作动筒工作循环可靠性试验台低温泵站制冷系统的设计

　　1 引言

　　作动筒可靠性试验台主要完成作动筒在不同工作环境下加载的可靠性试验,需要模拟作动筒在高低温以及不同的载荷情况下的工作情况。试验台的一个关键性指标就是要保证产品在规定的温度范围内进行实验,而本系统的工作压力较高(28 MPa),工作温度较低(-48e~-35e),在如此低的温度下液压油将变得十分稠,又在高压下往复运动,摩擦将十分严重,再加上由于功率损失、系统与外界热交换等引起的系统油液温度升高,使得温度问题更加突出。而实际应用中要在实验过程中保持实验要求的低温环境存在一定困难,必须设计合理的低温泵站制冷系统来满足实验要求。

　　2 制冷系统理论分析

　　制冷系统在整个系统中占有很重要的作用。本文将按照从理论分析到实际应用设计的方法说明。

　　2. 1 作动筒工作循环可靠性试验系统简介

　　根据被试作动筒的工作情况和工作循环可靠性试验台主要液压元件的使用要求,我们可以将寿命试验台划分成常温往复可调液压源、低温泵组、油温制冷机组、低温油箱(含溢流阀、辅助油箱、氮气瓶等)、低温阀组、被试作动筒和加载作动筒等部分组成,其简要的组成结构如图1所示。

　　2. 2 项目要求

　　根据项目协议制冷系统具体要求如下:

　　工作介质15号航空液压油;油量40 L/min;油箱容积约800 L;油温正常运行温度:回油温度-35e,出油温度-45e;油箱中的油由常温降至-48e耗时不超过2小时;油温最低能[-55e;正常工作温度范围在-48e至-35e;智能控制,油温控制精度?2e;关键部件为进口件或航空产品。

　　其中15号航空液压油由精制的低凝点石油馏分加增粘剂及其它添加剂调和而成,具有良好的粘温特性、抗氧化安定性和液压传递性能。使用温度-54e至+135e。在-40e时的运动粘度为370 mm2/s;-54e时为1344 mm2/s。

　　2. 3 制冷量计算

　　试验要求在2个小时内油温由室温降到-48e时,功率要求为:

　　而实验过程中,由回油温度降到工作温度的功率要求为:

　　参考两者较大者,制冷功率选择20 kW即可。工质采用R404a和R23, te=-90e、tc=-48e。两台压缩机按控制程序工作完全能满足油箱降温速率要求。由于设计要求油温最低温度为-55e(te=-90~-65e),在-48e左右时间还有很低的蒸发温度,所以可以保证足够的制冷功率,所留的裕量已够,具体设计方案在本文后面部分将有详细介绍。

　　3 复叠式制冷机组理论分析

　　低温泵站制冷系统设计中的重点和难点集中在制冷机组的设计运用上,采用何种方式达到试验要求的温度关系到试验的成败,本试验台将采用二元复叠式制冷机组,实际中能够获得超低温效果。