高温型比例控制液压元件试验台的设计与研究

　　1 前言

　　工程机械里有许多液压系统长时间工作在100 ℃以上的高温状态，比如工程车辆的空调系统、冷却与制热系统、制动系统、分配机构等液压系统中有大量的液压泵、液压阀、油缸等液压元件需要进行严格的高温载荷谱压力试验、密封性试验、静态特性试验等测试。

　　为了实现高效快速试验，采用上下位机控制结构，尽可能实现试验全过程计算机控制和监控，减少人工调节环节。上位机采用工控机结构，实现试验项目选择、试验参数初始化、试验过程控制、状态监控、数据分析、打印输出、紧急事件处理等功能，通过串口通讯与下位机进行数据交换。下位机以 PLC 作为控制核心，采用光电隔离型数字输入输出接口控制工业按键、指示灯、电磁阀等开关型元件，采用高性能 D/A 卡加放大板对比例溢流阀进行控制，实现试验压力和负载的可编程控制，采用高性能 A/D 卡对各传感器进行数据采集。通常液压系统的最佳工作温度是35 ～55 ℃，因此大多数液压元件的最高使用温度设计值为 80 ℃。油温高，使液压油粘度下降，破坏液压元件浸油面的油膜，在运动副接触面上形成金属直接接触的效果，会不断破坏接触表面，快速增加磨损，使得机械运转的噪声会不断加大，间隙也不断增加，导致液压元件泄漏增加同时出现卡死等其它故障。在元件表面没有被破坏的情况下，相同的运动间隙也可以大大增加泄漏量，降低系统效率。在常温下运动灵活的元件，在高温时由于热胀冷缩的原因也很可能卡死，如果为防止卡死增加运动间隙，会增加常温时的泄漏量，因此高温运动型液压元件不能用普通元件代替。

　　2 试验台系统组成

　　2. 1 系统回路图分析

　　系统图如图1 所示。本套高温液压元件试验装置主要检测的元件是工程机械用到的部分高温型( 120 ℃) 、常温型液压元件，包括液压泵、液压马达、液压控制阀、液压油缸、传感器等，主要测试常温、高温状态的静态特性和动态特性( 包括载荷谱压力试验、密封性试验、运动元件内外泄漏试验、流量-压力调节范围试验、负载变化试验、瞬态响应时间、流量超调率试验等) ，整个液压系统主要由4 部分组成: 高温型供油单元、高温型加载、回油及流量测试单元、油温控制及过滤单元、耐高温油箱及接口。

　　2. 2 高温型压力油供油单元

　　高温型供油单元主要由 4 高温直流无刷电机、3高温齿轮泵、5 高温高压精滤油器、12 电液比例溢流阀、8 压力传感器、11 耐高温皮囊式蓄能器等器件组成，为测试液压控制阀、液压油缸、传感器等器件提供高温高压液压油。基本工作描述如下: 3 齿轮泵与12比例溢流阀构成压力可编程调节的油源，调节比例溢流阀的电流可以动态调节系统压力，可以通过上位机编制载荷谱，产生预想的系统压力谱; 9 单向阀与 11蓄能器构成密封性试验保压功能，将被试件接到 10 快换接头处，当 8 压力传感器检测到保压压力时，可以将12 比例溢流阀降到最低压力进行泵卸荷运动，由蓄能器和单向阀提供保压压力。6 高温球阀的作用是当保压测试完成后系统卸荷用。