探析液壓傳動工作介質抗磨性試驗臺設計

【摘 要】液壓傳動的主要特點就是功率質量比大、操縱控制方便，因此被廣泛應用于日常生活和工業生產等領域。本論文針對目前傳統液壓傳動工作介質抗磨性試驗臺存在問題，分析設計了液壓傳動綜合試驗臺，該試驗臺在以傳統方式完成傳統實驗項目的基礎上，增加了液壓傳動工作介質抗磨性。達到了液壓試驗臺改進目的。

【關鍵詞】液壓傳動；試驗臺

液壓傳動技術是一種在工業中應用較普遍的一種傳動技術，與機械傳動和電氣傳動相比，它有自己獨特的優點。然而，雖然著科技的發展，液壓系統工作壓力的不斷提高和新型液壓傳動工作介質的不斷應用，傳統液壓油抗磨性試驗臺已不能滿足液壓傳動技術快速發展需要。

一、液壓傳動的基本原理

（一）液壓傳動系統的組成：主要由動力元件（油泵）、執行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等5部分組成。

（二）液壓傳動系統的工作原理。液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和同轉運動。

（三）液壓傳動系統的優點：1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的10%一20%。因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發生大的沖擊；2）能在給定范圍內平穩地自動調節牽引速度，并可實現無極調速，且調速范圍最大可達1：2 000（一般為1：100） ； 3）換向容易，在不改變電機旋轉方向的情沉下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換；4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制；5）由于采用油液為工作介質，元件相對運動表而間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；6）操縱控制簡便，自動化程度高；為容易實現過載保護；7）液壓元件實現了標準化、系列化、通用化于設計、制造和}使用。

（四）液壓傳動系統的運用。液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式，由于其具備諸多優點因而應用非常廣泛，如一般工業用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；船舶用的甲板起重機械（紋車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等。

二、液壓傳動介質的用途實例

如果從17世紀帕斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動已有二百多年的歷史。隨著科學技術的不斷發展，各行各業對傳動技術有了不斷的需求。特別是在第二次世界大戰期間，由于軍事上迫切地需要反應快、重量輕、功率大的各種武器裝備，而液壓傳動技術適應了這一要求，所以使液壓傳動技術獲得了發展，在戰后的50年代中，液壓傳動技術迅速地轉向其它各個部門，并得到了廣泛的應用。

三、液壓傳動介質在工作過程中產生的摩擦磨損危害

（一）在摩擦磨損過程中系統能量損耗，不僅降低了能源利用率，這些損耗的能量轉換成熱量致使系統的工作介質溫度很快升高，一旦超出其工作溫度范圍其封件的老化、損壞，喪失密封能力，最后導致故障的發生。

（二）導致運動副間隙尺寸的改變，增加泄露，系統的效率降低并且會產生新的磨損顆粒，從而導致元件磨損加劇性能下降。

（三）液壓工作介質與元件摩擦磨損過程中會產生顆粒，當其進入油液中，即混入雜質和污物，當被污染的液壓介質進入泵、馬達和閥內配合間隙時，堵塞閥的間隙和孔口，最終導致元件性能下降以至失效，另外還會劃傷和破壞配合表面的精度和粗糙度，造成液壓元件泄漏和溫升，嚴重時元件失效。當大顆粒污染物（直徑超過1 OOum）進入元件會妨礙元件表面的相對運動直至元件卡死從而造成損害。

（四）在液壓系統中，元件磨損會使系統運行不穩定而產生噪音。

（五）液壓元件的磨損不僅降低了其工作可靠性和使用壽命，也大大增加了系統的成本。

通過以上分析，液壓傳動工作介質抗磨性研究的目的是為了減少摩擦磨損對液壓系統造成的危害，其意義就是能夠有效提高液壓系統的工作效率，減少能源消耗，延長液壓元件及系統的使用壽命。

四、解決方案

（一）試驗臺選用HVQ20葉片泵，工作壓力達到40 MPa為高壓抗磨性試驗臺，并且試驗臺液壓系統的設計和元件的選型充分考慮了多種液壓傳動工作介質的工作特性，適用于礦物油基介質、水基介質等多種液壓工作介質，具有廣泛的適用性。

（二）液壓泵壓力加載選用由計算機控制的比例溢流閥，能夠實現恒壓加載和循環脈動壓力加載，加載精度高，波動小，加載準確，可靠平穩。

（三）試驗臺數據采集系統采用工控機、傳感器和數據采集儀的測控模式，實現了測控的自動化，減少了人為因素的影響，大大提高了測控的速度和精度。

（四）試驗臺選用工控機作為主機，具有存儲、運算速度快、抗干擾能力強等特點，能夠滿足試驗過程中多種環境。試驗系統選用的傳感器具有數字顯示和變送功能，輸出4-20mA標準電流信號，在數據采集過程中省略了二次儀表，提高了傳感器數據傳輸過程中的抗干擾能力。

小結

關于液壓傳動工作介質抗磨性試驗臺結構的總體規劃設計，試驗臺元件的采購、制造、安裝和調試還有待進行。試驗臺可對多種液壓傳動工作介質在不同的壓力下進行抗磨性試驗，在已有抗磨性評價機制下可得出相關結論，但需要更換試驗泵，試驗時間長，針對液壓傳動工作介質抗磨性的評價機制需要進一步逐步探索和完善。

作者簡介：李雙文（1982-），男，漢族，南華大學研究生，衡陽技師學院模具系講師，主要從事液壓傳動、數控機床方面科研、教學工作。

參考文獻：

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