拉压式磨合试验台结构设计

石国玲

（西安燎原液压有限责任公司，陕西城固723200）

0 引 言

在油气混合型的缓冲液压元件制造交付使用前，为了改善各运动配合接触工作表面的状况，扩大和改善运动配合的实际接触面积，以形成正常的工作表面，使零件摩擦表面做好承受使用载荷的表面准备。通过在近似工作使用条件下的磨合试验来提高零件摩擦表面的质量，以及检验配合间隙、装配技术质量，检查各结合面处是否漏油，以便提前发现隐患及时排除。这就需要由专业的设备提供要求的外载荷及运动。

目前许多单位使用的拉压式磨合试验设备仅能够提供简单的模拟运动，记录试验次数，不能精确地控制单位时间内的试验次数，不能检测力值及压力变化，甚至不能调节压力，一台检测设备只能对应检测一项被试产品，不具备通用性。为此本文研究了自动化程度较高的拉压式磨合试验台，它不但可以调节和检测试验压力、速度、施加载荷等多项参数，而且只要在测试台架行程及安装使用范围内的产品均可进行测试检测。

1 试验台功能

该拉压式磨合试验台用于为油气混合型的缓冲液压元件的往复运动磨合试验提供外载荷，检测试验压力、试验速度。

2 设计原理简述

1）将被试产品固定在试验型架上，通过施加要求的外载荷压缩产品往复运动，施加的载荷是通过控制加载缸来实现，由拉压力负荷传感器与压力显示仪来显示当前压力值；2）产品的运动速度是通过调节加载缸输入压力来实现的，通过调节节流阀控制流量以满足磨合运行速度；3）产品的运动行程通过加载缸内安装的位移传感器控制，同时依据设定的零位及行程，控制换向阀换向并记录运动次数。

3 结构简介

3.1 设计液压原理（如图1）

图1 试验台液压原理图

3.2 主要部件设计

磨合试验台由加载型架、加载缸、液压系统、电气系统等组成，与夹具配合使用。

3.2.1 加载型架

加载型架包括型架主体、滑动导柱、加载油缸及相关安装夹具等，其功能为完成被试件的机械支承与悬挂安装，实现相关试验功能，并检测被试件相关参数。

型架主体主要包括安装座、滑动导柱、上支架、下支架，安装座采用框架式结构，由20～40 mm 的A3 钢板焊接组成，安装板采用打地脚螺栓混凝土灌浇的方式安装到地面。用于加载缸安装与固定。

图2 磨合试验台外形示意图

采用2 根滑动导柱（左右各1 根），由连接座、立柱、法兰座焊接组成，立柱采用45钢管料表面镀铬，保证型架有足够的强度，其中一根铆装钢卷尺，方便调节限位行程开关。

加载油缸（依据被试产品试验载荷设计加载油缸）用于实现给被试产品施加载荷。缸内装有位移传感器，控制油缸行程并通过设定零位及行程控制换向及计数。

3.2.2 液压系统

该液压系统由控制元件、执行元件、辅助元件等部分组成。液压系统主要由阀块组件、连接软管等组成。其中阀块组件由1 件比例减压阀、1 件液控单向阀、1 件电磁换向阀、1 件节流阀、1 件阀块及若干接头组成，与加载油缸连接。

液压系统动力源来源由加载泵站提供，可实现加载油缸动作，操作油缸的伸出、缩回及换向，能够对油缸压力和流量进行操作。可由该系统的比例减压阀设定。油泵压力口输出油液，经比例减压阀、节流阀后进入三位四通电液换向阀DFa、DFb。此时液控单向反向截止，当电液阀在中位时，使加载缸活塞杆停止在手动或自动的任何位置。

自动磨合时，调整油泵的流量，可以调整磨合速度，为了控制加载缸在活塞杆收回时的速度，可以调整比例阀1 的遮盖量，通过控制加载缸的回油口的开度，使磨合试验过程中缓冲支柱柱塞的伸出速度控制在合适的范围内，应使其支柱柱塞缓慢伸出，不能产生机械和液压冲击。与溢流阀并联一蓄能器，用于吸收电液阀的换向冲击；在电液换向阀两出口均有单向调速阀，以调整磨合运动的速度。

磨合速度的计算公式为V=LS/T。其中：V 为磨合速度，mm/s；L 为磨合行程，mm；S 为磨合次数；T 为磨合时间，s。

由于该液压系统流量大，如果选用硬导管连接，其弯曲半径将大于R80，导致弯管困难、体积庞大，安装工艺性差。因此，该液压系统的连接采用液压集成阀块，将单向阀、节流阀，电磁阀、比例减压阀7 个大通径的液压阀全部集成在一起，外部用液压软管连接，安装连接方便可靠，连接仍为硬导管。

磨合载荷的计算公式为：F压＝P1S1；F拉＝P2S2。其中：F压为压载荷，N；S1为加载缸有杆腔面积，m2；F拉为拉载荷，N；S2为加载缸无杆腔面积，m2。

3.2.3 电气测控系统

如图3 所示，本电气系统分为主系统和控制系统两部分，主系统用于控制电动机的启动、停止，控制系统用于操纵液压系统电液阀的换向功能，有手动和自动两种控制方式，用转换开关进行切换。

图3 电气原理图

手动控制的功能要求是：调整加载缸活塞杆的位置；不计数、不计时；在行程两端点处均应能切断运动；在手动控制状态下，活塞杆在任何位置应能立即手动停止；手动控制主要用来调试设备、调整行程开关位置，拆装被试产品时调整活塞杆位置等。

自动控制功能要求是：自动换向磨合；每磨合一次，记录磨合过程时间，同步记录磨合次数；在行程两端点处均应能切换运动方向，应能区分第一次磨合计时起点和磨合结束不需计时的停止位置，并分别用不同的逻辑电路来实现；自动时，可手动停机不停泵等。

自动循环采用了行程的上、下位来调节切换时间，当移动横梁靠近行程两端时控制电液阀换向，记数器记录一次换向次数；试验次数达到设定次数时，计数器切断电液阀，试验停止。与上下端各并联了一个行程开关作为备件，起到安全保护的作用。

控制柜采用型材焊接成框架结构，主要用于安装各种指示灯和按扭，控制柜的前面板上开有门，便于进行安装各种电气元件和维护。操纵台的面板上安装有操作开关、操控界面显示器。集成块上安装有单向阀、节流阀，电磁阀、比例减压阀共7 个元件。

图4 琴式操作台磨合试验台操控界面

4 使用方法

1)将被试缓冲支柱在该试验台加载机架上用安装夹具正确连接；2)参照加载机架导柱上的行程标尺，确定接近开关的安装位置，使导向横梁上的动触片在行程终点处能够有效触发该接近开关；3)打开电源总开关；4)将被试产品的行程初始端设定为零位，按下“零位”开关，在系统界面中输入被试产品试验行程；5)将界面中设定在规定的试验循环次数；按下复位开关给计数器清零；6)将转换开关换到“手动”位；7)按下“启动”键；8)进行测试试验，调节系统压力，保证试验要求的速度；9)将转换开关换到“自动”位，开始磨合；10)当磨合次数达到设定次数时，电液阀回到中位，停止试验；11)卸掉油压；12)点击操作界面中的“停止”按钮；关闭“电源总开关”；13)拆除被试缓冲支柱，磨合试验结束。

需要注意的是：1)自动磨合试验中，如果需要停试验，可将点击操作界面中的“暂停”按键；2)手动操作支柱压缩或伸出到达接近开关1 或2 时，须将转换开关ZK 先换到“停止”位，再换到“手动”或“自动”位，就可以继续试验；3)在安装被试产品时，需要手动控制加载缸活塞杆慢速伸出。

5 结 语

该类型的磨合试验台已由我公司生产两台，应用在油气混合式液压元件加载磨合试验过程中，能很好地满足产品出厂前的试验检测要求。