煤矿机械用液压元件检测及平台建设研究

党林，燕南飞，代粉蕾，孙辉，代振华，党磊（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077）

煤矿机械用液压元件检测及平台建设研究

党林，燕南飞，代粉蕾，孙辉，代振华，党磊
（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077）

液压元件在煤矿机械及其他工程机械中应用甚广，它的质量直接影响着整个液压系统的性能。装配到主机上的液压元件在进厂时，如果能够进行功能和技术指标测试，将会在很大程度上提高液压元件的质量，从而保证整个液压系统的性能。研究了液压泵、液压马达、液压缸和液压阀的检测项目和检测方法，提出了液压元件检测平台的建设思路。

液压元件；检测检验；平台建设

0　绪论

液压系统广泛应用于各行各业，在煤矿机械等行业都大量采用了液压传动系统，但是大量的液压设备在运行中存在部分元件老化和失效等问题，使得液压系统效率降低，性能下降[1]。如果在液压系统装配之前，能够对这些液压元件的功能和技术指标进行测试，选择性能优越的液压元件进行装配，就能够很大程度上提高液压系统的整体质量，保证主机的性能。液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压系统主要由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四部分组成[2]。本文将对液压泵（动力元件）、液压马达和液压缸（执行元件）以及液压阀（控制元件）的检测方法及检测平台建设进行讨论和研究。

1　液压元件检测检验的类型

对于液压元件的制造、销售企业来说，液压元件和其他工业元部件一样，按照检测检验的类型不同，可以分为研究性试验、型式试验和出厂检验。研究性试验主要是为研发新的产品进行的功能性试验；型式试验则是产品全项特性的试验，是用来检验产品设计的合理性及其该产品在国家标准规定的条件下运行的适应性；而出厂检验是对完工后的产品进行全面的检查与试验，其目的是防止不合格品流到用户手中，避免给用户造成损失，也是为了保护企业的信誉。作为液压元件的采购者或使用者，为了保证采购液压元件的性能，需要进行进货检验或入厂检验，主要是指入厂时的检验，这是保证生产正常进行和确保产品质量的重要措施。本文所讨论的正是液压泵、液压马达、液压缸和液压阀入厂时所进行的入厂检验。

2　液压元件检测项目及参数

作为液压系统的动力元件和执行元件，液压泵和液压马达是整个液压系统的重要组成部分，它们的性能直接影响着整个液压系统的性能，它们对于整个液压系统的动态性能和静态性能影响非常大。按照国家或行业标准，液压泵和液压马达的检测项目主要有排量验证试验、效率试验、变量特性试验、自吸试验、噪声试验、低温试验、高温试验、超速试验、超载试验、冲击试验、满载试验、效率检查、密封性能检查等。

和液压马达一样，液压缸也是液压系统的执行元件，在整个系统中实现往复直线运动或摆动，是液压系统中应用最多的执行元件。按照国家或行业标准，液压缸的检测项目主要有：起动压力特性试验、耐压试验、泄露试验、缓冲试验、负载效率试验、高温试验、耐久性试验、行程试验等。

液压阀是整个液压系统的控制元件，按照国家或行业相关标准，主要的检测项目有稳态特性、瞬态特性、噪声、耐久性、耐压性、泄漏量、压力损失、稳态压力流量特性、密封性等。

由于液压元件的不同，所需测试的参数也就不同，但通常需要进行测试的参数主要有：排量和流量、压力、扭矩、转速、温度、时间、位移、噪声、应力与应变等[3]。其他一些参数可以通过以上参数的计算来获得。

3　液压元件检测平台设计

液压元件试验台的原理是由液压泵将油箱中的液压油增压经过液压系统，供给被试液压元件，通过调节各液压控制阀达到被试元件所需要的试验状态，测试记录其性能[4-5]。

传统的液压检测或试验平台，都是通过各个传感器对被测量进行数据的采集和处理，检验员在现场进行数据的记录和汇总，检测效率低，精度差，速度低且人为影响因素比较大。随着计算机技术、电子技术等的不断发展，计算机辅助测试（CAT）技术也越来越多地应用到液压元件性能检测中，使得液压元件检测更加趋向于自动化、智能化。

3.1液压元件检测平台设计理念

基于机械技术、电控技术、测试技术以及传感器等技术的不断发展，液压元件检测平台在设计时，应综合考虑多方面的因素，使得新建成的检测平台既要节能、环保，又要性能稳定可靠。在节能方面，液压元件检测平台的设计可以采用新型的变频装置、液压伺服元件和电液比例元件来减小系统的功率损失。

3.2液压元件检测平台设计

液压元件检测平台主要用于液压泵、马达、阀和油缸的性能测试，对于液压泵、马达用来测定试验过程中压力、流量、温度、振动、扭矩、转速等参数的量值及其变化、特性曲线、过程变化规律等[6]；对于液压缸用来测定试验过程中起动压力、内泄漏量、压降、行程、耐压等；对于液压阀用来测定试验过程中的耐压、温度、流量、压力损失和泄漏等。被检测液压件的参数范围如表1所示。根据被测元件的参数范围，液压元件检测平台的主要设计参数如下：

压力范围：0～35MPa；

最大压力：42MPa；

流量范围：0～300 L/min；

最大测试功率：200 kW；

最大测试扭矩：2 500N·m；

最大测试转速：3 000 r/min。

最大测试缸径：150mm。

表1　被检液压元件参数范围

3.3液压检测平台硬件设计

液压元件检测平台主要由软件系统和硬件系统两大部分组成。硬件由电气控制模块、动力控制模块、试验台架、液压回路、数据管理模块、数据采集模块、油液过滤系统等部分组成。液压检测平台系统硬件组成如图1所示。电气控制模块是整个系统的电力配送机构，负责整个检测平台的电力供应。动力控制模块将油箱中的液压油加压后输送到系统的各个单元，给整个系统提供动力。试验台架包括泵、马达试验台架，油缸试验台架和阀试验台架，是被测液压元件在试验时的固定平台。液压回路是检测平台的液压系统管路，通过这些管路来进行压力油的输送、调节和控制。数据管理模块将传感器采集处理后的数据进行存储，并绘制相应的曲线。数据采集模块将传感器检测到的各个物理参量进行采集，输送到数据管理模块。油液过滤系统则是在进油口和回油口安装油液过滤装置，使被测液压元件在试验的过程中减少油液污染带来的元件损伤，同时也保护了检测平台的液压系统。

图1　液压元件检测平台硬件组成

3.4液压检测平台软件设计

在液压检测平台硬件系统数据采集模块和数据管理模块的搭建中，采用传统的数据采集与处理方式，即传感器+信号调理器+采集卡+计算机的方式，如图2所示。该系统的软件设计采用虚拟仪器技术来完成，采用微软公司VisualC++6.0进行设计。Visual C++采用图形化、可视化的方式，利用其强大的集成开发环境将采集的例如压力、流量、温度、扭矩、转速等参数集中进行显示。

图2　数据采集与处理

4　总结

本文通过对国家和行业标准规定的液压元件检测检验项目的分析和研究，确定了液压元件在入厂时的检测检验项目和参数，提出了液压检测平台的主要技术指标和建设的初步思路和方法，为液压元件检测平台建设提供了理论依据。

［1］孙永厚.液压综合试验台设计［J］.工程机械，2003（11）：40-42.

［2］陈奎生.液压与气压传动［M］.武汉：武汉理工大学出版社，2002.

［3］曹伟，朱红波，刘晓超.液压元件的测试［J］.机电工程技术，2014，43（08）：97-98.

［4］闫瑞青.液压元件试验台的设计理念探讨［J］.中国科技财富，2011（19）：115.

［5］程三红，徐云奎，许敏影，等.多路阀型式试验台的设计与开发［J］.机电工程，2014（03）：358-360728.

［6］潘伟，王汉功，张霞.基于虚拟仪器技术的液压泵试验台自动测试系统设计［J］.机床与液压，2004（10）：230.

(编辑：向飞)

The Research of Testing and Platform Construction for Hydraulic Components Used Coal Mine Machinery

DANG Lin，YAN Nan-fei，DAI Fen-lei，SUN Hui，DAI Zhen-hua，DANG Lei
（CCTEGXi’an Research Institute，Xi’an 710077，China）

Hydraulic components are widely used in coal mining machinery and other engineering machinery，its quality directly influences thewhole performance of the hydraulic system.When assemblies to themain hydraulic components into the factory，if can be tested the function and technical index，itwill greatly improve the quality of the hydraulic components，and to ensure the performance of thewhole hydraulic system.Thispaper studied the testing projectandmethod ofhydraulic pump，hydraulicmotor，hydraulic cylinder and hydraulic valve，and also puts forward the construction thoughtsof the detection platform forhydraulic components.

hydraulic components；detection test；platform construction

TH137.5

A

1009－9492(2015)06－0115－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.031

2015－05－06

党林，男，1986年生，陕西西安人，硕士，助理工程师。研究领域：煤矿机械及其辅助设备的检测检验研究。