O cilindro hidráulico é o elemento executivo do sistema hidráulico, que pode converter energia hidráulica em energia mecânica de movimento recíproco linear. Devido à sua estrutura simples e trabalho confiável, tem sido amplamente utilizado em sistemas mecânicos. Atualmente, existem muitos fabricantes de cilindros hidráulicos. Por um lado, o desempenho e a qualidade dos cilindros hidráulicos devem atender aos requisitos do motor principal e, ao mesmo tempo, devem atender aos indicadores padrão do próprio cilindro hidráulico. De acordo com os padrões GB / T15622-2005 e JB / T10205-2010, a bancada de teste de desempenho do cilindro hidráulico foi desenvolvida.
1 A composição e o princípio de funcionamento da bancada de teste
A bancada de teste é composta por quatro partes: bancada, sistema hidráulico, sistema elétrico e software de medição e controle.
1. 1 projeto de estrutura de bancada
A fim de atender aos requisitos de ampla amplitude de carga e grande variação de comprimento do cilindro hidráulico testado, a plataforma de teste é equipada com duas bancadas de teste com a mesma estrutura e parâmetros diferentes. Os principais parâmetros técnicos são mostrados na Tabela 1.
O cilindro hidráulico de carregamento e o cilindro hidráulico testado estão no mesmo eixo e são fixados dentro da estrutura de carregamento fechada. Conforme mostrado na Figura 2, a estrutura de carregamento fechada consiste em um suporte de reação, um suporte, uma haste de reação, um suporte da haste de reação e uma trava. Composto por porcas apertadas. Durante o teste de carregamento da bancada de teste, o cilindro hidráulico de carregamento transmite a força para o cilindro hidráulico testado através do conjunto da peça de transição. O conjunto do trilho-guia suporta a força lateral causada pelo erro de instalação e, ao mesmo tempo, desempenha um papel de guia. O conjunto da peça de transição (onde um sensor de força é instalado para medir a força entre o cilindro hidráulico testado e o cilindro hidráulico de carregamento) desliza ao longo da direção axial sob a restrição do trilho guia para transmitir a força. A estrutura de carga fechada converte a força entre os cilindros hidráulicos na força interna do sistema. Cilindros hidráulicos de diferentes comprimentos podem ser testados ajustando o comprimento da peça de transição; Cilindros hidráulicos de diferentes tipos de interface podem ser conectados mudando o ferramental da peça de teste.
1. 2 Sistema hidráulico
O sistema hidráulico é composto principalmente por válvulas de cartucho de grande diâmetro, válvulas direcionais eletro-hidráulicas e válvulas proporcionais. Por meio do desempenho ajustável preciso da válvula proporcional, o fluxo e a pressão da bancada de teste do cilindro hidráulico podem ser controlados com facilidade e precisão para testar diferentes tipos de cilindros hidráulicos. O diagrama esquemático hidráulico é mostrado na Figura 3.
O cilindro hidráulico de carregamento e o cilindro hidráulico testado estão no mesmo eixo e são fixados dentro da estrutura de carregamento fechada. Conforme mostrado na Figura 2, a estrutura de carregamento fechada consiste em um suporte de reação, um suporte, uma haste de reação, um suporte da haste de reação e uma trava. Composto por porcas apertadas. Durante o teste de carregamento da bancada de teste, o cilindro hidráulico de carregamento transmite a força para o cilindro hidráulico testado através do conjunto da peça de transição. O conjunto do trilho-guia suporta a força lateral causada pelo erro de instalação e, ao mesmo tempo, desempenha um papel de guia. O conjunto da peça de transição (onde um sensor de força é instalado para medir a força entre o cilindro hidráulico testado e o cilindro hidráulico de carregamento) desliza ao longo da direção axial sob a restrição do trilho guia para transmitir a força. A estrutura de carga fechada converte a força entre os cilindros hidráulicos na força interna do sistema. Cilindros hidráulicos de diferentes comprimentos podem ser testados ajustando o comprimento da peça de transição; Cilindros hidráulicos de diferentes tipos de interface podem ser conectados mudando o ferramental da peça de teste.
1. 2 Sistema hidráulico
O sistema hidráulico é composto principalmente por válvulas de cartucho de grande diâmetro, válvulas direcionais eletro-hidráulicas e válvulas proporcionais. Por meio do desempenho ajustável preciso da válvula proporcional, o fluxo e a pressão da bancada de teste do cilindro hidráulico podem ser controlados com facilidade e precisão para testar diferentes tipos de cilindros hidráulicos. O diagrama esquemático hidráulico é mostrado na Figura 3.
A pressão e o fluxo no cilindro testado são ajustados pela válvula de fluxo proporcional e a válvula de alívio proporcional, e a extensão e retração do cilindro testado são controladas pela válvula direcional eletro-hidráulica. O cilindro de carga é carregado por um circuito em ponte e uma válvula de alívio proporcional de cartucho. O cilindro testado e o cilindro de carga são conectados por um carrinho deslizante, e um sensor de força é instalado no carrinho para medir a força entre os dois cilindros durante o teste.
Para medir com precisão a pressão inicial mínima do cilindro testado, um desvio é adicionado deliberadamente ao circuito do cilindro testado. Em um estado de fluxo pequeno, a pressão de teste é controlada por uma válvula de alívio proporcional mais precisa e um sensor de pressão para atingir o propósito de medição precisa. Além disso, a bancada de teste adiciona um circuito de teste de pressão ultra-alta para o teste de pressão, que pode suportar uma pressão de 55 MPa. A bancada de teste está equipada com um dispositivo de recuperação de vazamento de óleo. O vazamento de óleo gerado durante o teste do cilindro hidráulico e o processo de desmontagem é coletado através do cárter de óleo. O óleo recuperado é enviado de volta para o tanque de óleo da fonte hidráulica através da unidade do motor da bomba de engrenagens e do filtro. Ele não apenas reduz o desperdício de óleo hidráulico, mas também evita que o óleo polua o ambiente de teste.
1. 3 sistema elétrico
O sistema elétrico da bancada de teste do cilindro hidráulico inclui principalmente um computador de gerenciamento de tarefas, um computador de medição e controle, uma caixa de condicionamento de sinal e uma parte da fonte de alimentação UPS.
O computador de gerenciamento de tarefas transmite as instruções de entrada e parâmetros do operador para o computador de medição e controle; a parte de medição e controle controla o movimento do cilindro testado e o carregamento do cilindro de carregamento de acordo com as instruções e parâmetros de entrada, coleta os sinais de entrada dos sensores e os envia para o computador de gerenciamento de tarefa para exibição e relatório de teste de saída. Caixa de condicionamento de sinal A caixa de condicionamento de sinal digital e a caixa de condicionamento de sinal analógico são usadas para ajustar o sinal de cada sensor em um sinal padrão e inseri-lo no computador de medição e controle e ajustar a saída do computador de medição e controle em um sinal que pode ser recebido por uma válvula proporcional eletro-hidráulica e uma válvula de reversão eletromagnética; UPS A parte da fonte de alimentação é responsável pelo fornecimento de energia do computador de gerenciamento de tarefas, computador de medição e controle e caixa de condicionamento de sinal.
O sistema de medição e controle do cilindro hidráulico e o computador da sala de controle central adotam comunicação Ethernet, e o computador da sala de controle central pode monitorar e controlar remotamente o sistema de controle da bancada de teste.
O sistema de medição e controle do cilindro hidráulico e o PLC da fonte de óleo usam comunicação RS485 para coletar sinais de saída do PLC para entender a operação e o status da fonte de óleo, e a fonte de óleo pode ser iniciada, carregada e parada remotamente.
1. 4 software de medição e controle
O software de medição e controle é escrito pelo software LabVIEW. Por meio dos vários controles fornecidos no software LabVIEW, o software de controle é escrito de acordo com o processo de teste e os requisitos de aquisição de dados da bancada de teste do cilindro hidráulico.
Interface do software do sistema de teste de teste do cilindro hidráulico
A interface do software é composta principalmente de várias partes: monitoramento do status da bancada de teste, informações do cilindro testado, exibição em tempo real dos dados de teste, controle manual, exibição da curva e barra de guias do item de controle automático. O software pode realizar dois modos de controle de teste manual e teste automático de projeto. Os medidores de dados na interface simulam e exibem os dados de teste atuais e o estado do sistema hidráulico. Registro em tempo real de dados relevantes no processo de teste por meio de registro de dados e oferece suporte à geração automática de relatórios de teste.
2 Projeto de análise e otimização da estrutura da plataforma
O quadro de carga fechado é um componente chave da máquina de teste, que consiste em uma haste de reação, uma porca de bloqueio, um suporte de reação e uma bancada. O cilindro hidráulico é fixado entre a haste de reação e a bancada. Durante o teste de carregamento, o quadro de carregamento fechado converte a força entre os cilindros hidráulicos na força interna do sistema, e a deformação coordenada geral torna a bancada de teste requisitos baixos para a resistência da fundação do laboratório. Para garantir que o sistema tenha resistência e rigidez suficientes, são realizadas análises de elementos finitos e projeto otimizado. Os resultados da análise de elementos finitos são mostrados nas Figs. 5-7. A tensão máxima é de 67 MPa, a deformação máxima na direção Y é 1,15 mm e a deformação máxima na direção Z é 0,05 mm.
3 recursos da bancada de teste
(1) A bancada de teste tem grande adaptabilidade. A capacidade de carga é grande e o comprimento da peça de teste pode ser adaptado a uma ampla faixa. Ao alterar a interface de conexão de diferentes formas, a bancada de teste pode se adaptar à peça de teste de diferentes formas de conexão.
(2) Possui uma estrutura fechada rígida exclusiva, que pode converter a força entre os cilindros hidráulicos na força interna do sistema, o que reduz a força entre a bancada de ensaio e a fundação, e tem baixos requisitos para a resistência do laboratório Fundação.
(3) A válvula cartucho e a válvula eletro-hidráulica são usadas como os principais componentes do sistema, que pode realizar grandes testes de fluxo.
(4) Uma válvula de pressão proporcional é usada para controlar a pressão de teste e uma válvula de fluxo proporcional e um sensor de pressão são usados para controlar o fluxo lateral sem uma fonte de óleo separada.
(5) Com circuito de ultra-alta pressão, o teste de pressão de duas cavidades do cilindro hidráulico pode ser concluído em uma instalação.
(6) É equipado com dispositivo de recuperação de vazamento de óleo, que pode recuperar o óleo hidráulico que vazou durante a desmontagem e montagem do cilindro testado, e devolvê-lo ao tanque da fonte hidráulica após a filtragem.
(7) O gabinete de medição e controle adota modularização e é dividido em 4 módulos: computador de gerenciamento de tarefas, computador de medição e controle, caixa de condicionamento de sinal e fonte de alimentação UPS.
(8) A interface do software é intuitiva e fácil de operar e é conveniente para alternar manual e automaticamente. O software tem funções poderosas, que podem realizar várias tarefas, como coleta e processamento de dados, eliminando a necessidade de os experimentadores coletarem e processarem dados e melhorar a eficiência e a precisão. O software é gravável e as funções de teste podem ser adicionadas de acordo com as necessidades reais do teste. O relatório de teste pode ser gerado automaticamente.
4. Conclusão
A bancada de teste de desempenho de cilindro hidráulico desenvolvida pode testar cilindros hidráulicos de acordo com GB / T1562-2005 e pode testar a maioria dos cilindros hidráulicos (saída máxima de 2800kN, curso máximo de 6000 mm) usados em máquinas de construção com ferramentas diferentes. O desenvolvimento bem-sucedido da bancada de teste de desempenho do cilindro hidráulico tem três implicações:
(1) Em termos de desenvolvimento de novos produtos e pesquisa básica em cilindros hidráulicos, os testes podem verificar se o desempenho técnico dos cilindros hidráulicos atende aos objetivos de projeto esperados. Através da análise dos dados de teste e curvas, pode-se julgar se a estrutura do cilindro hidráulico é razoável e o material usado é o melhor, de modo a resolver os problemas do cilindro hidráulico em design, processamento e materiais; ajudar a analisar a faixa de trabalho ideal do cilindro hidráulico para facilitar Determinar as condições de trabalho razoáveis do cilindro hidráulico e estender a vida útil do cilindro hidráulico.
(2) Quando as empresas de manufatura realizam o controle de qualidade em lotes de produtos, elas irão verificar a estabilidade da qualidade e confiabilidade dos produtos por meio de testes de amostragem regulares e aleatórios, eliminar problemas potenciais, garantir a qualidade do produto e aumentar a confiança dos usuários nos produtos, o que ajudará desenvolver e estável
Mercado sólido.
(3) Resolver o problema das diferenças no desempenho e na qualidade do produto entre os fabricantes e usuários de cilindros hidráulicos.