单柱液压机验收方案设计

李麟，余纬

(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)

液压机由于具有结构简单、工作平稳、噪声较小和易于成形等优点，逐渐成为了工业生产中必不可少的设备，在国民经济各部门获得了广泛的应用。目前液压机主要应用在下列领域:金属薄板件的冲压拉深成形工艺、金属机械零件的压力成形、粉末制品成型、非金属材料的压制成形、木制品的热压成型等。由于液压机具有如此重要的作用，所以许多研究机构都在从事液压机设备的研制与生产。但是，目前对于液压机设备的合格定性研究甚少，众多机构所生产出的液压机没有一个统一的检测方法，这使得新型液压机设备在性能和安全方面存在较多疑惑。基于当前液压机市场急需验收标准这一特点，提出了一整套符合温等静压单柱液压机成型的验收方法。

浏览液压机的相关标准，在验收新生产的液压机设备时，不仅需要在功能上满足设计者初始的要求，同时还得看是否满足以下各标准:锻压机械通用技术条件JB/T 1829-1997、液压机技术条件JB/T 3818-1999、液压机安全技术条件JB 3915-1985、液压机噪声限值JB 9967-1999、粉末制品液压机精度JB/T 3819-2004、机床润滑系统GB/T 6576-2002、金属切削机床液压系统通用技术条件GB/T 23572-2009、机械电气安全机械电气设备第1 部分:通用技术条件GB 5226.1-2008、单柱液压机型式与基本参数JB/T 9958.1-1999 等［1-13］。通过对各标准的分析解读，归纳出了当前液压机在完成验收时需要着重检验的几大项目。

1 电气安全

关于机械设备的通用技术条件需要满足GB5226.1-2008 这一标准［1］。在该标准中，明确规定了所有机械设备必须要做电气三项、急停功能、电击防护、过电流保护等检测。其中电气三项是重中之重，包括绝缘电阻、耐压实验和保护电路连续性实验3 个。

1.1 绝缘电阻试验

机床电气系统绝缘电阻试验具有以下3 种情况:整机测试、动力电路测试和控制电路测试。这3 种测试方法均是在保护接地导线和电源端子间施加DC 500 V 电压，稳定后测量绝缘电阻值。在此案例中，测量仪器使用的是Fluke 公司的1508 绝缘电阻测试仪，它具有测试精度高、反应速度快、使用方便等优点。值得注意的是，在不同电路测试的时候，需要严格按照绝缘电阻测试标准GB/T 26675-2011［2］对各个模块进行短路连接，如在做动力电路时候，需要跳过各个驱动模块，直接短接电缆线到电机。另外，如果用变压器供电，次级变压器的保护连接导线也需要断开;如果测试时遇到电阻很小情况，可以把短路进去的各路都断开，逐路测试，直到电阻变化较大的那一路为止，检测各连接情况。

1.2 保护联结电路的连续性试验

保护联结电路连续性试验主要参考标准GB/T 26679-2011［3］。该试验的主要目的是测试保护联结电路各连接点是否正确连接到接地电路上，将泄漏电流引到大地上，起到保护人体的作用。PE 端子和各保护联结电路部件的有关点之间的每一个保护联结电路的电阻应用取自最大空载电压为24 V(AC 或DC)的独立电源，电流在0.2～10 A 之间进行测量。在实验中最好不要使用PELV 电源，因为这种电源容易产生使人误解的结果。在保护联结电路回路不超过28 m 时，测得的电阻R应不大于表1 示值。

表1 最大的实测电阻

1.3 耐压试验

耐压试验必须在满足绝缘电阻试验的基础上才能进行。液压机电气系统的耐压试验电路由动力电路中的导线、控制元件和执行元件及其接线端子组成，试验电路中电源切断开关、交流接触器都应闭合或者短接输入输出端子。耐压试验的最大试验电压具有两倍的电气设备额定电源电压值或1 000 V，取其中的较大者。试验电压在10 s 内从0 升至到最大值，并保持5 s，如果没有发生击穿现象，则符合要求［4］。另外，外绝缘破坏性放电电压与试验时的大气条件有关，放电电压随空气密度的增加而升高。当相对湿度大于75%时，耐压试验电压的空气密度修正系数由下式确定:

式中:k为试验环境空气密度修正系数，当相对湿度≤75%时，k=1;

p0为标准大气压，p0=101.3 kPa;

p为试验环境大气压，kPa;

t0为标准温度，t0=20 ℃;

t为试验环境温度，℃。

需注意的是:(1)当p/p0之值超出0.9～1.1 的范围时参照有关设备标准;

(2)当修正系数k与1 有很大差别，并且涉及空气间隙和固体绝缘时，由有关设备标准规定必要的试验程序来确保绝缘上施加到规定的电压值。

外绝缘破坏性放电电压与空气密度修正系数成正比，耐压试验的电压值为确定电压值与k之积。

2 液压系统

液压系统是液压机的核心部件，其性能直接关系到整个液压机的性能，所以对液压系统的检查至关重要。通过分析所有与液压机有关的标准，总结出几个液压系统重点监测项目:油箱温度(油液温度和温升)、液压元件性能、滑块的惯性下降值、液压系统清洁度、液压装置耐压试验等［5，7］。

2.1 油箱温度

油箱内的油温(或液压泵入口的油温)最高不应超过60 ℃，且油温不应低于15 ℃。在使用加热器时，其表面耗散功率不得超过0.7 W/cm2。油液的具体温度和温升要求见表2。测温时温度计应尽量靠近吸油口，所用温度计等级不低于1.5 级，量程不大于100 ℃。

表2 油液的具体温度和温升要求 ℃

2.2 液压元件和滑块惯性下降值

对液压元件，要重点检测安全阀、调压阀、保压阀、支撑阀和压力表开关等器件，这些元件的性能直接影响到整个液压系统的工作精度，所以各个重要元件都得单独进行功能测试。检测滑块惯性下降值时，滑块以最大速度下行，操作急停机构，使用快速测位移测量下行数据。检测结果需要满足表3 规定。

表3 滑块惯性下降值要求

2.3 清洁度和耐压实验

清洁度通常以单位体积油液中所含污染物颗粒尺寸大于5 μm 和大于15 μm 的浓度表示。液压系统类型不同，所要求清洁度不一样。由于文中分析的液压系统为200 MPa 高压系统，所以对清洁度要求很高，为17/14。自制液压缸类压力容器还得进行耐压试验，其保压时间不应少于10 min，不得有渗漏、永久变形及损坏。当额定压力小于20 MPa 时，耐压试验压力应为其1.5 倍;当额定压力大于或等于20 MPa时，耐压试验压力应为其1.25 倍。

3 性能试验

3.1 空运转试验

液压机验收的时候需要进行空运转试验，检测各项功能是否正常。起动、停止、运转等检测时，连续进行，不少于3 次，观察液压机是否平稳、可靠。连续空运转试验的时间一般应不少于4 h，其中驱动滑块作全行程连续运转时间一般应不少于2 h，其余时间可做单次全行程运转试验。空运转时，需要检测滑动轴承和滚动轴承的温度和温升，滑动轴承的温升不应超过35 ℃，最高温度不应超过70 ℃;滚动轴承的温升不应超过40 ℃，最高温度不应超过70 ℃。另外，还需要做主电动机功率、噪声声功率级、噪声声压级的测量［9，13］。

3.2 负荷运转和超负荷运转试验

负荷运转试验应在空运转试验合格后进行。并对其公称压力、所需电力、轴承温度变化、噪声等项目进行检测，检测方法与空运转试验方法相同。超负荷试验应与安全阀的调定检验结合进行，超负荷试验压力一般不大于额定压力的1.1 倍，试验不少于3 次，液压机的零部件不得有任何损坏和永久变形。液压系统不得有渗漏及其他不正常现象。

3.3 工作精度和几何精度

对生产效率和制件精度等有特殊要求时，可做工作试验，按照设计参数生产工件，检验是否满足最终要求。按照标准，还得检验整个液压机几何精度，即对工作台上平面及滑块下平面的平面度、滑块下平面对工作台面的平行度、滑块运动轨迹对工作台面的垂直度进行精度测量。对精度要求较高的可以用激光干涉仪或者大理石平尺进行检验［12］。

4 其他

验收液压机时除了要完成上面所论述的几大主要项目外，还有许多其他需要重点检测的内容，如故障环路阻抗、对地泄漏电流、滑块速度、滑块行程、工作台面尺寸、单位能耗、控制系统精度、设备可靠性等。特别是要注意联锁保护、电击防护、机械安全等涉及人身安全方面的检验项目。这些都是直接影响液压机是否符合要求、能否顺利通过验收的重要因素。

5 结束语

提出从电气安全、液压系统和设备性能等方面对液压机进行检查验收，是对某所长期生产实践的总结。检测项目覆盖了几乎整个国家所规定的标准，项目齐全，条理清晰，方案简单易操作，为今后液压机设计人员提供了系统性的依据，有利于液压机市场朝着更加正规、标准的方向发展。

［1］全国工业机械电气系统标准化技术委员会.GB 5226.1-2008 机械电气安全机械电气设备第1 部分:通用技术条件［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［2］全国工业机械电气系统标准化技术委员会.GB/T 26675-2011 机床电气、电子和可编程电子控制系统绝缘电阻试验规范［S］.北京:中国标准出版社，2011.

［3］全国工业机械电气系统标准化技术委员会.GB/T 26679-2011 机床电气、电子和可编程电子控制系统保护联结电路连续性试验规范［S］.北京:中国标准出版社，2011.

［4］全国工业机械电气系统标准化技术委员会.GB/T 26676-2011 机床电气、电子和可编程电子控制系统耐压试验规范［S］.北京:中国标准出版社，2011.

［5］全国锻压机械标准化技术委员会.JB/T 1829-1997 锻压机械通用技术条件［S］.北京:中国标准出版社，1997.

［6］赵钦志.机械电气设备安全标准使用手册［M］.北京:中国标准出版社，2004.

［7］全国锻压机械标准化技术委员会.JB/T3818-1999 液压机技术条件［S］.北京:中国标准出版社，2004.

［8］全国金属切削机床标准化技术委员会.GB/T 23572-2009 金属切削机床液压系统通用技术条件［S］.北京:中国标准出版社，2999.

［9］全国锻压机械标准化技术委员会.JB/T 9958.1-1999 单柱液压机型式与基本参数［S］.北京:中国标准出版社，1999.

［10］中国机械工业联合会.GB/T 6576-2002 机床润滑系统［S］.北京:中国标准出版社，2002.

［11］机械工业部济南铸造锻压机械研究所.JB 3915-1985液压机安全技术条件［S］.北京:中国标准出版社，1985.

［12］JB/T 3819-2014 粉末制品液压机精度［S］.北京:机械工业出版社，2014.

［13］JB 9967-1999 液压机噪声限值［S］.北京:中国标准出版社，1999.