油液体积弹性模量检测装置的结构设计及有限元分析

　　在液压系统中,油液的体积弹性模量是一个非常重要的物理量,对它的取值精确与否,将直接影响着对系统分析的精度、研究结果的正确性[1]。油液的有效体积弹性模量可分为油液的体积弹性模量与管道和附件的弹性模量两大部分,以前者占主导地位,因此,对油液压缩性的研究是液压技术领域中一个重要的课题。油液体积弹性模量的影响因素有油液的含气量、温度、压力及分子结构等。在实际应用中,往往根据纯油的弹性模量、管道变形、混气情况等,粗略地估计油液的体积弹性模量值(一般为700MPa)。实验表明,估计值与实测值往往有较大的出入。但是在目前的油液弹性模量测量中,可靠、实用的测量设备还仅仅局限于学术上的讨论,缺乏这类设备成了开展相关实际工作时的一大难点。本文主要讨论一种基于体积弹性模量定义的油液弹性模量检测装置的原理及结构设计。

　　1 弹性模量检测装置的设计

　　根据油液弹性模量的定义[2]:

　　式中:Be为油液的弹性模量;

　　V为初始状态的油液体积;

　　ΔV为油液体积的改变量;

　　Δp为与$V对应的油液压力的改变量。

　　本装置设计就是依托上述原理,利用液压系统的一部分油液作为研究对象,对测试腔内一定体积的油液施加压力,改变压力的大小,得到相应的油液体积的变化量,根据上述直接测得的参数,按油液弹性模量的定义求得油液的弹性模量值,用二次系统直接显示或输出弹性模量信号。

　　整个检测装置结构如图1所示:主要包括位移传图1 弹性模量检测仪结构图感器1、三位四通换向阀2、加载油缸3、单向阀4、压力传感器5、二位二通截止式换向阀6和测试腔7。

　　检测装置可分为上下两部分,上部为加载油缸,按普通油缸设计,接三位四通换向阀,活塞上内置位移传感器;下部为测试腔,特别设计壁厚为30mm,接截止换向阀,压力传感器。加载油缸与测试腔用单向阀连接,使油液不能回流。加载油缸的活塞杆伸入到测试腔中,并能够在测试腔内移动,通过加载缸施加压力,实现对油液的压缩。

　　整个检测过程如下:

　　(1)更换测试腔被测油液。截止式电磁换向阀6失电,导通。电磁换向阀2的电磁铁失电,下位通,使加载缸无杆腔接通油箱,压力油进入加载缸有杆腔。当活塞杆运动到最高位置时,加载缸有杆腔压力升高,压力油顶开单向阀进入测试腔,再由截止式电磁换向阀6回油箱。