單柱液壓機(jī)驗收方案設(shè)計

李麟，余緯

(中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所，四川綿陽621900)

液壓機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、工作平穩(wěn)、噪聲較小和易于成形等優(yōu)點，逐漸成為了工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。目前液壓機(jī)主要應(yīng)用在下列領(lǐng)域:金屬薄板件的沖壓拉深成形工藝、金屬機(jī)械零件的壓力成形、粉末制品成型、非金屬材料的壓制成形、木制品的熱壓成型等。由于液壓機(jī)具有如此重要的作用，所以許多研究機(jī)構(gòu)都在從事液壓機(jī)設(shè)備的研制與生產(chǎn)。但是，目前對于液壓機(jī)設(shè)備的合格定性研究甚少，眾多機(jī)構(gòu)所生產(chǎn)出的液壓機(jī)沒有一個統(tǒng)一的檢測方法，這使得新型液壓機(jī)設(shè)備在性能和安全方面存在較多疑惑?；诋?dāng)前液壓機(jī)市場急需驗收標(biāo)準(zhǔn)這一特點，提出了一整套符合溫等靜壓單柱液壓機(jī)成型的驗收方法。

瀏覽液壓機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在驗收新生產(chǎn)的液壓機(jī)設(shè)備時，不僅需要在功能上滿足設(shè)計者初始的要求，同時還得看是否滿足以下各標(biāo)準(zhǔn):鍛壓機(jī)械通用技術(shù)條件JB/T 1829-1997、液壓機(jī)技術(shù)條件JB/T 3818-1999、液壓機(jī)安全技術(shù)條件JB 3915-1985、液壓機(jī)噪聲限值JB 9967-1999、粉末制品液壓機(jī)精度JB/T 3819-2004、機(jī)床潤滑系統(tǒng)GB/T 6576-2002、金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件GB/T 23572-2009、機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第1 部分:通用技術(shù)條件GB 5226.1-2008、單柱液壓機(jī)型式與基本參數(shù)JB/T 9958.1-1999 等［1-13］。通過對各標(biāo)準(zhǔn)的分析解讀，歸納出了當(dāng)前液壓機(jī)在完成驗收時需要著重檢驗的幾大項目。

1 電氣安全

關(guān)于機(jī)械設(shè)備的通用技術(shù)條件需要滿足GB5226.1-2008 這一標(biāo)準(zhǔn)［1］。在該標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定了所有機(jī)械設(shè)備必須要做電氣三項、急停功能、電擊防護(hù)、過電流保護(hù)等檢測。其中電氣三項是重中之重，包括絕緣電阻、耐壓實驗和保護(hù)電路連續(xù)性實驗3 個。

1.1 絕緣電阻試驗

機(jī)床電氣系統(tǒng)絕緣電阻試驗具有以下3 種情況:整機(jī)測試、動力電路測試和控制電路測試。這3 種測試方法均是在保護(hù)接地導(dǎo)線和電源端子間施加DC 500 V 電壓，穩(wěn)定后測量絕緣電阻值。在此案例中，測量儀器使用的是Fluke 公司的1508 絕緣電阻測試儀，它具有測試精度高、反應(yīng)速度快、使用方便等優(yōu)點。值得注意的是，在不同電路測試的時候，需要嚴(yán)格按照絕緣電阻測試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26675-2011［2］對各個模塊進(jìn)行短路連接，如在做動力電路時候，需要跳過各個驅(qū)動模塊，直接短接電纜線到電機(jī)。另外，如果用變壓器供電，次級變壓器的保護(hù)連接導(dǎo)線也需要斷開;如果測試時遇到電阻很小情況，可以把短路進(jìn)去的各路都斷開，逐路測試，直到電阻變化較大的那一路為止，檢測各連接情況。

1.2 保護(hù)聯(lián)結(jié)電路的連續(xù)性試驗

保護(hù)聯(lián)結(jié)電路連續(xù)性試驗主要參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T 26679-2011［3］。該試驗的主要目的是測試保護(hù)聯(lián)結(jié)電路各連接點是否正確連接到接地電路上，將泄漏電流引到大地上，起到保護(hù)人體的作用。PE 端子和各保護(hù)聯(lián)結(jié)電路部件的有關(guān)點之間的每一個保護(hù)聯(lián)結(jié)電路的電阻應(yīng)用取自最大空載電壓為24 V(AC 或DC)的獨立電源，電流在0.2～10 A 之間進(jìn)行測量。在實驗中最好不要使用PELV 電源，因為這種電源容易產(chǎn)生使人誤解的結(jié)果。在保護(hù)聯(lián)結(jié)電路回路不超過28 m 時，測得的電阻R應(yīng)不大于表1 示值。

表1 最大的實測電阻

1.3 耐壓試驗

耐壓試驗必須在滿足絕緣電阻試驗的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行。液壓機(jī)電氣系統(tǒng)的耐壓試驗電路由動力電路中的導(dǎo)線、控制元件和執(zhí)行元件及其接線端子組成，試驗電路中電源切斷開關(guān)、交流接觸器都應(yīng)閉合或者短接輸入輸出端子。耐壓試驗的最大試驗電壓具有兩倍的電氣設(shè)備額定電源電壓值或1 000 V，取其中的較大者。試驗電壓在10 s 內(nèi)從0 升至到最大值，并保持5 s，如果沒有發(fā)生擊穿現(xiàn)象，則符合要求［4］。另外，外絕緣破壞性放電電壓與試驗時的大氣條件有關(guān)，放電電壓隨空氣密度的增加而升高。當(dāng)相對濕度大于75%時，耐壓試驗電壓的空氣密度修正系數(shù)由下式確定:

式中:k為試驗環(huán)境空氣密度修正系數(shù)，當(dāng)相對濕度≤75%時，k=1;

p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，p0=101.3 kPa;

p為試驗環(huán)境大氣壓，kPa;

t0為標(biāo)準(zhǔn)溫度，t0=20 ℃;

t為試驗環(huán)境溫度，℃。

需注意的是:(1)當(dāng)p/p0之值超出0.9～1.1 的范圍時參照有關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn);

(2)當(dāng)修正系數(shù)k與1 有很大差別，并且涉及空氣間隙和固體絕緣時，由有關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必要的試驗程序來確保絕緣上施加到規(guī)定的電壓值。

外絕緣破壞性放電電壓與空氣密度修正系數(shù)成正比，耐壓試驗的電壓值為確定電壓值與k之積。

2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)是液壓機(jī)的核心部件，其性能直接關(guān)系到整個液壓機(jī)的性能，所以對液壓系統(tǒng)的檢查至關(guān)重要。通過分析所有與液壓機(jī)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)出幾個液壓系統(tǒng)重點監(jiān)測項目:油箱溫度(油液溫度和溫升)、液壓元件性能、滑塊的慣性下降值、液壓系統(tǒng)清潔度、液壓裝置耐壓試驗等［5，7］。

2.1 油箱溫度

油箱內(nèi)的油溫(或液壓泵入口的油溫)最高不應(yīng)超過60 ℃，且油溫不應(yīng)低于15 ℃。在使用加熱器時，其表面耗散功率不得超過0.7 W/cm2。油液的具體溫度和溫升要求見表2。測溫時溫度計應(yīng)盡量靠近吸油口，所用溫度計等級不低于1.5 級，量程不大于100 ℃。

表2 油液的具體溫度和溫升要求 ℃

2.2 液壓元件和滑塊慣性下降值

對液壓元件，要重點檢測安全閥、調(diào)壓閥、保壓閥、支撐閥和壓力表開關(guān)等器件，這些元件的性能直接影響到整個液壓系統(tǒng)的工作精度，所以各個重要元件都得單獨進(jìn)行功能測試。檢測滑塊慣性下降值時，滑塊以最大速度下行，操作急停機(jī)構(gòu)，使用快速測位移測量下行數(shù)據(jù)。檢測結(jié)果需要滿足表3 規(guī)定。

表3 滑塊慣性下降值要求

2.3 清潔度和耐壓實驗

清潔度通常以單位體積油液中所含污染物顆粒尺寸大于5 μm 和大于15 μm 的濃度表示。液壓系統(tǒng)類型不同，所要求清潔度不一樣。由于文中分析的液壓系統(tǒng)為200 MPa 高壓系統(tǒng)，所以對清潔度要求很高，為17/14。自制液壓缸類壓力容器還得進(jìn)行耐壓試驗，其保壓時間不應(yīng)少于10 min，不得有滲漏、永久變形及損壞。當(dāng)額定壓力小于20 MPa 時，耐壓試驗壓力應(yīng)為其1.5 倍;當(dāng)額定壓力大于或等于20 MPa時，耐壓試驗壓力應(yīng)為其1.25 倍。

3 性能試驗

3.1 空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗

液壓機(jī)驗收的時候需要進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗，檢測各項功能是否正常。起動、停止、運(yùn)轉(zhuǎn)等檢測時，連續(xù)進(jìn)行，不少于3 次，觀察液壓機(jī)是否平穩(wěn)、可靠。連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗的時間一般應(yīng)不少于4 h，其中驅(qū)動滑塊作全行程連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時間一般應(yīng)不少于2 h，其余時間可做單次全行程運(yùn)轉(zhuǎn)試驗。空運(yùn)轉(zhuǎn)時，需要檢測滑動軸承和滾動軸承的溫度和溫升，滑動軸承的溫升不應(yīng)超過35 ℃，最高溫度不應(yīng)超過70 ℃;滾動軸承的溫升不應(yīng)超過40 ℃，最高溫度不應(yīng)超過70 ℃。另外，還需要做主電動機(jī)功率、噪聲聲功率級、噪聲聲壓級的測量［9，13］。

3.2 負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗

負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗應(yīng)在空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗合格后進(jìn)行。并對其公稱壓力、所需電力、軸承溫度變化、噪聲等項目進(jìn)行檢測，檢測方法與空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗方法相同。超負(fù)荷試驗應(yīng)與安全閥的調(diào)定檢驗結(jié)合進(jìn)行，超負(fù)荷試驗壓力一般不大于額定壓力的1.1 倍，試驗不少于3 次，液壓機(jī)的零部件不得有任何損壞和永久變形。液壓系統(tǒng)不得有滲漏及其他不正?，F(xiàn)象。

3.3 工作精度和幾何精度

對生產(chǎn)效率和制件精度等有特殊要求時，可做工作試驗，按照設(shè)計參數(shù)生產(chǎn)工件，檢驗是否滿足最終要求。按照標(biāo)準(zhǔn)，還得檢驗整個液壓機(jī)幾何精度，即對工作臺上平面及滑塊下平面的平面度、滑塊下平面對工作臺面的平行度、滑塊運(yùn)動軌跡對工作臺面的垂直度進(jìn)行精度測量。對精度要求較高的可以用激光干涉儀或者大理石平尺進(jìn)行檢驗［12］。

4 其他

驗收液壓機(jī)時除了要完成上面所論述的幾大主要項目外，還有許多其他需要重點檢測的內(nèi)容，如故障環(huán)路阻抗、對地泄漏電流、滑塊速度、滑塊行程、工作臺面尺寸、單位能耗、控制系統(tǒng)精度、設(shè)備可靠性等。特別是要注意聯(lián)鎖保護(hù)、電擊防護(hù)、機(jī)械安全等涉及人身安全方面的檢驗項目。這些都是直接影響液壓機(jī)是否符合要求、能否順利通過驗收的重要因素。

5 結(jié)束語

提出從電氣安全、液壓系統(tǒng)和設(shè)備性能等方面對液壓機(jī)進(jìn)行檢查驗收，是對某所長期生產(chǎn)實踐的總結(jié)。檢測項目覆蓋了幾乎整個國家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，項目齊全，條理清晰，方案簡單易操作，為今后液壓機(jī)設(shè)計人員提供了系統(tǒng)性的依據(jù)，有利于液壓機(jī)市場朝著更加正規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的方向發(fā)展。

［1］全國工業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB 5226.1-2008 機(jī)械電氣安全機(jī)械電氣設(shè)備第1 部分:通用技術(shù)條件［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

［2］全國工業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 26675-2011 機(jī)床電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)絕緣電阻試驗規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［3］全國工業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 26679-2011 機(jī)床電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)保護(hù)聯(lián)結(jié)電路連續(xù)性試驗規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［4］全國工業(yè)機(jī)械電氣系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 26676-2011 機(jī)床電氣、電子和可編程電子控制系統(tǒng)耐壓試驗規(guī)范［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［5］全國鍛壓機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.JB/T 1829-1997 鍛壓機(jī)械通用技術(shù)條件［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.

［6］趙欽志.機(jī)械電氣設(shè)備安全標(biāo)準(zhǔn)使用手冊［M］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［7］全國鍛壓機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.JB/T3818-1999 液壓機(jī)技術(shù)條件［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［8］全國金屬切削機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 23572-2009 金屬切削機(jī)床液壓系統(tǒng)通用技術(shù)條件［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2999.

［9］全國鍛壓機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.JB/T 9958.1-1999 單柱液壓機(jī)型式與基本參數(shù)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.

［10］中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會.GB/T 6576-2002 機(jī)床潤滑系統(tǒng)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.

［11］機(jī)械工業(yè)部濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所.JB 3915-1985液壓機(jī)安全技術(shù)條件［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1985.

［12］JB/T 3819-2014 粉末制品液壓機(jī)精度［S］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［13］JB 9967-1999 液壓機(jī)噪聲限值［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999.