提高实验效率。传动缸采用双活塞杆设计结构，如图2所示，在克服被试缸摩擦阻力前提下，尽量缩小活塞杆直径与缸筒直径差别，以便于实现运行速度的调节和节省能耗。

图2：传动缸结构示意图

　　2.3 功率节能系统
　　由于2个被试缸油路相通，当被试缸1活塞杆伸出时，被试缸2活塞杆退回，这样被试缸1的有杆腔油直接回到被试缸2的有杆腔，被试缸2的无杆腔油直接回到被试缸1的无杆腔。反向运动时，2个被试缸油液也相应回流。高压泵只提供系统机械损失和容积损失所造成的压力损失，实现节能目的。
　　3、试验台架及其主要技术参数
　　试验台架如图3所示，主要由底座、支座、被试缸、连接导向小车、导向座和传动缸组成。在底座上设有不同位置的销轴座安装孔，通过调节支座与底座的位置，来调整被试缸和传动缸安装距及行程。

图3：液压缸试验台架

　　试验台的主要技术参数如下：
　　（1）被试缸系统压力：32MPa；测量最大行程：1500mm；低压系统流量：100L/min；高压系统流量：12.9L/min。
　　（2）传动缸系统压力：10MPa；系统流量：150L/min。
　　4、应用效果
　　该试验台设计巧妙、系统简单，便于加工制造。
　　根据以上原理制造的试验台，在同样产量液压缸实验中，时间节约50%，能耗节省60%。
　　在对液压缸所选用的2种进口密封件性能进行对比检测时，原先需要3个多月的检测时间，仅用了1个多月就完成检验，并对其中1种进口密封件存在的问题进行了确认，使供应商承认了提供的密封件材质有误，避免了液压缸质量问题的发生。
　　在对液压缸活塞与活塞杆2种新型防松结构改进效果进行可靠性试验时，原先需要6个月时间，仅用了3个月时间就完成任务，保证了公司新型放松结构的推广应用，提高了放松结构的可靠性。该试验台对其他液压缸生产企业和液压缸检测机构具有参考作用。