2.3.1 工程机械液压多路阀试验台_液压试验技术及应用-QQ阅读男生武侠网

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2.3.1　工程机械液压多路阀试验台

（1）工程机械液压多路阀试验台概述

①多路换向阀　其是将两个以上的阀块组合在一起，用以操纵多个执行元件的运动。它可根据不同的液压系统的要求，把安全阀、过载阀、补油阀、分流阀、制动阀、单向阀等组合在一起，结构紧凑，管路简单，压力损失小，安装简便，因此在工程机械、起重运输机械和其他要求操纵多个执行元件运动的行走机械中广泛应用。

多路换向阀有整体式和分片式（组合式）两种；按照油路连接方式，多路阀可分为并联、串联、串并联复合油路；卸载方式有中位卸载和安全阀卸载两种。

图2-31所示为某两联多路阀外形及主要连接口与附件，图2-32所示为其油路。

图2-31　两联多路阀外形及主要连接口与附件

图2-32　两联多路阀油路

1—动臂换向阀；2-1～2-3—单向阀；3—铲斗换向阀；4—安全阀；5-1，5-2—过载补油阀；6—液控单向阀

②试验台的功能　工程机械多路阀试验台主要用于工程机械中挖掘机、装载机、叉车等机械的液压多路阀性能检测试验，可试验多种规格系列的多路阀。

由广州市新欧机械有限公司为客户湖南大学设计并制造的工程机械液压系统液压多路阀性能测试试验台，用于液压元件的性能试验，并满足工程机械多路阀的研究开发测试要求。

本试验台采用整体式结构，外观美观大方，操作安全方便，减少尘埃污染，降低噪声，减少占地面积。试验台主要由液压主泵站、过滤循环温控系统、整体试验台架、漏油回收系统、数据采集显示系统和电气控制系统组成。按国家或液压行业颁布的最新试验标准中型式试验的要求进行多路阀检测试验。

③试验台的性能参数

a.系统最大工作压力42MPa。

b.流量计最大测试流量600L/min。

c.总驱动功率不小于120kW（30kW+30kW+30kW+辅助系统），主电机变频调速。

d.动力站主油箱容积2000L。

e.试验台液压系统工作液采用46#抗磨液压油。

f.液压系统油温自动控制，可控制在（50±2）℃。

g.输入电压三相380V AC，电流500A，控制电路电压24V DC。

h.工作液清洁度等级按NAS8设计，油液过滤精度最小5μm。

i.试验台测试仪器精度A级，压力±0.3%，流量±0.5%，温度±2.0℃。

（2）试验项目

试验台完成液压多路阀出厂性能试验项目，主要如下。

①内泄漏测试。

②压力损失测试。

③安全阀性能试验。

④补油阀开启压力试验。

⑤过载阀、补油阀泄漏量试验。

⑥流量特性测试。

⑦响应特性、阀芯特性及控制滞环测试。

⑧阀杆位移测试。

⑨阀杆先导压力测试。

⑩微动特性试验。

背压试验。

稳态试验。

瞬态试验。

动作复合测试。

（3）试验台的液压与机械设备

①液压主泵站　系统如图2-33所示，主要由油盘底架、主油箱（2000L）、油泵电机组、滤油器、测试控制阀组、流量压力检测仪等组成。

图2-33　液压主泵站系统

1-1，1-2—高压电机泵组；2—大流量电机泵组；3—吸油过滤器；4-1，4-2，5—溢流阀

油泵电机组分别为：两台高压电机泵组1-1和1-2，电机功率30kW，油泵排量28mL/r，提供测试时的高压油源，可分开供油（适用于有两个进油口的多路阀），也可合流供油（提供高压大流量）；一台大流量电机泵组2，电机功率30kW，油泵排量160mL/r，用于测试低压大流量的情况。

多路阀有很多种，有的很复杂。特别是挖机的多路阀，要实现多种功能，有的有两个P口。为了测试复杂多路阀，用两个高压加载泵组1-1和1-2来提供液压油。三个泵的油都从吸油过滤器3流出，这是个侧面安装的过滤器，带有发信器，当过滤器堵住，通过发信器报警，预防泵吸空毁坏。三个泵的出口处都装有管式单向阀，可预防负载突然过大而憋坏泵。有的大流量测试不需要高压，因此加一个低压大流量的泵组2。

三台30kW的电机带动三个提供给多路阀油源的泵。为了使多路阀油源压力可控，在泵出口加溢流阀4-1、4-2和5，而为了能够远程调控压力，用远程控制阀控制主安全阀的开启压力。在单向阀和安全阀之间装压力传感器，引到多路阀P口的油也从这之间引出。由于有一个测试项目需要使多路阀进口压力随时间上升下降，因此一个安全阀用电磁溢流阀5。

②先导控制　此油路如图2-34所示，一台控油电机泵组用于提供测试时的先导控制油。电机功率2.2kW，额定转速1450r/min，对应油泵流量12L/min。

图2-34　先导控制油路

先导手柄用来模拟装载机操作手柄功能。操作手柄输出的先导油压力快速上升，用于某些需要快速升压的测试项目。

比例减压阀输出的先导油压力增加缓慢，可以测试先导油缓慢上升的相关参数变化。

③负载模拟　多路阀工作油口的负载模拟，用一个由四个插装式单向阀1-1～1-4组成的液压桥路来实现，如图2-35所示。桥路装一个比例溢流阀2加载，实现工况模拟。加载阀后面装流量计以测量流过每一联的实际流量。

当油从A1口进入时，经过单向阀1-3，然后到加载阀2，加载阀溢流出来的油从单向阀1-2到B1口；当油从B1口进入，经过单向阀1-1，然后到加载阀2后，再从单向阀1-4到A1口。

④过滤温控系统及喷淋防锈系统　如图2-36所示。

温控系统可由安装在主油箱内的温度传感器通过PLC程序实现自动冷却/加热，试验台的温控系统可分为自动和手动两种模式。系统默认的自动加热温度为10℃，自动冷却的温度为55℃（客户可根据需要自己调整控制温度）。

图2-35　负载模拟油路

1-1～1-4—插装式单向阀；2—比例溢流阀

图2-36　过滤温控系统及喷淋防锈系统

液压站主油箱由强力磁铁+喷淋系统承担油箱的内部防锈功能，其中喷淋系统起到了举足轻重的作用。喷淋是引用循环泵的油液对油箱内表面喷洒油雾状的油液，喷淋油压即为循环泵开启时管路过滤器的背压。每天喷淋1min可起到有效的防锈作用。喷淋时，先打开控制喷淋的球阀，然后打开循环泵即可。

⑤漏油回收系统　如图2-37所示，主要用于以下方面。

图2-37　漏油回收系统

a.收集测试过程中换管漏下试验台的油，小集油箱装有液位继电器和电磁水阀，当油液满到一定程度时液位继电器给信号到PLC，控制电磁水阀开启并启动抽油电机自动抽油。

b.当大油箱需要放油，可打开相应球阀用抽油电机抽油到外面。

c.当大油箱需要加油，可打开相应球阀往大油箱加油。

⑥试验台架

a.技术指标　试验台架技术指标如表2-3所示。

表2-3　试验台架技术指标

b.主要功能实现方式

测试多路阀：主电机驱动动力油泵供油给被试多路阀，加载测量被试多路阀参数。

两路加载测试：液压多路阀安装支架两个方向自由度可以适应不同尺寸、不同高度的液压多路阀的安装，便于测试前后的调整。

（4）试验台电气控制系统

试验台电气控制系统框图如图2-38所示，相关电气元件如表2-4所示。

图2-38　试验台电气控制系统框图

表2-4　相关电气元件

①中央操作控制台（琴台式操作台）

a.控制系统采用西门子PLC。

b.控制电压采用24V DC，保证安全性。

c.压力、流量、转速、比例电流数显表显示。

d.所有控制都在中央操作控制台（阀台除外）完成。

e.有手动、自动功能。手动模式下，通过操作台的按钮和电位器即可完成所有测试项目。自动模式下，在采集柜CAT软件里面设定好参数，即可完成自动加载和自动采集。

f.有各类保护，如高压保护、回油堵塞保护、电机超载保护、液位保护、流量计保护等，当出现报警时，进行相应保护动作并报警，在CAT界面中显示报警内容，提示操作人员如何处理。

②CAT计算机采集（标准电脑机柜）

a.工控电脑采用研华工控电脑。

b.采集卡采用美国NI公司的采集卡。

c.试验台计算机辅助试验（简称液压CAT）系统为新欧机械有限公司采用美国国家仪器公司的LabVIEW软件开发的采集软件，具有自己的知识产权，界面美观，功能强大。

d.液压计算机辅助试验系统能完成压力、流量、泄漏量、油温、液位等参数的自动采集（测试）；根据测试项目进行数据处理、存储与备份，并由计算机自动生成相应试验曲线及试验报告；并能将数据、曲线及试验报告及时保存和打印输出。

e.试验报告由计算机自动生成。

f.测试系统预留与生产管理系统接口，待生产管理系统建设完成后能将试验数据与结果上传并接收生产管理系统下传的试验计划与安排。

g.计算机测试系统具备数据库管理功能，操作界面友好，报表具有组态功能。

h.测试系统自动生成试验元件编号。

③防电磁干扰措施　在数据采集器内选用工业级高可靠抗干扰稳压电源，工频交流电经变压、整流、滤波、稳压后得到系统所需的各挡电压，并通过增加滤波级数、加大滤波电容等方式消除来自电网的传导噪声和因滤波不佳引起的纹波噪声，具有稳压精度高、抗干扰性能强等特点，有较高的共模抑制比及串模抑制比，能在较宽频率范围内抑制干扰。

电脑采用研华工业机箱，所配电源为研华工业级电源。

开关电源采用明纬工业开关电源，并且传感器和线圈电感性（如电磁阀）电源为不同电源。

模拟量采集信号经过隔离变送器，对频响要求高的信号采用高速隔离器。

所有控制全部通过西门子PLC完成，由上位机给PLC指令，由PLC完成指令动作，这是新欧控制系统的特点。

PLC为能适应强电磁干扰的成熟产品。

传感器选择4～20mA信号，电流信号抗干扰能力强。

信号线选择双绞屏蔽线，信号线所走线槽采用镀锌线槽，线槽外壳接地。

强电线槽和弱电线槽分开。

对采集要求较高的场合，如伺服阀动态试验需要制作伯德图片，会根据需要改为软启动，用比例变量泵调节流量，减少变频器对信号的干扰。

控制电源和动力电源分开，减少电机电流、电压波动对控制采集电源的干扰。

动力电源地和控制电源地分开，单独接地。