模拟震动试验台的液压源选用

谢恩昕

（天水华天机械有限公司 研究中心，甘肃 天水 741000）

0 概述

随着科学技术的不断发展，对大型试验系统的动力源要求在提高。 4m×4m模拟震动试验台液压源的主要技术参数为：

额定负载流量：660 L/min

额定工作压力：21MPa

油箱容量：2500 L

液压油的最高温度≤55°C

为了满足模拟震动试验台液压源技术要求，笔者对国内外4 种液压源及其布局作了详细对比，择优选出型号为Y662 的液压源作为模拟震动试验台的供给动力源。

1 模拟震动试验台液压源的选用

1.1 国内外4 种同类产品技术参数比较

国内外4 种同类产品技术参数比较见表1。

1.2 国内外4 种液压源原理比较

国内外4 种液压源原理比较见图1，图 2，图 3，图 4。

从以上4 种液压源的原理图可以看到：

表1

(1)德国 SCHENCK PP3503 型液压源没设前置泵， 美国 MTS 506.71 与Y400 设前置泵（螺杆泵）。

（2）美国 MTS 506.71 与 Y400 由于设置了螺杆泵，用它吸油给主泵，可提高主泵的容积效率， 在相同流量输出时，配备主泵的电机功率可减小些。

（3） 美国 MTS 506.71 的吸油路设散热器， 可以保证主泵正常的工作温度。

（4）美国 MTS 506.71 与 Y662 在主泵吸油路上有低压滤油器，可以提高油的清洁度，从而提高主泵的寿命。

（5） 美 国 MTS 506.71 与 Y400、Y662 液压源冷却器安装在回油路上，背压较大， 为了使单位时间回油量不变，需加大回油管路通径。

1.3 油源总体布局

Y400 液压源、MTS 506.71、 德国SCHENCK PP3503 总体布置图见图5，Y662 总体布置图见图6。

从以上布局图可以得到：

（1） MTS 506.71 布局更为合理，结构紧凑，外型美观大方、占地面积小。

（2）Y662 液压源采用组合式油源，便于安装、维修。

图5

比较4 种液压源和两种布局方案，本文选择Y662 液压源作为模拟震动台的液压源。

2 模拟震动试验台液压源工作过程

本液压源由 2 台 250 L/min 和 1 台160 L/min 油泵电机组组成， 工作时可根据主机的需要选用开启相应的油泵电机组。 其工作过程为：启动电机、电机的输出轴与油泵相连接，带动油泵斜盘使油泵柱塞做往复运动，经过自闭式吸油滤油器吸取油箱内的液压油，通过泵体输出高压油，经过管路进入油路分配器，高压油首先进入安装在油路分配器上的单向阀（单向阀的主要用途为防止液压油回流，使电机反转）、高压吸油滤油器、压力表、蓄能器、溢流阀（安全阀）、电液比例溢流阀，通过电液比例溢流阀的控制，经由管路提供给系统所需要的压力油。系统的回油进入油路分配器，经过安装在油路分配器上的回油滤油器，进入回油冷却器，油液流回油箱。

3 模拟震动试验台液压源组成和元件的选择

图6

3.1 油箱设计

(1)油箱主要由箱体、油箱盖、连通管等组成， 油箱上安装有电接点温度计、电接点压力表、空气滤清器、液位计、回油冷却器、自闭式吸油滤油器及油路分配器，油箱下方有放油阀，箱体由复合钢板焊接而成，内表面为不锈钢板，外表面为A3 板。 油路分配器上安装有单向阀、高压油滤油器、油路开关、压力表、回油滤油器、比例溢流阀、蓄能器等。

（2） 油箱上安装有电接点温度计，可测量油箱的温度，当油箱内油温超过设定温度时，电器实施保护，使油泵停止工作。

（3）在油箱中安装有过滤网，使系统回油中的杂质与油泵的吸油分离，以延长油泵的使用寿命。

（4）油箱上安装有液位计，以便观察油液面的高低，当液面低于规定要求时，需适量补充液压油。

3.2 油箱容积选取

参照设计规范，油箱的容积应按油泵流量的3～5 倍选取，该液压源油泵的流量为600 L/min，Y662 液压源的油箱容积设计为2500 L。

油箱上安装有自闭式吸油滤油器，以确保油泵正常工作，其自闭式吸油滤油器具有关闭油路的功能，便于定期更换滤芯，清理油箱。

3.3 主要器件

（1） 手动变量柱塞泵：250SCY14-1B（2 台），160SCY14-1B（1 台）；

（2）滤油器；

（3）CLG3-10 冷却器；

（4）FYD050-32B 电滋溢流阀。

4 震动试验台液压源(Y662 型液压源)相关参数的计算

4.1 电机功率的计算

式中 N1——功率，kW

P ——压力，MPa

Q——流量，L/min

取 P=21 MPa，Q=250 L/min， η=0.85，则 N1=102.9 kW

取 P=21 MPa，Q=160 L/min，0.85，则N1=65.9 kW

根据N1=102.9 kW，N1=65.9 kW，选Y315L-6 电机 (110 kW)2 个，Y315S-6电机(75 kW)1 个。

4.2 蓄能器容积计算

本油源的蓄能器主要吸收泵的脉动作用，根据机械设计手册公式

式中 AKL——柱塞泵的每一个柱塞从吸入到排出油的体积

P1——最高工作压力

P2——最低工作压力

P0——充气压力

N——指数(等温时取1，绝热时取1.4)

轴向柱塞泵的柱塞有7 个，配用电机 1000 转/分。

取 P1=22 MPa，P2=21.8 MPa，P0=22×0.5=11 MPa

当 n=1 时，V0=0.46 L

当 n=1.4 时，V0=0.51 L

参考Y400 液压源，确定本油源蓄能器容量为6.3×3 L。

4.3 管路计算

根据液压传动设计手册

式中 d——吸油管道直径，mm

Q——流量，L/min

U——管道流速，m/s

Q=600 L/min， 推荐的吸油管道U≤1.5-2.5 m/s，取 U=2m/s，计算得 d吸=80.1mm，取 d吸=80mm；

推荐的压力管道 U≤3-6 m/s，取U=5m/s，计算得 d压力=50.7mm， 取 d压力=55mm。

推荐的回油管道U≤1.5-2.5 m/s，取U=2m/s，计算得 d回油=79mm，取 d回油=80 mm。

5 结束语

通过对国内外的4 种液压源及其布局的比较，选用Y662 型液压源作为模拟震动试验台的液压动力源。该液压源具有额定负载流量大、额定工作压力较小、油箱的容量大的特点，安装、维修方便，可根据主机的需要随意组合。

[1]章宏甲，黄谊 等.液压传动[M].北京：机械工业出版社，1997，65－123.

[2]陈奎生.液压与气压传动[M].武汉：武汉理工大学出版社，2001，154－181

[3]章宏甲.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，38－251.

[4]成大先.机械设计手册（第四版）[M].北京：化学工业出版社，2002 第一卷，55 －150.

[5]机械设计手册 编委会. 液压传动与控制[M]. 北京： 机械工业出版社，2007， 10－160，182－220，243－450.