装载机液压系统试验台设计方案探析

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近年来，国内多家有实力的主机企业都相继加大产品试验中心建设的投入，大力开展产品的试验研究，加速了研发进度。装载机这个占据国内工程机械半壁江山的产品，其液压系统的试验研究成了业内相关人士探讨的焦点。

对于装载机液压系统的开发或研究 ，传统的方法是对主要的元件如 ：缸 、泵 、阀进行元件台架试验。随着计算机传感测试技术的成熟应用，装载机液压系统的整机车载测试已经被应用。所谓液压系统台架试验”就是综合元件台架试验和整机车载测试 ，在实验室实现包括油箱、泵、阀、缸、管路及接头等整个液压系统的静态和带载模拟动态试验。液压系统台架试验的主要 目的在于检测整个液压系统的性能参数 ，判别诊断系统的故障原因，优化和筛选最佳的系统方案 ，研究和验证系统内在的性能，为液压系统的开发和改进提供科学准确的试验依据。本文从 7个方面对装载机液压系统试验台设计方案进行探讨。

1 试验台的总体布局和要求图 1所示为液压系统性能台架试验台的组成和平面布置 ，共有测控系统、油源系统、接口与仪表图 1 液压 系统性 能试验台布置示意图台、被测试系统安装平台、加载系统和整机接人试验 6大功能组合。该试验台总体结构设计方案的优点是：通用化 、拈化，试验人员可以根据需要选择合适的试验条件或组合，实现-机多用。

2 油源系统设计油源系统就是通常所说的液压泵站，它是试验台的心脏”，为试验提供工作油液。油源系统应具备以下特点：1)流量可控：采用调频电机，通过计算机控制，实现电机的无级调速和泵输出流量的控制；作者简介：曾庆聪(1955- )，男，高级工程师，学士，研究方向：液压缸结构及液压设备设计，工程机械零部件试验设备开发及试验方法研究。

· · - -- - 46---- 2)油压可控：采用高频响应的电液比例溢流阀，由计算机远程调控系统油压；3)油温可控：设计高效大功率喷淋式水冷却系统、加热器和热交换装置，配合计算机 自动控制 ，保证试验油温控制精度在国标的限定范围(±3℃)；4)液压泵可换 ：设计多用和可更换的液压泵安装装置，解决不同型号液压泵的安装问题；根据装载机液压系统的需要，设置-至多泵供油系统；5)油箱可选 ：配置 3种不同油箱 ，即高位油箱(液面高于泵吸油 口)、低位油箱(液面低于泵吸油口)和加压油箱，可根据试验的需要选用。

3 接口与仪表台接 口与仪表台是安装压力 、流量和温度等传感器 ，-次仪表和试验连接油口的台架，在试验台中作为油源系统与被试系统的油路连接 ，同时作为被试系统进出油的固定测试点。这里的传感器连接到测控系统，由计算机采集和显示试验数据。

- 次仪表直接显示测试数据，也可作为两种测试数据的参考对比。该台架与油源系统的油路为固定连接，与被试系统采用快换接头对接，方便拆接且减少漏油。

4 被测试系统安装平台系统试验台的试验安装与元件试验台有较大的差别，它所要安装的被试对象不只是-个元件或部件，而是-个系统或装置。它可能是装载机整套液压系统，也可能是前车架包括工作装置整个总成。因此，系统试验的被试件安装装置应该是-个通用的、便于装卸的、坚固耐用的、可收集废油的、较大面积的 T型槽安装平台。

5 加载系统液压系统试验台加载系统的作用是在试验过程中对被测试系统施加载荷，可分为液压加载、对顶加载和重物加载等不同方式。

液压加载通常是在回油路上设置流阻，形成背压加载。背压加载通过回路上的电液比例溢流阀调压，实现计算机控制下的加载，配合载荷谱控制软件，可以模拟各种工况进行加载。

对顶加载需要设计合适的工装，使加载液压缸与被试液压缸进行对顶连接，加载液压缸代替装载机的工作装置产生载荷。加载液压缸的压力油由加载系统泵站提供，并由测控系统统-控制。对顶加载方式相对接近实际工况，是常用的加载方式，配合载荷谱控制，可更加真实地模拟实际工况。

重物加载对于工作液压系统来说 ，可以将工作液压系统 ，包括工作装置和前车架 ，整个组合件固定在被试系统安装平台上，多路阀连接试验油路 ，铲斗装上重物，操作操纵手柄 ，模仿装载机作业举升动作，实现重物加载试验。

6 整机接人试验将整机开到试验台边 ，将泵出油 口油管接人试验油源系统，由试验台供油。这样，装载机整机在试验台可控的供油条件下动作和试验，实现整机接入试验台的相关试验。

7 测控系统测控系统是试验台的大脑”，承担试验台全部动作 、可变条件的控制和所有测试数据的采集及处理。根据装载机液压系统性能试验的要求，该系统必须满足以下几点：1)具有较高的可靠性、稳定性和使用寿命；2)系统精度高，所有数据采集均采用 16位及以上的A/D转换器；3)采集速率高，对于冲击压力等响应速度快的各被测量，能及时、真实地反映其变化情况；4)同步性好，没有相位差 ，能同时真实直接地反映各变量之间的关系；5)自校准能力强，有温度补偿和自诊断功能；6)具有扩展性，为将来发展留有空间；7)可适用于各种信号的采集和处理，如温度、流量、压力、转速、位移和转矩等；8)具备简便的编程平台，如图形化编程 ，方便试验变更；9)可对各系统的温度、流量和压力进行监测和控制，对加载、采集等动作进行控制。

目前，国内't-N控系统软件 、硬件的发展已经比较成熟，在国内市场上 ，适合于本台架试验台要求的测控系统产品，已经不再少数。如美国国家仪器(NI)的系列硬件产品和最新版的 LabVIEW 软件· - - - - - 47----平台，国内研华工控机都是比较常用的。

8 结束语上述液压系统试验台的构建方案 ，为装载机液压系统试验台的建设提供了依据。该方案已应用于厦工集团技术中心的液压系统性能试验台。试验台建成后，实现了设计预期 ，能够在试验台上完成装载机整机、部件和液压系统的模拟实际工况的带载动态试验，连续检测记录系统的温度、压力 、流量、位移、转速、转矩和应力等参数的测试数据，计算系统温升 、传动效率和压力损失 ，分析系统的调速特性和动态特性，捕捉液压冲击和振动的现象 ，真正做到了通过试验了解系统的内因，判断系统的优劣 ，查找问题的根源，验证方法的可行与否。该试验台经过几年来的使用和考核，验证了其设计方案的可行性、先进性和适用性 ，大大提高了企业的研发水平 ，同时也为相关企业和当地高校提供了试验条件。

然而 ，先进的试验台，只是为台架试验提供了设备保证，要完成-项液压系统的台架试验，提交- 份真实准确的试验数据，试验方法的制定也是十分重要的，需要进-步研究和探讨。