微型液压元件流阻试验台设计

吴 冰，孙灿兴，渠立鹏

（上海海岳液压机电工程有限公司，上海 200031）

0 引言

由于微型液压元件具有体积小、重量轻等优点，以飞机液压和燃油控制系统、加工工具为例，均使用微型节流阀。该节流阀具有体积小、强度高、低流阻和易拆卸等特点，并有内置滤网保护。

国内目前完全依赖国外进口，因此急需开展以微型节流阀为代表的微型阀国产化研制工作。微型阀性能试验主要包括：流阻试验、流量试验及耐压试验。笔者以此为试验目标，完成了国内首个水介质流阻试验台研制。

1 流阻基本定义

用流阻（Lohm）系统来定义和度量流体流动阻力。

流阻定义为在27℃，压差为0.172 MPa，在流体为水的情况下，1 Lohm的流阻允许的流量为100 gal/min，如式（1）。

式中：Q为流量，gal/min。

2 流阻试验台技术参数与项目

1）试验台技术参数

额定流量：16 L/min；系统压力：1.2 MPa；压力控制精度：0.25%F.S.；流量测试精度：0.5%F.S.；过滤精度：10 μm；工作介质：水；工作温度：10～40 ℃。

2）试验项目

测试压差小于0.172 MPa，记录流量计显示的阻值。

3 流阻试验台系统设计

以流阻定义为依据，根据试验台技术参数进行试验台原理设计。

3.1 试验台原理

3.1.1 工作原理流阻试验台原理如图1所示。

图1 流阻试验台原理图

装上被试阀工装后，多级离心泵配合蓄能器提供水源，通过控制针阀的开口大小来标定压差至0.172 MPa（测试条件），记录此时流量计显示的阻值。与此同时，比较进口阀和自主研制阀的阻值，以此为基础改进自主研制阀。

3.1.2 试验台组成

流阻试验台主要包括：水箱、电机、液位计、温度计、避震喉、单向阀、球阀、压差传感器、压力表和水过滤器[1]。

3.1.3 液压原理阐述

多级离心泵电机组从水箱里吸水后通过避震喉后经单向阀、蓄能器、进口针阀后进入测试块中的被试阀，然后输出流量至出口针阀，随后分2路：一路通过调节针阀1来调节被试阀压差，读取小流量计的读数并记录；另一路通过调节针阀2来调节被试阀的压差，读取大流量计的读数并记录。

测试工装上有多个测试点，包括压差传感器和压力表，进口针阀可以调节进入被试阀的总流量[2-3]。

3.2 原理设计特点

1）根据试验台技术参数要求，选用KQDQ25-2-120＋2.2 kW的多级离心泵电机组。此多级离心泵组经过固定阻尼孔、水过滤器回到水箱，可使泵一直有流量输出，延长其使用寿命。

2）二挡位量程流量计。微型阀种类较多、流量范围较广。此次自主研制微型阀的流量范围为0.02～15.00 L，因此设计双流量计回路，覆盖范围分别为0.002～0.500 L、0.5～25.0 L。2个回路分别设置针阀调节，可以满足不同测试流量的需要。

3）检测球阀有2个作用：一是可以检测水的状态，打开即可取水检测；二是当小流量计（0.002～0.500 L）损坏并返修后，可用来应急。通过调节出口针阀来调节压差，并且可用量杯来获取数据。

4）加装了的旁通球阀也有2个作用：一是可以让系统快速泄压；二是系统刚启动的时候打开此球阀，并关闭出口球阀，打循环10～20 min，由此，可先排除一些测试阀的加工残余物（铁削等），以免堵塞小流量计使其损坏。

3.3 试验台的结构布局

图2为试验台操作区域。

图2 试验台操作区域

1）试验台的设计。该试验台基本布局形式为台架式，其优点在于拥有足够的操作空间，可安装多个仪表。常用调节针阀安装在台架上，方便操作；压力和显示仪表均安装在台架上，方便测试人员记录数据[4]。

2）与液压油相比，水的黏度受温度影响较小。因此对液压系统的性能影响也较小，所以流阻定义中的介质为水，测试精度更高。

水介质的试验台包括水箱体和台架，螺钉螺母在内的组成件必须采用不锈钢或铝等防锈材料。台架及工装阀组等均用铝材加工，既美观又轻便[5]。

另外，由于矿泉水含有丰富的矿物质和微量元素，有助于青苔孢子吸收营养成分，特别适合青苔孢子生长，所以不建议使用。推荐使用符合国家EW-II级的试验用水，可大大降低青苔的滋生。

3）针阀调节杆需要选择图3中的2种阀尖才能达到平稳调压的效果。

图3 针阀阀尖

4）试验台振动可导致针阀旋钮的螺纹轻微松动，影响读数。

面板安装的阀应具有抗振特征，因此可以选用带自锁的针阀。本次试验台采用的针阀都加装了防振工装，使读数更加稳定。

4 结论

本文的水介质流阻试验台为国内首台，经大量反复的应用实践证明：通过该试验台测试微型节流阀可以获得比较可靠的测试结果，可为搭建其他微型阀的试验台提供一定的借鉴与参考。