液压元件试验台机械结构设计

都志刚

摘 要：由于液压元件的工作性能需要试验台来进行检测，试验台性能的好坏将直接关系到产品性能的优劣。本文主要针对液压试验台机械结构进行了设计，设计内容主要包括电机、液压泵与底座的连接以及乳化液箱的结构设计。

关键字：液压元件；试验台；乳化液箱

1.引言

当前，煤矿安全问题越来越突出，煤矿液压支架的工作可靠性对煤炭的安全生产非常重要，而液压支架用阀是其核心控制元件，因此对其性能有很高的要求。由于液压元件的工作性能需要试验台来进行检测，试验台性能的好坏将直接关系到产品性能的优劣。伴随着计算机技术的飞速发展，由于其在数据采集、处理方面突出的实时性、准确性，液压试验台越来越多地与计算机技术结合在一起。

利用计算机进行辅助测试的液压试验台即CAT试验台，可以检测液压阀、液压泵、液压马达、液压缸等单种或多种液压元件，并且采用计算机辅助测试（CAT）系统，可对试验数据进行采集和处理，可保证较高的测试精度和实时性，方便地对传感器进行非线性标定补偿，而且能够实现人工所无法完成的任务，即对元件进行动态特性的测试。本文主要对CAT液压元件试验台的机械结构进行设计，设计内容主要包括电机、液压泵与底座的连接以及乳化液箱的结构设计。

2.电机、液压泵与底座的连接设计

2.1液压泵的安装方式

液压泵装置主要包括不同类型的液压泵、驱动电机及其联轴器等。其安装方式分为立式和卧式两种。

（1）立式安装。将液压泵和与之相连的油管放在液压油箱内，这种结构型式紧凑、美观，同时电动机与液压泵的同轴可以得到能保证，吸油条件好，漏油可直接回液压箱，并节省占地面积。但安装维修不方便，散热条件不好。

2）卧式安装。液压泵及管道都安装在液压箱外面，安装维修方便，散热条件好，但有时电动机与液压泵的同轴度不易保证。

2.2 电动机与液压泵的连接方式

电动机与液压泵的联接方式分为法兰式、支架式和支架法兰式。

（1）法兰式。液压泵安装在法兰上，法兰再与带法兰盘电动机联接，电动机与液压泵依靠法兰盘上的止口来保证同轴度。这种结构装拆很方便。

（2）支架式。液压泵直接装在支架的止口里，然后依靠直接的底面与底板相连，再与带底座的电动机相联。这种结构对于保证同轴度比较困难（电动机与液压泵的同轴度≤0.05mm）。为了防止安装误差产生的震动，常用带有弹性的联轴器。

（3）法兰支架式。电动机与液压泵先以法兰联接，法兰再与支架联接，最后支架再装在底板上。它的特点是大底板不用加工，安装方便，电动机与液压泵的同轴度靠法兰盘上的止口来保证。

为避免安装时产生同轴度误差带来的不良影响，常采用带有弹性的联轴器。这种联轴器可以选用零件手册中的标准结构，也可以自行设计。为增加电动机与液压泵的联接刚性，避免产生共振，可以把液压泵和电动机先安装在刚性较好的底板上使其成为一体，然后底板加垫再装到液压油箱盖上。

本试验台采用法兰支架式安装，其机械结构联接如图1所示：

3.乳化液箱结构设计

3.1乳化液箱有效容积的确定

乳化液箱在不同的工作条件下，影响散热的条件很多，通常按照压力范围来考虑。乳化液箱的有效容积V可以概略的确定为：

在低压系统中（P≤2.5MPa）可取：

q——液压泵额定流量。

应当注意，设备停止运转后，设备中的那部分油液会因为重力作用而流回乳化液箱。为了防止油液从乳化液箱中溢出，乳化液箱中液压油位不能太高，一般不应超过液压油箱高度的80%。本试验台乳化液箱V取1355L。

3.2乳化液箱的外形尺寸

乳化液箱的有效容积确定后，需设计箱体的外形尺寸，一般的尺寸比（长：宽：高）为1：1：1或为1：2：3。为提高冷却效率，在安装位置不受限制时，可将箱体的容量予以增大。参照BEX系列液压油箱外形尺寸，选择BEX-800油箱，长宽高分别为1600、1100、770（mm）。

3.3乳化液箱的结构设计

在一般设备中，乳化液箱多采用钢板焊接的分离式油箱。

（1）隔板

1）作用。增加乳化液循环时间，除去沉淀的杂质，分离、清除水和空气，调整温度，吸收乳化液压力的波动和防止液面的波动。

2）安装型式。隔板的安装型式有很多种，可以设计成高出液面，使乳化液从隔板侧面流过；还可以设计成低于液面，其高度为最低液面高度的2/3，是乳化液从隔板上方流过。

3）过滤网的配置。过滤网可以设计成将乳化液箱内部一分为二，使吸油管与回油管隔开，这样乳化液可以经过一次过滤。

（2）吸油管与回油管

1）回油管出口。回油管出口有直口、斜口、弯管直口、带扩散器的出口等几种型式，斜口应用较多，一般为45°斜口。为了防止液面波动，可以在回油管出口装扩散器。回油管必须放置在液面以下，一般距箱底的距离大于300mm，回油管出口绝对不允许放在液面以上。

2）回油集管。单独设置回油管当然是不理想的，但不得以时则应该使用回油集管。对溢流阀、顺序阀等，应注意合理设计回油集管，不要人为施加背压。

3）泄露油管的配置。管子直径和长度要适当，管口应在液面之上，以避免产生背压。漏油管以单独配置为好，尽量避免与回油管集流配管的方法。

4）吸油管。吸油管前一般设置过滤器，滤油器与箱底之间的距离不小于20mm。吸油管应插入液面以下，防止吸油时卷吸空气或因流入箱体的乳化液搅动液面，致使乳化液中混入气泡。

5）吸油管与回油管的方向。为了使油液流动具有方向性，要综合考虑隔板、吸油管和回油管配置，尽量把吸油管和回油管用隔板隔开。为了不使回油管的压力波动波及吸油管，吸油管与回油管的斜口方向应一致，而不是相对着。

（3）防止杂质侵入

1-紧固螺钉 2-密封垫 3-清洗口端盖 4-放油塞 5-配电箱 6-吊钩 7-油表 8-空气滤清器

图2 乳化液箱结构示意图

为了防止乳化液被污染，箱体应设计成完全密封型。在结构上应注意以下几点：

1）不要将配管简单的插入乳化液箱，这样空气、杂质和水分等便会从其周围的空隙侵入。同时应尽量避免将液压泵及马达直接装在乳化液箱顶盖上。

2）在接合面上需衬入密封材料、密封胶和液态密封胶，以保证可靠的气密性。例如，乳化液箱的上盖可以直接焊上，也可以加密封垫进行密封。

3）为了保证乳化液箱通大气并净化抽吸空气，需配备空气滤清器。空气滤清器常设计成既能通过空气又能加油的结构。

本试验台乳化液箱的机构示意图如图2所示：

4.总结

本文以一种综合液压试验台装置为研究背景，对液压试验台机械结构进行了设计，设计内容主要包括电机、液压泵与底座的连接以及乳化液箱的结构设计。

参考文献

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