拉壓式磨合試驗臺結構設計

石國玲

（西安燎原液壓有限責任公司，陜西城固723200）

0 引 言

在油氣混合型的緩沖液壓元件制造交付使用前，為了改善各運動配合接觸工作表面的狀況，擴大和改善運動配合的實際接觸面積，以形成正常的工作表面，使零件摩擦表面做好承受使用載荷的表面準備。通過在近似工作使用條件下的磨合試驗來提高零件摩擦表面的質量，以及檢驗配合間隙、裝配技術質量，檢查各結合面處是否漏油，以便提前發現隱患及時排除。這就需要由專業的設備提供要求的外載荷及運動。

目前許多單位使用的拉壓式磨合試驗設備僅能夠提供簡單的模擬運動，記錄試驗次數，不能精確地控制單位時間內的試驗次數，不能檢測力值及壓力變化，甚至不能調節壓力，一臺檢測設備只能對應檢測一項被試產品，不具備通用性。為此本文研究了自動化程度較高的拉壓式磨合試驗臺，它不但可以調節和檢測試驗壓力、速度、施加載荷等多項參數，而且只要在測試臺架行程及安裝使用范圍內的產品均可進行測試檢測。

1 試驗臺功能

該拉壓式磨合試驗臺用于為油氣混合型的緩沖液壓元件的往復運動磨合試驗提供外載荷，檢測試驗壓力、試驗速度。

2 設計原理簡述

1）將被試產品固定在試驗型架上，通過施加要求的外載荷壓縮產品往復運動，施加的載荷是通過控制加載缸來實現，由拉壓力負荷傳感器與壓力顯示儀來顯示當前壓力值；2）產品的運動速度是通過調節加載缸輸入壓力來實現的，通過調節節流閥控制流量以滿足磨合運行速度；3）產品的運動行程通過加載缸內安裝的位移傳感器控制，同時依據設定的零位及行程，控制換向閥換向并記錄運動次數。

3 結構簡介

3.1 設計液壓原理（如圖1）

圖1 試驗臺液壓原理圖

3.2 主要部件設計

磨合試驗臺由加載型架、加載缸、液壓系統、電氣系統等組成，與夾具配合使用。

3.2.1 加載型架

加載型架包括型架主體、滑動導柱、加載油缸及相關安裝夾具等，其功能為完成被試件的機械支承與懸掛安裝，實現相關試驗功能，并檢測被試件相關參數。

型架主體主要包括安裝座、滑動導柱、上支架、下支架，安裝座采用框架式結構，由20～40 mm 的A3 鋼板焊接組成，安裝板采用打地腳螺栓混凝土灌澆的方式安裝到地面。用于加載缸安裝與固定。

圖2 磨合試驗臺外形示意圖

采用2 根滑動導柱（左右各1 根），由連接座、立柱、法蘭座焊接組成，立柱采用45鋼管料表面鍍鉻，保證型架有足夠的強度，其中一根鉚裝鋼卷尺，方便調節限位行程開關。

加載油缸（依據被試產品試驗載荷設計加載油缸）用于實現給被試產品施加載荷。缸內裝有位移傳感器，控制油缸行程并通過設定零位及行程控制換向及計數。

3.2.2 液壓系統

該液壓系統由控制元件、執行元件、輔助元件等部分組成。液壓系統主要由閥塊組件、連接軟管等組成。其中閥塊組件由1 件比例減壓閥、1 件液控單向閥、1 件電磁換向閥、1 件節流閥、1 件閥塊及若干接頭組成，與加載油缸連接。

液壓系統動力源來源由加載泵站提供，可實現加載油缸動作，操作油缸的伸出、縮回及換向，能夠對油缸壓力和流量進行操作。可由該系統的比例減壓閥設定。油泵壓力口輸出油液，經比例減壓閥、節流閥后進入三位四通電液換向閥DFa、DFb。此時液控單向反向截止，當電液閥在中位時，使加載缸活塞桿停止在手動或自動的任何位置。

自動磨合時，調整油泵的流量，可以調整磨合速度，為了控制加載缸在活塞桿收回時的速度，可以調整比例閥1 的遮蓋量，通過控制加載缸的回油口的開度，使磨合試驗過程中緩沖支柱柱塞的伸出速度控制在合適的范圍內，應使其支柱柱塞緩慢伸出，不能產生機械和液壓沖擊。與溢流閥并聯一蓄能器，用于吸收電液閥的換向沖擊；在電液換向閥兩出口均有單向調速閥，以調整磨合運動的速度。

磨合速度的計算公式為V=LS/T。其中：V 為磨合速度，mm/s；L 為磨合行程，mm；S 為磨合次數；T 為磨合時間，s。

由于該液壓系統流量大，如果選用硬導管連接，其彎曲半徑將大于R80，導致彎管困難、體積龐大，安裝工藝性差。因此，該液壓系統的連接采用液壓集成閥塊，將單向閥、節流閥，電磁閥、比例減壓閥7 個大通徑的液壓閥全部集成在一起，外部用液壓軟管連接，安裝連接方便可靠，連接仍為硬導管。

磨合載荷的計算公式為：F壓＝P1S1；F拉＝P2S2。其中：F壓為壓載荷，N；S1為加載缸有桿腔面積，m2；F拉為拉載荷，N；S2為加載缸無桿腔面積，m2。

3.2.3 電氣測控系統

如圖3 所示，本電氣系統分為主系統和控制系統兩部分，主系統用于控制電動機的啟動、停止，控制系統用于操縱液壓系統電液閥的換向功能，有手動和自動兩種控制方式，用轉換開關進行切換。

圖3 電氣原理圖

手動控制的功能要求是：調整加載缸活塞桿的位置；不計數、不計時；在行程兩端點處均應能切斷運動；在手動控制狀態下，活塞桿在任何位置應能立即手動停止；手動控制主要用來調試設備、調整行程開關位置，拆裝被試產品時調整活塞桿位置等。

自動控制功能要求是：自動換向磨合；每磨合一次，記錄磨合過程時間，同步記錄磨合次數；在行程兩端點處均應能切換運動方向，應能區分第一次磨合計時起點和磨合結束不需計時的停止位置，并分別用不同的邏輯電路來實現；自動時，可手動停機不停泵等。

自動循環采用了行程的上、下位來調節切換時間，當移動橫梁靠近行程兩端時控制電液閥換向，記數器記錄一次換向次數；試驗次數達到設定次數時，計數器切斷電液閥，試驗停止。與上下端各并聯了一個行程開關作為備件，起到安全保護的作用。

控制柜采用型材焊接成框架結構，主要用于安裝各種指示燈和按扭，控制柜的前面板上開有門，便于進行安裝各種電氣元件和維護。操縱臺的面板上安裝有操作開關、操控界面顯示器。集成塊上安裝有單向閥、節流閥，電磁閥、比例減壓閥共7 個元件。

圖4 琴式操作臺磨合試驗臺操控界面

4 使用方法

1)將被試緩沖支柱在該試驗臺加載機架上用安裝夾具正確連接；2)參照加載機架導柱上的行程標尺，確定接近開關的安裝位置，使導向橫梁上的動觸片在行程終點處能夠有效觸發該接近開關；3)打開電源總開關；4)將被試產品的行程初始端設定為零位，按下“零位”開關，在系統界面中輸入被試產品試驗行程；5)將界面中設定在規定的試驗循環次數；按下復位開關給計數器清零；6)將轉換開關換到“手動”位；7)按下“啟動”鍵；8)進行測試試驗，調節系統壓力，保證試驗要求的速度；9)將轉換開關換到“自動”位，開始磨合；10)當磨合次數達到設定次數時，電液閥回到中位，停止試驗；11)卸掉油壓；12)點擊操作界面中的“停止”按鈕；關閉“電源總開關”；13)拆除被試緩沖支柱，磨合試驗結束。

需要注意的是：1)自動磨合試驗中，如果需要停試驗，可將點擊操作界面中的“暫停”按鍵；2)手動操作支柱壓縮或伸出到達接近開關1 或2 時，須將轉換開關ZK 先換到“停止”位，再換到“手動”或“自動”位，就可以繼續試驗；3)在安裝被試產品時，需要手動控制加載缸活塞桿慢速伸出。

5 結 語

該類型的磨合試驗臺已由我公司生產兩臺，應用在油氣混合式液壓元件加載磨合試驗過程中，能很好地滿足產品出廠前的試驗檢測要求。