一种液压阀件维修检测台的设计与实现

王艳华，吴 松，黄 兴，张益华，李世龙

(1.海军潜艇学院，山东 青岛 266199；2.海军92196部队，山东 青岛 266011；3.海军92730部队，海南 三亚 572016)

液压传动和控制技术在现代船舶上的广泛应用，使船舶的自动化程度不断提高[1]。但随着液压系统工作时间的延长，系统和设备的故障也越来越多，给液压设备的使用和管理人员的工作带来一些不利影响[2-3]。液压系统中存在大量的阀件如截止阀、球阀、蝶阀、换向阀等，随着工作时间延长，可能会发生漏泄、无法开关、无法换向等问题，需要管理人员进行维修[4]。为提高管理人员的维修能力，设计一种开关/换向阀件维修检测台以检验阀件维修效果[5]，并将其投入工作实践。

1 检测台功能

检测台的设置条件为：阀件的耐压测试压力不低于20 MPa；额定流量8 L/min。根据液压系统工作压力、系统阀件类型和维修训练需求，检测台主要用于测试以下阀件的耐压与密封性：DN15～DN50多通径截止阀、球阀、蝶阀，以及DN10～DN32多通径换向阀。

2 检测台液压系统设计

针对液压系统阀件的维修检测试验要求，确定液压系统设计方案：采用模块化、集成化的设计理念，主要包括被试阀件的系统回路、安全溢流回路、液压油源和换向控制阀块4部分，其组成和工作原理如图1所示。

1-液压油箱；2-液位液温计；3-空气滤清器；4-液压泵；5-安全溢流阀块；6-电磁换向阀；7-开关阀件测试块(预留多通径连接块)；8-阀件测试接头；9-换向阀测试块(预留多通径连接块)；10-换向控制油路块；11-吸油滤器；12-截止阀图1 检测台液压系统原理简图

检测台液压系统为一个不带蓄能器的开式液压系统。油箱作为系统中液压油的存储设备，液压泵作为检测台的压力源，它们共同构成了液压系统的液压油源。

为完成检测台对各类阀件的耐压检测，同时保证液压系统和检测台的安全，专门设置安全溢流阀块，通过管路与系统和油箱连接，形成安全溢流回路，在系统压力超过设定值时使液压油回至油箱。

根据各类阀件的控制功能和结构特征可以确定：截止阀、球阀和蝶阀可共用1套测试系统和相应阀端接口，而换向阀应单独设置1套系统和阀端接口。因此，为实现检测功能，针对截止阀、球阀和蝶阀设置1套液压系统回路，并设置1套DN15～DN50的变径测试块作为阀端接口；针对换向阀设置1套液压系统回路，并设置1套DN10～DN32多通径变径测试块作为阀端接口。

根据测试需要，为实现分别向2套测试系统回路供油，专门设置1套换向控制阀块。

3 检测台外形设计

3.1 外形尺寸设计

1)根据待检阀件设计工作部位尺寸。待检阀件有2类：一类是DN15～DN50多通径截止阀、球阀和蝶阀，另一类是DN10～DN32多通径换向阀。根据检测功能需要，这2类阀件分别设置检测区域。这2类阀件的外形尺寸所需空间的平面尺寸约为500 mm×400 mm，故考虑到操作空间需求，2部分检测台工作部位的平面尺寸均可设计为600 mm×500 mm。

2)根据选用的液压元件设计外形尺寸。检测功能要求液压元件的工作压力较高，不低于20 MPa；但工作时的液压油流量要求却不大，仅为8 L/min。因此，系统中的液压泵、过滤器、阀块、控制阀等元器件的耐压要高而外形尺寸要尽量小。拟选用5MCY14-1B型柱塞泵、Y132M1-65B型电动机、WU-25X180-J型吸油滤器、YJZQ-J10W型球阀、4WE6G61/CG24Z型换向阀等元器件，并定制溢流阀块和接口转换块。

同时，考虑到检测台连续工作时间不超过2 h，液压油的温升不会太高，故油箱尺寸亦可尽量减小，容积拟定为180 L，其长×宽×高尺寸为：600 mm×500 mm×600 mm。

3)根据操作空间需求设计外形尺寸。检测台放置于液压系统操作和维修的实验室，实验室进出门口尺寸和室内操作空间有限，故检测台外形尺寸应满足实验室进出需求和操作空间要求。

综上考虑，检测台的外形尺寸如下：最大长度≤1 300 mm；最大宽度≤700 mm；最大高度≤1 550 mm。

3.2 移动需求设计

实验室设备众多、空间有限。为尽量少占用空间和方便使用，使用检测台时，可将其移出并放置于操作训练位置，停止使用时可将其移走。为此，检测台底部设置4～6只带刹车的万向轮。

3.3 整体布局设计

1)上半部分设计。检测台上半部分为操作显示区域，主体结构为支架—平板式。主要包括阀件检测区域、仪表显示区域、控制与显示面板区域、系统调压区域、系统管路与阀件布置区域和照明区域6部分，如图2所示。

图2 检测台上半部分布局简图

(1)阀件检测区域。水平布置。设置一个操作平台，分左右2部分：左侧为截止阀、球阀和蝶阀等开关阀件检测区，右侧为换向阀件检测区。为检测不同通径的阀件，每个检测区均设置有不同通径的阀端接口转换块或接口。为便于收集操作过程中漏出的液压油，操作平台设有若干直径为5 mm的小孔，并在平台下方设置集油槽和集油池。为进一步拓展检测台功能以适应后续教学需要，专门预留有相应接口。

(2)仪表显示区域。布置在立板右上部分，共设置3块仪表，分别显示系统压力和2个检测区域供油压力。为便于更换仪表，每块仪表下方设置1个仪表阀。

(3)控制与显示面板区域。布置在立板左上部分，主要包括液压泵的启停控制与显示、换向阀选择控制、照明控制及系统超压报警等内容。

(4)系统调压区域。布置在立板中间区域下部，设置一个手动调压阀块，用于调节系统供油压力大小。

(5)系统管路与阀件布置区域。布置在立板背面，主要设置检测台液压油管路、换向阀和手动球阀等相应的控制阀件。

(6)照明区域。布置在立板的顶端。在立板顶端设置一块平板，并在平板上设置2只照明灯，需要时可为检测台提供照明。

2)下半部分设计。下半部分为油箱、液压泵、安全溢流阀块等主要元器件布置区域，主体结构为箱体式。

(1)油箱。油箱靠右侧布置，外部设有油温-液位计和检查口，内部设置吸油滤器，下部设置一个放油阀，底部设置一个排污阀。

(2)液压泵。液压泵机组靠左侧布置。为使液压泵吸油顺畅，将其布置在底板上，其吸油口位置低于油箱液位。

(3)安全溢流阀块。布置在油箱顶部，与系统调压阀块共同作用，保证系统的供油压力和系统安全。

4 结束语

将检测台投入教学训练使用，并根据设计功能逐项进行测试、检验，结果如下。

1)检测台实现了对修后和新生产的截止阀、球阀、蝶阀和换向阀的耐压与密封性检测功能。

2)检测台预留有相应接口，可进一步拓展功能，教学训练适应性好。

3)检测台结构紧凑、合理、经济性好，具有较高的推广价值。