液动执行机构真空注油系统设计及应用研究

郑楚威

（重庆川仪自动化股份有限公司执行器分公司，重庆 401120）

液动执行机构长期运行在高压环境下，油路复杂，密封显得尤其重要，且需要保证执行机构运行精度，注油完成后执行机构容腔中不能有空气，注油需在密闭容腔处于真空环境下进行。因此，设计一套液动执行机构真空注油系统是很有必要的。目前针对真空注油系统的研究很多，张燕雄提出了一种针对变压器真空注油设备的改进方法；郝帅等设计了一款深海液压系统专用注油装置；刘文耀等对电力电容器真空压力注油进行了研究；吴洽对大型变压器真空注油设备进行了研究。现有的注油系统大多针对单一的密闭油路，很少有针对复杂液压油路的注油方法，研究具有一定的局限性。基于此，本文设计开发了一套液动执行机构真空注油系统，系统采用1个加注头，3个真空管、1个回吸管路的方式，1个加注头实现抽真空、加注、回吸等所有工作，3个真空管路（真空管路1、真空管路2和真空管路3）实现抽真空与循环冲洗油路。

1 液动执行机构真空注油系统设计

1.1 现状与需求

目前液动执行机构注油使用的真空注油设备功能不够完善，存在很多的不足。现有的真空注油设备原理如图1。

图1 真空注油设备原理图

对执行机构注油时，先将快换接头1与液动执行机构油箱加注口相连，接通电源，电磁阀3打开，电磁阀4关闭，真空泵5启动，对执行机构容腔抽真空，抽到设定压力值时，电磁阀4打开，电磁阀3关闭，液压油在重力作用下对执行机构进行油液加注。

现有设备缺点：液动执行机构容腔较多，容腔之间有阀阻隔，油压不够时阀位不能完全打开，不能确保完全注满；仅一次抽真空，且仅对单一容腔抽真空，真空不彻底；高位油箱不合理，大型产品，无法形成有效高度差；没有一键操作功能，每工步需人工衔接，不太方便。

1.2 系统设计

针对现状与需求，设计全新真空注油系统，对液动执行机构油缸模块（区域1）、蓄能模块（区域3）、管路模块（区域4）进行抽真空，当液动执行机构容腔真空度达到设定值并保压到指定时间后，系统通过注油枪对执行机构油箱（区域2）进行压力注油，油液首先经液动执行机构容腔从真空管路回到外接油桶，对执行机构容腔进行冲洗，达到指定时间后真空管路阀关闭，注油枪继续对执行机构压力注油，直至液动执行机构容腔注满油，达到设定压力并保压至设定时间后完成加注。由于溶解在油液中的空气会在压力环境下上浮，可以保证执行机构容腔加注完成后油液中没有空气，有效解决执行机构因容腔内空气过多造成的爬行现象，且加注完成后，管路会在设定时间内回吸部分油液，保证管路拔掉后执行机构油口不会漏油。如图2

图2 真空注油系统原理图

系统动作流程：

抽真空：真空泵与电磁阀22通电，开始抽真空，当负压表压力显示≤1KPa时，电磁阀22断电。

注油：电机18与电磁阀23通电，开始注油，当液位计5读数增加时，电磁阀23断电。

系统回油：当液位计5读数≥指定读数时，打开截止阀21，启动电机19，将油气分离器6中油液抽回油箱。

本文设计的真空注油系统，在改善现有注油方式的同时，增加了以下几个功能：

（1）将加注量量化，一次加注量控制在0～50L；

（2）为保护液动执行机构油箱，注油压力控制在0～0.2MPa可调；

（3）注油系统能实现测气密、注油、循环清洁一体化。

2 真空注油设备研发与使用

根据设计的真空注油系统，研制出真空注油设备。真空注油设备主要由真空加注系统、PLC控制系统、电气动力控制系统、气路控制系统、加注枪及管路随行单元等几个部分组成。使用中发现新设计的注油设备操作更简单，加注更方便，加注时间更可控，加注后执行机构稳定性更好，爬行现象得到了很好的解决。设备具备加注监控功能，加注过程全程可视化，加注过程中任一环节不满足设定参数均会报警显示，加注过程更加可控。

3 结语

设计的真空注油系统通过PLC操作系统控制各电气动力部件，依次完成对执行机构一次抽真空，大漏检测，二次抽真空，小漏检测，循环冲洗，定压加注，加注完成后保压，通大气、回吸，将多余的液体回吸至需要的液面，从而完成对液动执行机构的一个加注循环。既保证了执行机构容腔清洁度与气密性，也能完全注满液压油。该系统已经应用于液动执行机构真空注油中。