探析液压传动工作介质抗磨性试验台设计

【摘 要】液压传动的主要特点就是功率质量比大、操纵控制方便，因此被广泛应用于日常生活和工业生产等领域。本论文针对目前传统液压传动工作介质抗磨性试验台存在问题，分析设计了液压传动综合试验台，该试验台在以传统方式完成传统实验项目的基础上，增加了液压传动工作介质抗磨性。达到了液压试验台改进目的。

【关键词】液压传动；试验台

液压传动技术是一种在工业中应用较普遍的一种传动技术，与机械传动和电气传动相比，它有自己独特的优点。然而，虽然着科技的发展，液压系统工作压力的不断提高和新型液压传动工作介质的不断应用，传统液压油抗磨性试验台已不能满足液压传动技术快速发展需要。

一、液压传动的基本原理

（一）液压传动系统的组成：主要由动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等5部分组成。

（二）液压传动系统的工作原理。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和同转运动。

（三）液压传动系统的优点：1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%一20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；2）能在给定范围内平稳地自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2 000（一般为1：100） ； 3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情沉下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表而间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；6）操纵控制简便，自动化程度高；为容易实现过载保护；7）液压元件实现了标准化、系列化、通用化于设计、制造和}使用。

（四）液压传动系统的运用。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，由于其具备诸多优点因而应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；船舶用的甲板起重机械（纹车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等。

二、液压传动介质的用途实例

如果从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、18世纪英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动已有二百多年的历史。随着科学技术的不断发展，各行各业对传动技术有了不断的需求。特别是在第二次世界大战期间，由于军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备，而液压传动技术适应了这一要求，所以使液压传动技术获得了发展，在战后的50年代中，液压传动技术迅速地转向其它各个部门，并得到了广泛的应用。

三、液压传动介质在工作过程中产生的摩擦磨损危害

（一）在摩擦磨损过程中系统能量损耗，不仅降低了能源利用率，这些损耗的能量转换成热量致使系统的工作介质温度很快升高，一旦超出其工作温度范围其封件的老化、损坏，丧失密封能力，最后导致故障的发生。

（二）导致运动副間隙尺寸的改变，增加泄露，系统的效率降低并且会产生新的磨损颗粒，从而导致元件磨损加剧性能下降。

（三）液压工作介质与元件摩擦磨损过程中会产生颗粒，当其进入油液中，即混入杂质和污物，当被污染的液压介质进入泵、马达和阀内配合间隙时，堵塞阀的间隙和孔口，最终导致元件性能下降以至失效，另外还会划伤和破坏配合表面的精度和粗糙度，造成液压元件泄漏和温升，严重时元件失效。当大颗粒污染物（直径超过1 OOum）进入元件会妨碍元件表面的相对运动直至元件卡死从而造成损害。

（四）在液压系统中，元件磨损会使系统运行不稳定而产生噪音。

（五）液压元件的磨损不仅降低了其工作可靠性和使用寿命，也大大增加了系统的成本。

通过以上分析，液压传动工作介质抗磨性研究的目的是为了减少摩擦磨损对液压系统造成的危害，其意义就是能够有效提高液压系统的工作效率，减少能源消耗，延长液压元件及系统的使用寿命。

四、解决方案

（一）试验台选用HVQ20叶片泵，工作压力达到40 MPa为高压抗磨性试验台，并且试验台液压系统的设计和元件的选型充分考虑了多种液压传动工作介质的工作特性，适用于矿物油基介质、水基介质等多种液压工作介质，具有广泛的适用性。

（二）液压泵压力加载选用由计算机控制的比例溢流阀，能够实现恒压加载和循环脉动压力加载，加载精度高，波动小，加载准确，可靠平稳。

（三）试验台数据采集系统采用工控机、传感器和数据采集仪的测控模式，实现了测控的自动化，减少了人为因素的影响，大大提高了测控的速度和精度。

（四）试验台选用工控机作为主机，具有存储、运算速度快、抗干扰能力强等特点，能够满足试验过程中多种环境。试验系统选用的传感器具有数字显示和变送功能，输出4-20mA标准电流信号，在数据采集过程中省略了二次仪表，提高了传感器数据传输过程中的抗干扰能力。

小结

关于液压传动工作介质抗磨性试验台结构的总体规划设计，试验台元件的采购、制造、安装和调试还有待进行。试验台可对多种液压传动工作介质在不同的压力下进行抗磨性试验，在已有抗磨性评价机制下可得出相关结论，但需要更换试验泵，试验时间长，针对液压传动工作介质抗磨性的评价机制需要进一步逐步探索和完善。

作者简介：李双文（1982-），男，汉族，南华大学研究生，衡阳技师学院模具系讲师，主要从事液压传动、数控机床方面科研、教学工作。

参考文献：

[1]朱玉强，郝文超，崔静波.液压油的分类与选用[J].科技资讯，2011.

[2]贾伟亮.液压传动工作介质抗磨性试验台设计与研究[D].昆明理工大学，2012.