多行程多倍力液压支架立柱试验台设计与研究

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原液压支架立柱试验台的结构形式普遍为框架式设计，在其主承载座上安装有-台主加载油缸可对被试立柱进行加载；另-端为位置可调的带销轴的活动平台，通过伸缩销轴与立架上不同位置的销孔固定，可构建不同规格样品所需的不同测试空间(如图1所示)。当加载缸全部伸出完成对被试立柱-个步距的让压测试后，需将加载缸活塞杆收回、夹具工装及被试件前移并重新固定后，加载缸再次伸出，继续对被试件加载测试，以此类推，直至将被试立柱完全压缩。原试验台仅能对直径400 mm、压力40 MPa以下的立柱进图 1 原单向单伸加载立柱试验台行测试，已经无法对已经出现的直径500 mm 及以上的立柱进行测试，并且无法保证加载缸的全部载荷在其伸至行程末端时因被试立柱突然爆裂而全部施加到其导向套上造成的破坏。此分段间歇式、低阻力、行程末端无保护的加载方式存在严重弊端，必须予以研究改进。

1 国内外技术现状如何对被试立柱施加载荷进行测试，国内外均有不同形式的相关设备，且框架式结构居多。国外个别试验台外加载能力仅为 6000 kN，行程不足400 mm。

国内最大加载能力为 12000 kN，柱塞式的外加载油缸内外直径760/690 mm，仅能对直径400 mm、压力40MPa以下的立柱进行 2倍载荷的测试，加载行程仅为1000 mm。因此对于-根行程为 6 m的被试立柱，按照上述方法需进行 5次移动5次装卡。目前具有全行收稿 日期：2013-05-07作者简介：刘欣科(1972-)，男，山东青岛人 ，高级工程师 ，大学本科，现从事液压支架及其配套产品的监督检验工作。

2013年第8期 液压与气动 71程让缩功能、高承载阻力的试验台国内外尚属空白。

2 试验台研制为全面满足新国标提出的要求，必须解决以上提出的三个技术难题。但该超大直径、超长行程的加载缸的材料、成份以及企业的加工能力、加工手段等在国内外仍为制约瓶颈。

2.1 全行程、长距 离、连续加载让压技术方案 1：由于受到油缸缸筒的材料、成份、加工能力的制约，对于缸径越大、行程越大的油缸的制造成本是巨大的，特别是加工长度超过 6 m、油缸外径超过1.2 m(如图2所示)的加载缸更是很难实现♂合我们多年的研究及实践经验，可以用单向双头油缸来代替(如图3所示)。此法可共用同-活塞杆且缸筒长度减小-半，可极大降低缸筒的材料及加工难度。亦可采用 2个相同的油缸前后抵连在-起实现 2个行程的叠加(如图4所示)，但此法因增加了2个 自由度需额外增加稳定性措施。

P O图2 单向单头 6 m 油缸图3 单向双头 3 m油缸图4 单向单头 3 m双油缸叠加方案2：可以在试验台移动座上也安装同样加载缸、两端同时加载的方式实现 2个行程的叠加，如此亦可将油缸行程减小到3 m(如图5所示)。

图5 双向单头 3 m 油缸方案 3：考虑行程 3 m油缸的加工难度，又可将其设计为双头型式。如此便可将加载缸的单级行程设计为 1.5 m(如图6所示)。经此法设计后的加载缸的加工难度又会大大降低，但本加载缸型式仍然为单伸缩，如同前述方案-样，仍然会占用有效空间、加大试验台立架的长度。

图 6 双 向双头 1.5 m 油缸方案4：也可将行程 3 m油缸设计为双伸缩型式。

经此法设计后试验台整体框架的长度较之前3个方案可减小 2 X 1.53 m，(如图7所示)。但双伸缩加载缸的加工可能会较复杂。

图7 双向双伸 1.5 m油缸技术难点：当双伸缩油缸主动加载时，因为二级缸腔的压力减孝面积减小，通过其传递出的推力不足-级缸载荷的-半 (如图8所示)。

面积 7c×皤面积曰7c× ；图 8 双伸 缩油缸因此如何解决这个技术难题，使得二级缸在压力不变、缸径不变的前提下产生更大推力，就成为制约本试验台另外-个瓶颈。

2.2 缸径不变、系统压力不变下 多力油缸技术常规情况的油缸推力跟压力与缸径有关 ：F pApwr (如图9所示)。

图9 油缸推力方案 1：同向套缸(如图 10所示)，此时加载缸向鼋睁～龟串2013年第8期 液压与气动 73DOI：10.1 1832/j.issn.1000-4858.2013.08.019超越离合器综合性能试验台液压系统设计朱 林，石光林，石学堂Design of Hydraulic System for Overrunning Clutch ComprehensivePerformance Test StandZHU Lin，SHI Guang-lin，SHI Xue-tang(广西工学院 机械工程系，广西 柳州 545006)摘 要：超越离合器是装载机的重要传动部件，对整机性能具有较大影响。因此超越离合器综合性能试验台的推出为工程机械行业的进-步发展增添了动力。在超越离合器综合性能试验台中，最为重要的就是其液压系统。分析了超越离合器综合性能试验台液压系统的设计要求与难点，提出了设计方案，有效地解决了-此问题，使试验台具有精度高、结构紧凑、操作使用方便、维护简易等优点。

关键词 ：超越 离合器；试验 台；加载 系统 ；驱动 系统中图分类号：TH137 文献标志码：B 文章编号：1000-4858(2013)08-0073-03引言目前国内装载机普遍采用二前-后的行星式动力换挡变速器和双涡轮变矩器，作为双涡轮变矩器变速器组成中的重要部件，超越离合器使用寿命短、可靠性差-直是行业倍感棘手的问题。由于受载和工作环境的复杂性，很难查阅到关于超越离合器具体的综合性能信息。因此，如何检测其运转过程中的各种性能并得到相应试验数据，进而对其进行可靠性评估和进-步优化设计，尤显重要 。

由于试验台需要模拟超越离合器的复杂工况，因此对其液压系统的设计提出了要求。该试验台液压系统不仅需要能够完成加载和驱动的动作，而且要满足大流量、高精度、高温油路的要求。

1 设计要求与难点1.1 设计要 求超越离合器在工作中由变矩器传来的力矩驱动，但在运转过程中也会受到振动等影响。所以试验台进收稿 日期 ：2013-02-27基金项 目：广西科技开发项 目(桂科攻 1114002-10C)；广西研究生教育创新计划资助项 目(2012105940802 M03)；广西 自然科学基金项 目(2011GXNSFF018004)；广西重点实验室建设项 目(13051.38)作者简介 ：朱林(1989- )，男 ，江苏扬州人，硕士研究生，研究方向为结构设计与先进制造技术。

(2)通过缸中套缸”技术的研究，可以完全解决双伸缩油缸的二级缸推力不足的难题，实现行程加倍的同时，推力不降低。并且节收间、节省动力、降低成本、增加推力的突出优点使本技术可广泛应用于系统压力不变、长行程、高阻力、主动加载的其他行业的油缸上，特别是 目前倍受空间制约的高阻力液压支架上；(3)加载缸行程末端时导向套部件保护技术的应用完全可以避免对导向套部件的破坏。