液壓管路瞬態壓力脈動測試平臺研制

韓秋峰 唐杰 樊俊博 湯晉鍇 王科宏

摘 要：液壓管路中壓力和流量的瞬態脈動不可避免，液壓脈動會降低液壓元件及系統的性能，對整個液壓系統的正常工作有較大的影響。本文設計了一種液壓管路瞬態壓力測試臺，對液壓瞬態脈動過程分析，為液壓管路的瞬態壓力脈動分析提供實驗依據。

關鍵詞：液壓;脈動;壓力;流量

液壓系統在工作過程中，當管道中發生閥門的快速開關，泵的啟停均會導致管道內的流動狀態發生急劇變化，在管路中發生壓力和流里的瞬態脈動過程。管路瞬態使管道中的壓力有很大的升降，降低液壓系統的整體性能。本文設計一種液壓管路瞬態壓力測試臺，對液壓瞬態脈動過程分析，為液壓管路的瞬態壓力脈動分析提供實驗依據，為飛機等機械上控制液壓管路振動提供實驗基礎。

1 脈沖液壓回路設計

液壓管路瞬態壓力脈動測試平臺液壓回路如圖1所示，利用不同情形下液體經過管路時的波動會對管道壁產生一定的脈沖波從而判斷液體的種類及液體流動的狀態。在液體流動的過程中，對管壁有壓力作用，傳感器收集壓力信息并傳輸到數據終端對此與數據庫的液壓數據作一次比較，并在顯示器上顯示出來，控制程序實時監控脈動狀態。

液壓部分為測試臺提供動力、清潔度優于NAS6級的液壓油。通過改變液壓部分的相關參數，可模擬產生流量、壓力脈動，以測試其對管件的影響。圖1所示液壓系統用于檢測管路在壓力及流量出現波動時的工作狀態。其具體檢測方法如下：

①啟動電機1，油泵2從油箱吸油經過高壓濾油器3，單向閥4進入主管路。

②當溢流閥YV1，比例閥YV2，YV3全斷電時，油泵出油經電磁溢流閥9溢流回油箱，此時系統為卸荷狀態。

③使YV1帶電（關閉卸荷通路），YV2及YV3斷電，系統開始建立壓力，通過調節電磁溢流閥手柄調節系統壓力達到要求，額定壓力22MPa，通過激振錘作用，進行管路固有特性測試。

④使YV1交替帶電、斷電，使系統壓力不斷在高、低壓之間切換，從而使系統輸出油的壓力值再高低壓間切換，模擬壓力脈動測試。其測試數值通過系統中的壓力傳感器以4-20ma的電流輸出至電控系統，從而進行檢測。以上為管路中的壓力脈動檢測。

⑤系統中的11.1及11.2為比例閥，可通過輸入的電壓（0-24V）產生不同的開度，使通過的流量發生變化，產生流量波動的效果。使YV1帶電，通過調節YV2及YV3供電電壓，使被測件流過不同流量的液壓油，進行流量脈動測試。YV3為被測管路通過流量控制閥，YV2為旁路分流控制閥，二者相互配合產生不同流量，并通過流量傳感器輸出不同的電流至電控系統以檢測實際的流量值。

2 軟件系統設計

激振設備可對被測管件產生一定功率和頻率的激振，通過壓力流量傳感器和振動測試傳感器及數據采集系統對實驗數據進行采集，能夠自動繪制各種特性曲線并完成數據的處理和存儲。本項目采用組態王控制軟件，串口通訊設置如圖2所示，主界面如圖3所示。

主界面中標注了被測管件、溢流閥、比例閥、截止閥、傳感器、冷卻風機等元件的位置關系，也是最基礎的邏輯框圖。測試平臺控制界面如圖4所示。

從油箱吸油經過高壓濾油器3，單向閥4進入主管路。然后有四種狀態選擇：①卸荷狀態：溢流閥vt1、比例閥vt2、vt3全斷電，油泵出油經電磁溢流閥9溢流回油箱。②管路固有特性測試：vt1帶電（關閉卸荷通路），vt2及vt3斷電，系統開始建立壓力，通過調節電磁溢流閥手柄調節系統壓力達到要求，額定壓力22MPa，通過激振錘作用，進行管路固有特性測試。③管路壓力脈動檢測：vt1交替帶電、斷電，使系統壓力不斷在高、低壓之間切換，從而使系統輸出油的壓力值再高低壓間切換，模擬壓力脈動測試。其測試數值通過系統中的壓力傳感器以4-20MA的電流輸出至電控系統，從而進行檢測。④系統中的兩個比例閥，可通過輸入的電壓（0-24V）產生不同的開度，使通過的流量發生變化，產生流量波動的效果。使vt1帶電，通過調節vt2及vt3供電電壓，使被測件流過不同流量的液壓油，進行流量脈動測試。vt3為被測管路通過流量控制閥，vt2為旁路分流控制閥，二者相互配合產生不同流量，并通過流量傳感器輸出不同的電流至電控系統以檢測實際的流量值。

圖像中，管路油的流動用綠色指示燈連接而成，比例閥的填充程度表示其張開的大小，溢流閥的通斷通過紅綠指示燈表示。根據本界面，可以清晰直觀的看出管路中油的流動情況以及各個閥門的狀態。

3 總結

飛機的固有特性和動態特性試驗，流體參數對管路的流動耦合振動特性的試驗研究。測試臺通過振動測試傳感器及數據采集系統對實驗數據進行采集，能夠自動繪制各種特性曲線并完成數據的處理和存儲、報告生成、打印測試結果等工作。這套裝置能夠完備地對飛機的管道情況對機務人員進行匯報，及時發現管路問題，這對航空安全及有意義。

作者簡介：韓秋峰，山東菏澤人，電氣工程及其自動化專業，從事電氣控制技術研究。