煤礦機械用液壓元件檢測及平臺建設研究

黨林，燕南飛，代粉蕾，孫輝，代振華，黨磊（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710077）

煤礦機械用液壓元件檢測及平臺建設研究

黨林，燕南飛，代粉蕾，孫輝，代振華，黨磊
（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西西安710077）

液壓元件在煤礦機械及其他工程機械中應用甚廣，它的質量直接影響著整個液壓系統的性能。裝配到主機上的液壓元件在進廠時，如果能夠進行功能和技術指標測試，將會在很大程度上提高液壓元件的質量，從而保證整個液壓系統的性能。研究了液壓泵、液壓馬達、液壓缸和液壓閥的檢測項目和檢測方法，提出了液壓元件檢測平臺的建設思路。

液壓元件；檢測檢驗；平臺建設

0　緒論

液壓系統廣泛應用于各行各業，在煤礦機械等行業都大量采用了液壓傳動系統，但是大量的液壓設備在運行中存在部分元件老化和失效等問題，使得液壓系統效率降低，性能下降[1]。如果在液壓系統裝配之前，能夠對這些液壓元件的功能和技術指標進行測試，選擇性能優越的液壓元件進行裝配，就能夠很大程度上提高液壓系統的整體質量，保證主機的性能。液壓傳動是以液體作為工作介質來進行工作的，一個完整的液壓系統主要由動力元件、執行元件、控制元件和輔助元件四部分組成[2]。本文將對液壓泵（動力元件）、液壓馬達和液壓缸（執行元件）以及液壓閥（控制元件）的檢測方法及檢測平臺建設進行討論和研究。

1　液壓元件檢測檢驗的類型

對于液壓元件的制造、銷售企業來說，液壓元件和其他工業元部件一樣，按照檢測檢驗的類型不同，可以分為研究性試驗、型式試驗和出廠檢驗。研究性試驗主要是為研發新的產品進行的功能性試驗；型式試驗則是產品全項特性的試驗，是用來檢驗產品設計的合理性及其該產品在國家標準規定的條件下運行的適應性；而出廠檢驗是對完工后的產品進行全面的檢查與試驗，其目的是防止不合格品流到用戶手中，避免給用戶造成損失，也是為了保護企業的信譽。作為液壓元件的采購者或使用者，為了保證采購液壓元件的性能，需要進行進貨檢驗或入廠檢驗，主要是指入廠時的檢驗，這是保證生產正常進行和確保產品質量的重要措施。本文所討論的正是液壓泵、液壓馬達、液壓缸和液壓閥入廠時所進行的入廠檢驗。

2　液壓元件檢測項目及參數

作為液壓系統的動力元件和執行元件，液壓泵和液壓馬達是整個液壓系統的重要組成部分，它們的性能直接影響著整個液壓系統的性能，它們對于整個液壓系統的動態性能和靜態性能影響非常大。按照國家或行業標準，液壓泵和液壓馬達的檢測項目主要有排量驗證試驗、效率試驗、變量特性試驗、自吸試驗、噪聲試驗、低溫試驗、高溫試驗、超速試驗、超載試驗、沖擊試驗、滿載試驗、效率檢查、密封性能檢查等。

和液壓馬達一樣，液壓缸也是液壓系統的執行元件，在整個系統中實現往復直線運動或擺動，是液壓系統中應用最多的執行元件。按照國家或行業標準，液壓缸的檢測項目主要有：起動壓力特性試驗、耐壓試驗、泄露試驗、緩沖試驗、負載效率試驗、高溫試驗、耐久性試驗、行程試驗等。

液壓閥是整個液壓系統的控制元件，按照國家或行業相關標準，主要的檢測項目有穩態特性、瞬態特性、噪聲、耐久性、耐壓性、泄漏量、壓力損失、穩態壓力流量特性、密封性等。

由于液壓元件的不同，所需測試的參數也就不同，但通常需要進行測試的參數主要有：排量和流量、壓力、扭矩、轉速、溫度、時間、位移、噪聲、應力與應變等[3]。其他一些參數可以通過以上參數的計算來獲得。

3　液壓元件檢測平臺設計

液壓元件試驗臺的原理是由液壓泵將油箱中的液壓油增壓經過液壓系統，供給被試液壓元件，通過調節各液壓控制閥達到被試元件所需要的試驗狀態，測試記錄其性能[4-5]。

傳統的液壓檢測或試驗平臺，都是通過各個傳感器對被測量進行數據的采集和處理，檢驗員在現場進行數據的記錄和匯總，檢測效率低，精度差，速度低且人為影響因素比較大。隨著計算機技術、電子技術等的不斷發展，計算機輔助測試（CAT）技術也越來越多地應用到液壓元件性能檢測中，使得液壓元件檢測更加趨向于自動化、智能化。

3.1液壓元件檢測平臺設計理念

基于機械技術、電控技術、測試技術以及傳感器等技術的不斷發展，液壓元件檢測平臺在設計時，應綜合考慮多方面的因素，使得新建成的檢測平臺既要節能、環保，又要性能穩定可靠。在節能方面，液壓元件檢測平臺的設計可以采用新型的變頻裝置、液壓伺服元件和電液比例元件來減小系統的功率損失。

3.2液壓元件檢測平臺設計

液壓元件檢測平臺主要用于液壓泵、馬達、閥和油缸的性能測試，對于液壓泵、馬達用來測定試驗過程中壓力、流量、溫度、振動、扭矩、轉速等參數的量值及其變化、特性曲線、過程變化規律等[6]；對于液壓缸用來測定試驗過程中起動壓力、內泄漏量、壓降、行程、耐壓等；對于液壓閥用來測定試驗過程中的耐壓、溫度、流量、壓力損失和泄漏等。被檢測液壓件的參數范圍如表1所示。根據被測元件的參數范圍，液壓元件檢測平臺的主要設計參數如下：

壓力范圍：0～35MPa；

最大壓力：42MPa；

流量范圍：0～300 L/min；

最大測試功率：200 kW；

最大測試扭矩：2 500N·m；

最大測試轉速：3 000 r/min。

最大測試缸徑：150mm。

表1　被檢液壓元件參數范圍

3.3液壓檢測平臺硬件設計

液壓元件檢測平臺主要由軟件系統和硬件系統兩大部分組成。硬件由電氣控制模塊、動力控制模塊、試驗臺架、液壓回路、數據管理模塊、數據采集模塊、油液過濾系統等部分組成。液壓檢測平臺系統硬件組成如圖1所示。電氣控制模塊是整個系統的電力配送機構，負責整個檢測平臺的電力供應。動力控制模塊將油箱中的液壓油加壓后輸送到系統的各個單元，給整個系統提供動力。試驗臺架包括泵、馬達試驗臺架，油缸試驗臺架和閥試驗臺架，是被測液壓元件在試驗時的固定平臺。液壓回路是檢測平臺的液壓系統管路，通過這些管路來進行壓力油的輸送、調節和控制。數據管理模塊將傳感器采集處理后的數據進行存儲，并繪制相應的曲線。數據采集模塊將傳感器檢測到的各個物理參量進行采集，輸送到數據管理模塊。油液過濾系統則是在進油口和回油口安裝油液過濾裝置，使被測液壓元件在試驗的過程中減少油液污染帶來的元件損傷，同時也保護了檢測平臺的液壓系統。

圖1　液壓元件檢測平臺硬件組成

3.4液壓檢測平臺軟件設計

在液壓檢測平臺硬件系統數據采集模塊和數據管理模塊的搭建中，采用傳統的數據采集與處理方式，即傳感器+信號調理器+采集卡+計算機的方式，如圖2所示。該系統的軟件設計采用虛擬儀器技術來完成，采用微軟公司VisualC++6.0進行設計。Visual C++采用圖形化、可視化的方式，利用其強大的集成開發環境將采集的例如壓力、流量、溫度、扭矩、轉速等參數集中進行顯示。

圖2　數據采集與處理

4　總結

本文通過對國家和行業標準規定的液壓元件檢測檢驗項目的分析和研究，確定了液壓元件在入廠時的檢測檢驗項目和參數，提出了液壓檢測平臺的主要技術指標和建設的初步思路和方法，為液壓元件檢測平臺建設提供了理論依據。

［1］孫永厚.液壓綜合試驗臺設計［J］.工程機械，2003（11）：40-42.

［2］陳奎生.液壓與氣壓傳動［M］.武漢：武漢理工大學出版社，2002.

［3］曹偉，朱紅波，劉曉超.液壓元件的測試［J］.機電工程技術，2014，43（08）：97-98.

［4］閆瑞青.液壓元件試驗臺的設計理念探討［J］.中國科技財富，2011（19）：115.

［5］程三紅，徐云奎，許敏影，等.多路閥型式試驗臺的設計與開發［J］.機電工程，2014（03）：358-360728.

［6］潘偉，王漢功，張霞.基于虛擬儀器技術的液壓泵試驗臺自動測試系統設計［J］.機床與液壓，2004（10）：230.

(編輯：向飛)

The Research of Testing and Platform Construction for Hydraulic Components Used Coal Mine Machinery

DANG Lin，YAN Nan-fei，DAI Fen-lei，SUN Hui，DAI Zhen-hua，DANG Lei
（CCTEGXi’an Research Institute，Xi’an 710077，China）

Hydraulic components are widely used in coal mining machinery and other engineering machinery，its quality directly influences thewhole performance of the hydraulic system.When assemblies to themain hydraulic components into the factory，if can be tested the function and technical index，itwill greatly improve the quality of the hydraulic components，and to ensure the performance of thewhole hydraulic system.Thispaper studied the testing projectandmethod ofhydraulic pump，hydraulicmotor，hydraulic cylinder and hydraulic valve，and also puts forward the construction thoughtsof the detection platform forhydraulic components.

hydraulic components；detection test；platform construction

TH137.5

A

1009－9492(2015)06－0115－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.031

2015－05－06

黨林，男，1986年生，陜西西安人，碩士，助理工程師。研究領域：煤礦機械及其輔助設備的檢測檢驗研究。