Ｈｙｄｒｏｓ ｔａ ｔｉｃｓ ａ ｎｄ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａ ｍｉｃｓ
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液
压
液压缸性能测试试验台的研究
液
力
中国矿业大学 徐州建筑学院 徐工集团
史俊青 孙政 程艳
王连洪 徐东升
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摘 要： 液压缸是工程机械产品的重要部件之一， 液压缸测试试验台是进行液压缸产品质量检测的必要设备，
液 压 液 力
１、４． 端部台架 ２． 固定销 ３． 中间台架 ５． 加载变幅液压缸 ６． 电阻应变拉力传感器 ７． 侧 向 力 加 载 液 压 缸 组 ８． 加 载 导 向 小 车 ９． 底 架 １０． 台 架 连 接 板 １１． 被 试 变 幅 液 压 缸 １２． 直线滚动导轨幅
图 ４ 变幅类液压试验台架结构组成
是液压缸质量监控的保障。介绍了液压缸性能试验台的系统组成、原理和特点， 给出了台架结构， 控制系统框图。
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关键词： 液压缸 性能测试 试验台
液压缸是液压系统的重要组成部分， 它能将液 压能转变为直线往复运动的机械能。因其结构简 单， 工作可靠， 在机械系统中得到了广泛应用。目 前， 液压缸生产厂家较多， 液压缸的性能和质量一 方面要能满足主机的要求， 同时又要能达到液压缸 本身的标准指标， 我们与液压元件厂合作， 依据 ＧＢ／Ｔ１５６２２－ １９９５ 标准， 开发研制了液压缸性能测 试试验台。
（ ４） 可实现人机对话输出液压油温度和泄漏量
用， 在施加侧向力时承受侧向力。支腿类液压缸试 数据；
验台架一般用于起重机支腿类液压缸试验， 测试液
（ ５） 设置两套试验台架适用于液压缸的对顶加
压 缸 最 大 行 程 １ ０００ ｍｍ， 输 出 力 １ ０００ ｋＮ， 根 据 液 载和侧向力的模拟试验。侧向力装置施加在被试液
Ｌｏｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ
图 １ 液压缸试验台液压系统原理图
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Ｈｙｄｒｏｓ ｔａ ｔｉｃｓ ａ。载荷主要由台架连接板承受。变幅
液
压
类液压缸试验台架一般用于变幅类液压缸试
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验， 测试液压缸最大行程为 ３ ０００ ｍｍ， 最大输 液
出力为 ２ ０００ ｋＮ， 可通过调节液压缸连接销位
液 钮来分别调节比例泵 Ｄ１ 和 Ｄ６ 的流量。控制器面 足计算机数／模（ Ａ／Ｄ） 转换电路输入电平的要求； 其
力
板上还设有记数器， 记录液压缸的换向次数。
次， 利用计算机 Ａ／Ｄ 转换卡对输入的模拟电信号进
１．３ 计算机测试控制系统
行采样、量化， 转换成数字信号传送给计算机， 计算
计算机测试控制系统由参 数 测 试 及 测 试 控 制 机利用软件对测试的数据进行数据检验、误差分析
高压回路中设置蓄能器， 以减少系统压力脉动， 提 高系统稳定性。在泵出口设置高压滤油器， 系统回 油口处设置回油滤油器， 泵的吸油口处设置吸油过 滤室。油箱内设置功率为 ４５ ｋＷ 的加热器用于系统 加热， 回油管路设置散热面积为 １１ ｍ２ 的散热器用 于系统冷却， 以保证试验所需温度条件。
该系统具有非功率回收和功率回收功能， 两 者可通过阀 Ｆ１－ １ 方便切换。非功率回收时阀 Ｆ１－ １ 关闭， 被试缸由泵组 Ｄ１、Ｄ２ 提供油液， 比例溢流阀 １１ 调节压力； 加载缸由泵组 Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ 提供油 液 ， 比 例 溢 流 阀 １３ 和 比 例 溢 流 阀 ２ 或 ５ 调 节 压 力。在进行功率回收时阀 Ｆ１－ １ 打开， 比例溢流切 换阀组的换向阀开启， 比例溢流阀 ２ 或 ５ 的压力 上 调 ， 加 载 缸 排 出 的 油 液 可 通 过 Ｆ１－ １ 进 入 被 试 缸， 此时系统只需提供机械损失和容积损失所需 能量， 泵组 Ｄ１、Ｄ２ 提供功率回收高压容积补偿， 泵 组 Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６ 提供功率回收压力补偿。压力补 偿 和 容 积 补 偿 均 采 用 比 例 阀 １１、１３ 控 制 压 力 ， 采 用比例泵 Ｄ１、Ｄ６ 控制流量。 １．２ 电气控制系统
１ 试验台的组成及工作原理
该 试 验 台 由 液 压 系 统 、电 气 控 制 系 统 、计 算 机 测 试控制系统和加载试验台架 ４ 部分组成。 １．１ 液压系统
液压系统由电机 （ ６ 组） 、泵组、插装阀组（ ４ 组） 、被试液压缸、对顶加载缸、侧向力减压回路 及 液压辅助装置等部分组成（ 图 １） 。
压缸长度不同通过调节支架可调节液压缸行程。
压缸活塞杆杆头处， 一般为被试缸轴向力的 １０％ ；
变幅类液压缸试验台架由两端台架 １、４、中间
（ ６） 适 应 范 围 广 ： 行 程 范 围 为 ０～３ ０００ ｍｍ， 最
台架 ３、侧 向 力 加 载 液 压 缸 组 ７、运 动 导 轨 １２ 等 组 大缸径为 φ２８０ ｍｍ， 台架可分别在不同行程范围
两组电机泵组 Ｄ１、Ｄ２ 可通过主阀组向被试缸 提供油液 ， 主阀组由插装阀（ ４ 个） 、换 向 阀 ６、比 例 溢流阀 １１ 和背压阀 １０ 组成， 换向阀 ６ 作为 ４ 个插 装阀的先导阀来控制被试缸的运动方向和启停。４ 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 ４ 个插装阀组成的桥式整 流回路、比例溢流阀 １３ 和流量阀 １２ 组成。侧向力 液压缸通过侧向力减压回路输送油液， 该回路由减 压阀 ７ 和换向阀 １ 组成。同时系统中还设置了控制 压力的比例溢流切换阀组， 该阀组由高压截止阀 ８、 两只比例 溢 流 阀 ２、５ 和 两 只 安 全 阀 ３、４ 以 及 换 向 阀 ９ 组成。回油阀组由两个换向阀 １４、１５ 和 ３ 个插 装阀组成， 该阀组用于系统流量测试的切换。在主
参考文献 １ 雷天觉． 新编液压工程手册． 北京： 北京理工大学出
版社， １９９８ ２ 王国庆， 苏东海． 二通插装阀控制技术． 北京： 机械
工业出版社， ２００１ ３ 黎启柏． 液压元件手册． 北京： 冶金工业出版社， 机
械工业出版社， ２０００
通信地址： 徐州建筑职业技术学院机电系（ ２２１００８） （ 收稿日期： ２００５－ ０９－ １２）
该试验台具有以下主要特点：
构， 由比例阀接收电信号后， 控制液压缸试验压力
（ １） 满足 Ｂ 级测试精度；
等。
（ ２） 采用半自动和手动控制， 计算机采集、处理
１．４ 加载试验台架
和打印输出试验数据；
测试台设置了两套试验台架， 一套为支腿类液
（ ３） 通过传感器采集测试数据， 实时显示速度－
压缸试验台架， 另一套为变幅类液压缸试验台架。 位移曲线、效率－ 位移曲线、摩擦力－ 位移曲线、压
包括配电柜、液压试 验 台 控 制 箱 、压 力 流 量 控 制 器 及 相 关 线 路 。 配 电 柜 设 置 总 开 关 、空 气 开 关 及 各类电器元件。控制箱设置各类按钮， 其中有一个 紧急停止按钮、一个钥匙开关和 ６ 组电机开关， 还 有冷却、加热、压力切换、换向、卸荷等按钮。
控制器设有 ３ 个压力调节旋钮， 第 １ 个旋钮用 于调节比例溢流阀 １１ 的压力进而达到调节被试缸 进油路的压力， 第 ２ 个旋钮用于调节比例溢流阀 １３ 的压力进而达到调节加载缸进油路的压力， 第 ３ 个
（ ９） 流量调节、压力调节、自动换向记数和换向 时间调节在面板上集中控制。总体布局合理、美观， 便于操作和检修。
３ 结论
液压缸性能测试试验台的开发， 具有两方面的 意义：
（ １） 在新产品开 发 和 液 压 缸 的 基 础 研 究 方 面 ， 通过测试可验证液压缸技术性能是否达到预期设 计目标。通过对测试数据和曲线的分析， 可判断液 压缸的结构方案是否合理、所用材料是否最佳， 解
力
置来调节液压缸行程。
图 ２ 计算机辅助测试系统图
图 ５ 和图 ６ 分别为支腿类液压缸试验台
据， 由计算机对试验状态进行控制（ 图 ２） 。其原理 与变幅类液压缸试验台的实物照片。
为： 由人工输入或预设程序控制指令， 计算机利用 软件将控制指令的数据进行 Ｄ／Ａ 转换， 由接口输
２ 试验台的特点
出控制模拟信号， 经放大器放大后， 送入执行机
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液
旋钮用于调节溢流阀 ２ 或 ５ 的压力 来 达 到 调 节 加 测试（ 图 ２） 。其原理为： 首先， 传感器将测到的压力、
压
载缸回油路的压力。控制器还设有两个流量调节旋 力、位移等信号转变为电信号经放 大 器 放 大 ， 以 满
图 ５ 支腿类液压缸测试试验台
调节， 以满足不同规格的液压缸试验； （ ７） 试验系统具有非功率回收和功率回收功
能， 并可方便切换。非功率回收可提高性能测试的 稳定性和准确性， 功率回收系统可节约能源， 据计 算可知采用功率回收系统进行耐久性试验时， 功率 回收率可达到 ８０％以上；
（ ８） 在加载状态 下 ， 可 实 现 液 压 缸 任 意 位 置 锁 紧， 能进行任意位置的泄漏量测试和保压；
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Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ａ Ｌａｒ ｇｅ Ｓｉｚｅｄ Ｊ ｉｂ Ｕｎｄｅｒ Ｔｈｒ ｅｅ Ｗｏｒ ｋ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ｗｉｔｈ ＡＮＳＹＳ ｓｏｆｔｗａｒｅ， ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ ｊｉｂ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ＱＡＹ１２５ ｃｒａｎｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｗｏｒｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ． Ｉｔｓ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｉｓ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｓｏｌｉｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ， ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｌｏｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｊｉｂ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｖａｌｕａｂｌｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｏｂ－ ｔａｉｎｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ ｊｉｂ Ｗｏｒ ｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ