液压油体积弹性模量综合实验系统设计与分析

　　弹性模量是液压油的一个重要物理参数,表征液压油的刚性,它直接影响液压元件和系统的固有频率和阻尼比,从而影响稳定性和动态品质[1]。目前,可靠、实用的弹性模量测量装置还仅仅限于学术上的讨论,作者设计的液压油体积弹性模量综合实验系统,基于定义法,可以在线、自动、高精度地测量油液的有效体积弹性模量。

　　油液的体积弹性模量值与油液的压力、温度、含气量及油液的种类相关,目前尚无完善的油液有效体积弹性模量的理论计算模型。以上几个因素中,含气量对油液体积弹性模量的影响很大,必须降低油液中的空气含量,但油液中气体的溶解变化过程较为复杂,目前尚无完善的理论模型。同时液压系统的油温的控制也很重要。作者设计的液压油体积弹性模量综合实验系统集成了抽真空除气系统[2]、含气量测量仪器、温度控制系统,可以有效地除去油液中掺杂和溶解的气体,同时可测量油液中气体含量,控制实验过程中的油温,对液压油的含气效应和油液体积弹性模量值与压力、温度、含气量之间的定量规律的数学模型进行研究。

　　随着电液控制系统对控制精度和动态响应要求的不断提高,液压油体积弹性模量对系统动态性能的影响逐渐显现而变得不可忽视,作者设计的油液体积弹性模量实验系统集成了伺服控制分系统,可对油液体积弹性模量对系统的稳定性和动态品质的影响进行研究。

　　1 综合实验系统原理设计

　　该实验系统主要包括4个子系统,分别为:油液抽真空除气和含气量检测系统、温度控制系统、液压油体积弹性模量检测系统和伺服控制系统。该综合实验系统原理图如图1所示。

　　系统采用恒压变量泵21,实现供油压力的恒压控制;比例溢流阀30控制系统工作压力在0~25MPa连续可调;电磁溢流阀31设定系统最高压力为31.5MPa,同时可用于系统卸荷;系统开始工作时先利用抽真空除气系统对油箱中的油液进行除气,该工作主要通过球阀4、6、15、17的通断、辅助油箱14的辅助作用以及真空泵1的作用来实现的。含气量检测仪与弹性模量测量装置直接相连,可以在线检测测试油液的含气量。弹性模量检测装置基于定义法设计,电磁换向阀29和41用于控制弹性模量检测工作的开始和结束,采用温控系统对被测油液温度进行精确控制。伺服控制系统与弹性模量检测装置直接相连,进行液压系统动态性能试验,研究油液体积弹性模量对系统动态特性的影响。实验系统设置多处温度和压力测量点,采用高精度传感器实现温度和压力的精确测量。

　　2 液压油体积弹性模量检测装置设计

　　2.1 弹性模量检测装置原理与结构设计