液压支架用阀综合试验台的研制.pdf

第 4期 总第 1 8 5期 2 0 1 4年 O 8月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAL ENGI NEERI NG AUTOMAT1 0N NO． 4 Au g． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 4 0 4 0 1 8 7 0 2 液压支架用 阀综合试验 台的研制 靳 建 中国煤炭科工集 团 太原研 究院， 山西 太原0 3 0 0 0 6 摘 要 综合行业标准规定 的液压支架用 阀 的试 验 回路，研制 了用于 液压支 架大修 的液压 支架 用 阀综合试验 台。试验 台测试系统采用计算机进行试验数据采集 ，使用专业测控软件进行数据处理 ，并 自动生成试验报告。 关键 词 试验 台；液压支 架用 阀；研制 中图分类号 T D 3 5 5 ． 4 文献标识码 B 0 引言 液压支架 用 阀类产 品是液压支 架的关键控 制元 件 ， 其工作性能的好坏直接影 响到液压支架 的支撑能 力和采煤工作面的安全性。因此 ， 液压 阀成为液压支 架大修的重点检修对象。要保证液压阀 的检修质量 ， 就 必 须有 可靠 的检验 检测 手段 。 本试验台针对液压支架主要用阀安全 阀、 截 止阀 、 液控单向阀及换 向阀 的各项性 能进行试验 。在 综合 MT4 1 9 1 9 9 5 液压支架用 阀 规定 的试验 回路 基础上 ， 设计出适合本试验台要求的液压回路。 1 试 验 台液 压 系统 如图 1所示 ， 试 验 台液压 系统 由液压源 、 试 验系 统 、 被试液压件 3部分组成 。液压源部分主要由油泵 、 低压乳化液泵 、 压力控制系统和增压回路组成 ， 油泵出 口压 力 由阀 6调定 ， 然 后 液压 油通 过增 压缸 进行 1 0倍 增 压 ， 最 大压 力 可达 6 O MP a 。乳 化 液泵 站输 出压 力 由 阀 1 4调定 ， 其为被试 阀提供压力进行低压密封试验 ， 并 为被 试换 向 阀进 行换 向功能试 验 。试 验 系统 由压 力 传感器、 稳压罐 、 单 向阀、 截止 阀、 换 向阀、 压力表及 4 个 压 力 出 口 A、 B、 P 、 T 等 组 成 。被 试 液 压 件 可 以 是 安全阀、 截止阀、 液控单 向阀及换向阀， 它们的进 、 出液 口分别 与试 验 系统 的 A、 B、 P、 T 口相连 。 2关 键元 件 的设计 与 选用 2 ． 1低 压乳 化液 泵 的选取 低压乳化液泵站为被试 阀提供压力进行低压密封 试验 ， 并为被试换 向阀进 行换向功能试 验。泵站的具 体参数为 最高压力 6 MP a ， 额定 流量 1 5 L ／ rai n 。泵 站出 口压力 由系统溢流阀调定 ， 选配电机额定 功率 为 1 ．6 kW 。 2 ． 2 控 制 系统油 泵的 选取 油 泵是 压力 控 制 系 统 的 液压 源 ， 液 压 油 通 过增 压 缸进行 1 0倍增压 ， 最大压力可达 6 0 MP a 。油泵 的具 收稿 日期 2 0 1 4 0 2 2 5 ；修 回 日期 2 0 1 4 0 4 2 1 作 者简介 靳建 1 9 8 5 一 ，男 。山西文水人 ，助理工程师 ，本科 。 体参数为 最高压力 6 MP a ， 额定流量 1 5 L ／ mi n 。油 泵 出口压力 由系统溢流阀调定 ， 选配 电机额定功率为 2 ． 2 k W 。 l 1 9 1 ， 1 0 一 电机 ； 2 一油泵 ； 3 一油箱 ； 4 一过滤器； 5 ， 1 5 ， 2 1 ～压力传感器 ； 6 ， 1 4 ， 1 6 ～溢流 阀； 7 一调速阀 ； 8 ， 1 7 ～换 向阀 ； 9 一增压缸 ； l 1 一乳化液泵 ； 1 2 一单 向阀 ； 1 3 一乳化液箱 ； l 8 一压力表； 1 9 一稳压罐 ； 2 o 一截止阀 图 1 试验 台液压原理 图 2 ． 3 管路 的设 计计 算 鉴于试验台是在超高压条件下运行 ， 为保证液压 系统的安全 ， 液压管路采用 由冷拔无缝钢管制作 的集 成管路 ， 以减少管路压力损失 ， 提高安全性。 钢管的通径 d ram 由下式确定 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 O l 4年 第 4期 d rr ≥1 l 3 o ／ ． 1 其中 Q为通过钢管 的液体流量 ， m。 ／ s ； 为钢管中液 体流速， m／ s ， 吸油管路流速为 1 ． 5 m／ s ≤ ≤5 m／ s ， 压 力油管路流速为 2 ． 5 r n ／ s ≤5 m／ s 。 钢管的壁厚 3 ram 由下式确定 铬 ． 2 其中 P 为钢管承受压力， MP a ； [ ] 为钢管材料的许用 应力 ， MP a ， [ a e ／ n ， 为抗拉强度， ， z 为安全系数。 由式 1 、 式 2 可计算出连接管路的主要尺寸。 2 ． 4增压 缸设 计 增压缸常用于超高压场合， 它可 以使液压系统在 没有高压油源的情况下获得高压 。增压缸工作原理如 图 2 所示 ， 大腔的输入压力为 P， 利用活塞和活塞杆的 面积差， 在两侧小腔输 出高压 P ， 两者之 间的压力关 系如 下 ． 3 其中 D为增压缸缸筒内径 ； d为增压缸活塞杆直径。 通过 电磁换 向阀的不 断换 向 ， 由 4个 单 向阀控 制 ， 增压缸就能连续地输出高压液体 。 本试验 台液压测试系统对流量没有具体的要求 ， 且本文设计为连续型增压缸 ， 增压缸 的容量不需要设 计 得很 大 。试 验 台 液压 测 试 系统 所 需 最 高 压 力 为 6 O MP a ， 控制 系统 油泵最 高压 力可 达 6 MP a ， 故本 文所设 计 的增压缸 的增 压 比需 1 O1 。增压 缸 缸 筒材 料 选 用 2 7 S i Mn ， 按照厚壁缸进行设计 ， 根据材料力学第 二强 度理论计算增压缸的壁厚 一 1T 一 一 ／ 兰 室一]． 4 一 2 L a J 一1 ． 3 p 其 中 [ ] 为缸筒材料的许用应力 ， [ ] 一 ， 为安 全系数， 为缸筒材料的抗拉强度 ， ≈8 5 O N／ r n m。 。 选定增压缸缸筒内径 D， 通过式 3 计算得到活塞 杆直 径 d ； 取 P 一6 0 MP a ， 一 5 ， ≈8 5 0 N／ ram。 ， 将 数值代入式 4 计算得到增压缸活塞杆腔缸筒壁厚 。 2 ． 5试验 数据 的采 集 与处理 试验台的试 验数 据 的采集 与处理 流程如 图 3所 示 ， 利用各测压 口压力传感器测量试验数据 ， 由专业测 控软件运行不同的程序模块进行数据处理， 最终形成 试验报告存储于工控机内， 供随时查询和打印。测控 软件 基于 面 向对 象 的程序 语 言开发 ， 界 面友好 ， 操作 简 单方 便 。 ． 旦i 。 逵 图 2 增压缸工作原理 图 3试验数据的采集与处理 3 结语 本项 目综合 MT 4 1 9 1 9 9 5 液压支架用 阀 规定 的试验回路 ， 研制出符合液压支架大修要求 的液压支 架用 阀综合试验台。试验数据 由传感器测量 ， 计算机 采集 ， 专业测控软件处理 ， 最终生成试验报告 。试验台 用于指导液压阀大修和配件入库前质量检验 ， 提高了 液压支架的大修质量。 参考文献 [ 1 ] 张铁华 ， 贺小峰 ， 陈海 亮． 浅谈水 压传 动元件 的结构 设计 E J ] ． 液压 与气动 ， 2 0 0 0 4 3 8 - 3 9 ． [ 2 ] 雷天觉． 新编液压工程手册[ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 2 0 04 ． [ 3 ] 马明建 ， 周长城． 数 据采 集与处理 技术[ M] ． 西安 西安 交 通大学 出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 4 ] 王慧 杰 ， 国汉 君 ， 姜东 权． MT 4 1 9 1 9 9 5液压 支 架 用 阀 I s ] ． 北京 中国标准 出版社 ， 1 9 9 5 1 ． De v e l o p me n t o f Co m p r e h e n s i v e Te s t Be nc h f o r Hy d r a u l i c S u pp o r t Va l v e s J I N J i a n Ta i y u a n Re s e a r c h I n s t i t u t e，Ch i n a Co a l Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ta i y u a n 0 3 0 0 06 ，Ch i n a Ab s t r a c t By s y n t h e s i z i n g i n d u s t r y s t a n d a r d t e s t l o o p s f o r h y d r a u l i c s u p p o r t v a l v e s ，a c o mp r e h e n s i v e t e s t b e n c h f o r h y d r a u l i c s u p p o r t v a l v e s i s d e v e l o p e d ，wh i c h i s u s e d i n h y d r a u l i c s u p p o r t o v e r h a u 1 ．Th e s y s t e m u s e s a c o mp u t e r t o a c q u i r e t h e t e s t d a t a ，a n d p r o c e s s d a t a b y p r o f e s s i o n a l me a s u r e me n t a n d c o n t r o l s o f t wa r e ，a n d t h e t e s t i n g r e p o r t c a n b e a u t o ma t i c a l l y g e n e r a t e d ． Ke y wo r d s t e s t b e n c h；h y d r a u l i c s u p p o r t v a l v e ；d e v e l o p me n t 上接 第 1 8 4页 NC Pr o g r a m mi ng a n d S i mu l a t i o n 0 f Co v e r f 0 r Ga m e Ha nd l e x U Qi - h a n g ， L I N R u o - b o ， G O N G Z h a n - j i e ，L I N D e - x i o n g 3 1 ．De p a r t me nt o f Me c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g，J i e y a n g Vo c a t i o n a l a n d Te c h n i c a l Col l e g e，J ie y a ng 5 2 2 0 5 1，Chi n a ；2 ．RG Pe t r o ma c h i n e r y Gr o up Co ．，Lt d． ，Na n y a n g 4 7 3 0 0 6，Ch i n a ；3 ．Gr e a t o o I n c ．，J i e d o n g 5 1 5 5 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t Th e 3 D mo d e l o f t h e c o v e r i n a g a m e h a n d l e i s s e t u p u s i n g s o l i d mo d u l e o f UG ，a n d t h e NC p r o g r a m i s b u i l t u s i n g t h e ma n u f a c t u r e p r o c e s s i n g mo d u l e o f UG．By u s e o f t h e p o s t p r o c e s s i n g f u n c t i o n o f s o f t wa r e s y s t e m ，t h e NC c o d e t o p r o c e s s t h e s u r f a c e o f t h e c o v e r i s g e n e r a t e d ．F i n a l l y，b y u s e o f CI MCOEd i t s o f t wa r e ，t h e p r o g r a m e d i t o r ，t h e t h r e e - d i me n s i o n a l s i mu l a t i o n o f t o o l p a t h ，DNC t r a n s mi s s i o n a r e f i n i s h e d ． Th i s wo r k c a n g r e a t l y i mp r o v e t h e p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y ． Ke y wo r d s c o v e r o f g a me h a n d l e ；NC p r o g r a mmi n g；s i mu l a t i o n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m