液压管路瞬态压力脉动测试平台研制

韩秋峰 唐杰 樊俊博 汤晋锴 王科宏

摘 要：液压管路中压力和流量的瞬态脉动不可避免，液压脉动会降低液压元件及系统的性能，对整个液压系统的正常工作有较大的影响。本文设计了一种液压管路瞬态压力测试台，对液压瞬态脉动过程分析，为液压管路的瞬态压力脉动分析提供实验依据。

关键词：液压;脉动;压力;流量

液压系统在工作过程中，当管道中发生阀门的快速开关，泵的启停均会导致管道内的流动状态发生急剧变化，在管路中发生压力和流里的瞬态脉动过程。管路瞬态使管道中的压力有很大的升降，降低液压系统的整体性能。本文设计一种液压管路瞬态压力测试台，对液压瞬态脉动过程分析，为液压管路的瞬态压力脉动分析提供实验依据，为飞机等机械上控制液压管路振动提供实验基础。

1 脉冲液压回路设计

液压管路瞬态压力脉动测试平台液压回路如图1所示，利用不同情形下液体经过管路时的波动会对管道壁产生一定的脉冲波从而判断液体的种类及液体流动的状态。在液体流动的过程中，对管壁有压力作用，传感器收集压力信息并传输到数据终端对此与数据库的液压数据作一次比较，并在显示器上显示出来，控制程序实时监控脉动状态。

液压部分为测试台提供动力、清洁度优于NAS6级的液压油。通过改变液压部分的相关参数，可模拟产生流量、压力脉动，以测试其对管件的影响。图1所示液压系统用于检测管路在压力及流量出现波动时的工作状态。其具体检测方法如下：

①启动电机1，油泵2从油箱吸油经过高压滤油器3，单向阀4进入主管路。

②当溢流阀YV1，比例阀YV2，YV3全断电时，油泵出油经电磁溢流阀9溢流回油箱，此时系统为卸荷状态。

③使YV1带电（关闭卸荷通路），YV2及YV3断电，系统开始建立压力，通过调节电磁溢流阀手柄调节系统压力达到要求，额定压力22MPa，通过激振锤作用，进行管路固有特性测试。

④使YV1交替带电、断电，使系统压力不断在高、低压之间切换，从而使系统输出油的压力值再高低压间切换，模拟压力脉动测试。其测试数值通过系统中的压力传感器以4-20ma的电流输出至电控系统，从而进行检测。以上为管路中的压力脉动检测。

⑤系统中的11.1及11.2为比例阀，可通过输入的电压（0-24V）产生不同的开度，使通过的流量发生变化，产生流量波动的效果。使YV1带电，通过调节YV2及YV3供电电压，使被测件流过不同流量的液压油，进行流量脉动测试。YV3为被测管路通过流量控制阀，YV2为旁路分流控制阀，二者相互配合产生不同流量，并通过流量传感器输出不同的电流至电控系统以检测实际的流量值。

2 软件系统设计

激振設备可对被测管件产生一定功率和频率的激振，通过压力流量传感器和振动测试传感器及数据采集系统对实验数据进行采集，能够自动绘制各种特性曲线并完成数据的处理和存储。本项目采用组态王控制软件，串口通讯设置如图2所示，主界面如图3所示。

主界面中标注了被测管件、溢流阀、比例阀、截止阀、传感器、冷却风机等元件的位置关系，也是最基础的逻辑框图。测试平台控制界面如图4所示。

从油箱吸油经过高压滤油器3，单向阀4进入主管路。然后有四种状态选择：①卸荷状态：溢流阀vt1、比例阀vt2、vt3全断电，油泵出油经电磁溢流阀9溢流回油箱。②管路固有特性测试：vt1带电（关闭卸荷通路），vt2及vt3断电，系统开始建立压力，通过调节电磁溢流阀手柄调节系统压力达到要求，额定压力22MPa，通过激振锤作用，进行管路固有特性测试。③管路压力脉动检测：vt1交替带电、断电，使系统压力不断在高、低压之间切换，从而使系统输出油的压力值再高低压间切换，模拟压力脉动测试。其测试数值通过系统中的压力传感器以4-20MA的电流输出至电控系统，从而进行检测。④系统中的两个比例阀，可通过输入的电压（0-24V）产生不同的开度，使通过的流量发生变化，产生流量波动的效果。使vt1带电，通过调节vt2及vt3供电电压，使被测件流过不同流量的液压油，进行流量脉动测试。vt3为被测管路通过流量控制阀，vt2为旁路分流控制阀，二者相互配合产生不同流量，并通过流量传感器输出不同的电流至电控系统以检测实际的流量值。

图像中，管路油的流动用绿色指示灯连接而成，比例阀的填充程度表示其张开的大小，溢流阀的通断通过红绿指示灯表示。根据本界面，可以清晰直观的看出管路中油的流动情况以及各个阀门的状态。

3 总结

飞机的固有特性和动态特性试验，流体参数对管路的流动耦合振动特性的试验研究。测试台通过振动测试传感器及数据采集系统对实验数据进行采集，能够自动绘制各种特性曲线并完成数据的处理和存储、报告生成、打印测试结果等工作。这套装置能够完备地对飞机的管道情况对机务人员进行汇报，及时发现管路问题，这对航空安全及有意义。

作者简介：韩秋峰，山东菏泽人，电气工程及其自动化专业，从事电气控制技术研究。