一種液壓閥件維修檢測臺的設計與實現(xiàn)

王艷華，吳 松，黃 興，張益華，李世龍

(1.海軍潛艇學院，山東 青島 266199；2.海軍92196部隊，山東 青島 266011；3.海軍92730部隊，海南 三亞 572016)

液壓傳動和控制技術在現(xiàn)代船舶上的廣泛應用，使船舶的自動化程度不斷提高[1]。但隨著液壓系統(tǒng)工作時間的延長，系統(tǒng)和設備的故障也越來越多，給液壓設備的使用和管理人員的工作帶來一些不利影響[2-3]。液壓系統(tǒng)中存在大量的閥件如截止閥、球閥、蝶閥、換向閥等，隨著工作時間延長，可能會發(fā)生漏泄、無法開關、無法換向等問題，需要管理人員進行維修[4]。為提高管理人員的維修能力，設計一種開關/換向閥件維修檢測臺以檢驗閥件維修效果[5]，并將其投入工作實踐。

1 檢測臺功能

檢測臺的設置條件為：閥件的耐壓測試壓力不低于20 MPa；額定流量8 L/min。根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力、系統(tǒng)閥件類型和維修訓練需求，檢測臺主要用于測試以下閥件的耐壓與密封性：DN15～DN50多通徑截止閥、球閥、蝶閥，以及DN10～DN32多通徑換向閥。

2 檢測臺液壓系統(tǒng)設計

針對液壓系統(tǒng)閥件的維修檢測試驗要求，確定液壓系統(tǒng)設計方案：采用模塊化、集成化的設計理念，主要包括被試閥件的系統(tǒng)回路、安全溢流回路、液壓油源和換向控制閥塊4部分，其組成和工作原理如圖1所示。

1-液壓油箱；2-液位液溫計；3-空氣濾清器；4-液壓泵；5-安全溢流閥塊；6-電磁換向閥；7-開關閥件測試塊(預留多通徑連接塊)；8-閥件測試接頭；9-換向閥測試塊(預留多通徑連接塊)；10-換向控制油路塊；11-吸油濾器；12-截止閥圖1 檢測臺液壓系統(tǒng)原理簡圖

檢測臺液壓系統(tǒng)為一個不帶蓄能器的開式液壓系統(tǒng)。油箱作為系統(tǒng)中液壓油的存儲設備，液壓泵作為檢測臺的壓力源，它們共同構成了液壓系統(tǒng)的液壓油源。

為完成檢測臺對各類閥件的耐壓檢測，同時保證液壓系統(tǒng)和檢測臺的安全，專門設置安全溢流閥塊，通過管路與系統(tǒng)和油箱連接，形成安全溢流回路，在系統(tǒng)壓力超過設定值時使液壓油回至油箱。

根據(jù)各類閥件的控制功能和結構特征可以確定：截止閥、球閥和蝶閥可共用1套測試系統(tǒng)和相應閥端接口，而換向閥應單獨設置1套系統(tǒng)和閥端接口。因此，為實現(xiàn)檢測功能，針對截止閥、球閥和蝶閥設置1套液壓系統(tǒng)回路，并設置1套DN15～DN50的變徑測試塊作為閥端接口；針對換向閥設置1套液壓系統(tǒng)回路，并設置1套DN10～DN32多通徑變徑測試塊作為閥端接口。

根據(jù)測試需要，為實現(xiàn)分別向2套測試系統(tǒng)回路供油，專門設置1套換向控制閥塊。

3 檢測臺外形設計

3.1 外形尺寸設計

1)根據(jù)待檢閥件設計工作部位尺寸。待檢閥件有2類：一類是DN15～DN50多通徑截止閥、球閥和蝶閥，另一類是DN10～DN32多通徑換向閥。根據(jù)檢測功能需要，這2類閥件分別設置檢測區(qū)域。這2類閥件的外形尺寸所需空間的平面尺寸約為500 mm×400 mm，故考慮到操作空間需求，2部分檢測臺工作部位的平面尺寸均可設計為600 mm×500 mm。

2)根據(jù)選用的液壓元件設計外形尺寸。檢測功能要求液壓元件的工作壓力較高，不低于20 MPa；但工作時的液壓油流量要求卻不大，僅為8 L/min。因此，系統(tǒng)中的液壓泵、過濾器、閥塊、控制閥等元器件的耐壓要高而外形尺寸要盡量小。擬選用5MCY14-1B型柱塞泵、Y132M1-65B型電動機、WU-25X180-J型吸油濾器、YJZQ-J10W型球閥、4WE6G61/CG24Z型換向閥等元器件，并定制溢流閥塊和接口轉換塊。

同時，考慮到檢測臺連續(xù)工作時間不超過2 h，液壓油的溫升不會太高，故油箱尺寸亦可盡量減小，容積擬定為180 L，其長×寬×高尺寸為：600 mm×500 mm×600 mm。

3)根據(jù)操作空間需求設計外形尺寸。檢測臺放置于液壓系統(tǒng)操作和維修的實驗室，實驗室進出門口尺寸和室內(nèi)操作空間有限，故檢測臺外形尺寸應滿足實驗室進出需求和操作空間要求。

綜上考慮，檢測臺的外形尺寸如下：最大長度≤1 300 mm；最大寬度≤700 mm；最大高度≤1 550 mm。

3.2 移動需求設計

實驗室設備眾多、空間有限。為盡量少占用空間和方便使用，使用檢測臺時，可將其移出并放置于操作訓練位置，停止使用時可將其移走。為此，檢測臺底部設置4～6只帶剎車的萬向輪。

3.3 整體布局設計

1)上半部分設計。檢測臺上半部分為操作顯示區(qū)域，主體結構為支架—平板式。主要包括閥件檢測區(qū)域、儀表顯示區(qū)域、控制與顯示面板區(qū)域、系統(tǒng)調(diào)壓區(qū)域、系統(tǒng)管路與閥件布置區(qū)域和照明區(qū)域6部分，如圖2所示。

圖2 檢測臺上半部分布局簡圖

(1)閥件檢測區(qū)域。水平布置。設置一個操作平臺，分左右2部分：左側為截止閥、球閥和蝶閥等開關閥件檢測區(qū)，右側為換向閥件檢測區(qū)。為檢測不同通徑的閥件，每個檢測區(qū)均設置有不同通徑的閥端接口轉換塊或接口。為便于收集操作過程中漏出的液壓油，操作平臺設有若干直徑為5 mm的小孔，并在平臺下方設置集油槽和集油池。為進一步拓展檢測臺功能以適應后續(xù)教學需要，專門預留有相應接口。

(2)儀表顯示區(qū)域。布置在立板右上部分，共設置3塊儀表，分別顯示系統(tǒng)壓力和2個檢測區(qū)域供油壓力。為便于更換儀表，每塊儀表下方設置1個儀表閥。

(3)控制與顯示面板區(qū)域。布置在立板左上部分，主要包括液壓泵的啟?？刂婆c顯示、換向閥選擇控制、照明控制及系統(tǒng)超壓報警等內(nèi)容。

(4)系統(tǒng)調(diào)壓區(qū)域。布置在立板中間區(qū)域下部，設置一個手動調(diào)壓閥塊，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)供油壓力大小。

(5)系統(tǒng)管路與閥件布置區(qū)域。布置在立板背面，主要設置檢測臺液壓油管路、換向閥和手動球閥等相應的控制閥件。

(6)照明區(qū)域。布置在立板的頂端。在立板頂端設置一塊平板，并在平板上設置2只照明燈，需要時可為檢測臺提供照明。

2)下半部分設計。下半部分為油箱、液壓泵、安全溢流閥塊等主要元器件布置區(qū)域，主體結構為箱體式。

(1)油箱。油箱靠右側布置，外部設有油溫-液位計和檢查口，內(nèi)部設置吸油濾器，下部設置一個放油閥，底部設置一個排污閥。

(2)液壓泵。液壓泵機組靠左側布置。為使液壓泵吸油順暢，將其布置在底板上，其吸油口位置低于油箱液位。

(3)安全溢流閥塊。布置在油箱頂部，與系統(tǒng)調(diào)壓閥塊共同作用，保證系統(tǒng)的供油壓力和系統(tǒng)安全。

4 結束語

將檢測臺投入教學訓練使用，并根據(jù)設計功能逐項進行測試、檢驗，結果如下。

1)檢測臺實現(xiàn)了對修后和新生產(chǎn)的截止閥、球閥、蝶閥和換向閥的耐壓與密封性檢測功能。

2)檢測臺預留有相應接口，可進一步拓展功能，教學訓練適應性好。

3)檢測臺結構緊湊、合理、經(jīng)濟性好，具有較高的推廣價值。