液压振动台配套油源关键辅件的设计原则

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1、液压振动台配套油源关键辅件的设计原则尚增温刘向阳摘要:液压振动台配套油源中的关键辅件一一过滤器、冷却器、蒂能器参数确定和在系统屮的布置设计非常重要。该文给出了振动台配套油源屮关键辅件的设计原则。关键词:液压振动台；油源设计;过滤器;冷却器;蓄能器1概述液压振动台系统不同于一般的电液伺服系统，它具有频响高、控制精度高、出力较大的特点，且系统的无功功率和压力脉动很大。作为环境试验设备的振动台，还应具有较长的使用寿命。这些特点决定了振动台配套油源的设计特点。在设计振动台油源吋，除了对油源主参数一一系统压力、流量给予足够的重视外,还应该对油源的液压辅件，特别是关键辅件（过

2、滤器、冷却器、蓄能器）的选用与设计给予足够的重视，以提高整个液压振动台系统的设计质量。2过滤器的设计确定液压振动台系统屮的核心控制元件一一电液伺服阀对液压介质的清洁度有着严格的要求。若因过滤器的设计与布置不当，使液压介质达不到伺服阀对介质的使用清洁度要求，振动台轻则振动波形失真，重则使振动台系统自激失控，甚至使振动台根木无法闭环，不能正常工作。振动台系统要求液压介质的清洁度达到NAS6级，起码也要达到NAS7级。液压介质的清洁度若超过NAS8级，振动台的性能将大大地下降，即位移波形失真度超差＞5%o在振动台油源设计时，除了对油箱管路辅件选用不锈钢，制造时对其进行认

3、真清洗循环以外，还要对过滤器的选型、定量及在系统中的布置，认真地进行设计，这是由于液压振动台及配套油源中的液压泵、控制阀、台体等内部存在着多个转动与滑动摩擦副，运行中会不断地产生污染颗粒，故在系统设计吋，对这些污染源都要进行设防和有效地控制。整个系统中通常设计布置3个过滤器：吸油过滤器、伺服阀前高压高精度过滤器，凹油过滤器。对于具有第五先导油口的伺服阀或先导单独供油的伺服阀,在先导油口前也应设置高压高精度过滤器，见图1。1~111I［先导阀吸油髙压高精过ifi器度过蛙務度过滤為回油I丫过滤器布置〔示意图在图1中，吸油过滤器以保护泵为目的，应尽量选用大容量过滤器，以

4、增大通流能力，降低吸油阻力，降低噪声，通常其额定流量取为系统流量的2〜3倍；冋油过滤器以保护油箱清洁为冃的，应尽可能选用精度高一些（3~5um）,容量大一些（其额定流量是系统流量的1.5〜2倍为宜），回油过滤器上要有压差发信装置，当堵塞时可以及时更换，以防背压过高；高压高精度过滤器用以消除泵及控制阀中运动副所产牛的污染，确保伺服阀的正常工作及安全为目的，应选用3〜5um高精度过滤器，且滤芯能够承受较大压力差而不爆破的过滤器，以免滤材直接污染伺服阀与振动台台体，造成不必要的损失。其容量应是系统最大流量的1.5〜3倍，该过滤器不能有旁路限压差单向阀，但必须有压差发信装

5、置。3冷却器的设计确定液压振动台系统是利用液压能产生可控振动（频谱控制、波形控制）的试验设备，它的无功功率相当大，几乎对外不作有用功，液压能几乎全部转换成热能与声能，其中热能约占系统能量的95%。这是因为伺服阀的节流损失、压力阀的溢流损失、振动台的运动摩擦损失等最终几乎全变成了热能（这里忽略声能），故系统中冷却器的选型定量设计要满足系统的温度要求，特别是做疲劳振动试验的振动台更是如此。若冷却器的选型定量设计不合理，使系统的热平衡温度过高，会对系统的可控性、振动台中的密封性能产生很坏的影响。它不但降低振动台的控制精度，甚至使振动台抱轴卡死不能工作。因此，对振动台油源

6、的冷却要进行认真地设计。液压振动台系统各点的温度要求：油箱温度应控制在50°C以下，伺服阀表面温度应在60°C以下，台体表面温度应在55°C上下。冷却器的选型：对于液压功率小于10kW的系统选用列管式，大于10kW的系统最好选用板式冷却器。这是因为大容量列管式冷却器体积较大，板式冷却器相对体积较小。冷却油路的确定：对于中小功率的系统，采用冋油冷却即可。对于犬型系统，也可单独设计冷却系统回路，这样冷却系统的参数可以匹配得合理些。油与水的流量配比：一般情况下，液压油流量Q沁应大于冷却水流量Q”,其比值为1・2,这是因为水的比热系数G、重度丫円分别大于液压油的比热系数鮎

7、和重度丫。门。若忽略油源、振动台体、冷却器外表面等整个系统与周围空气的热交换（散热），冷却设计时应遵照P=Poil=P.（l）式中p——油源液压功率P——液压油流动的热功率P.——冷却水带走的热功率在以往的设计中，人们通常忽略了液压油流动的热功率代"只是简单地考虑油源液压功率P与冷却水带走的热功率代。忽视了油源液压能所变成的热能是通过液压油的流动将其与冷却水进行热交换而将热能带走的这一物理过程。其设计的结果有时出现油箱温升过高，伺服阀与台体的温度严重超限的情况。单纯地增大冷却器面积与冷却水流量也无济于事。究其原因，是系统油液流量Q如过小所至。所以，在振动台主参数设

8、计时，就应