El cilindro hidráulico es el elemento ejecutivo del sistema hidráulico, que puede convertir la energía hidráulica en energía mecánica de movimiento alternativo lineal. Debido a su estructura simple y trabajo confiable, ha sido ampliamente utilizado en sistemas mecánicos. En la actualidad, existen muchos fabricantes de cilindros hidráulicos. Por un lado, el rendimiento y la calidad de los cilindros hidráulicos deben cumplir con los requisitos del motor principal y, al mismo tiempo, deben cumplir con los indicadores estándar del propio cilindro hidráulico. De acuerdo con los estándares GB / T15622-2005 y JB / T10205-2010, se ha desarrollado el banco de pruebas de rendimiento de cilindros hidráulicos.
1 La composición y el principio de funcionamiento del banco de pruebas.
El banco de pruebas se compone de cuatro partes: banco, sistema hidráulico, sistema eléctrico y software de medición y control.
1. 1 Diseño de estructura de banco
Para cumplir con los requisitos de amplia amplitud de carga y gran variación de longitud del cilindro hidráulico probado, la plataforma de prueba está equipada con dos bancos de prueba con la misma estructura y diferentes parámetros. Los principales parámetros técnicos se muestran en la Tabla 1.
El cilindro hidráulico de carga y el cilindro hidráulico probado están en el mismo eje y están fijados dentro del marco de carga cerrado. Como se muestra en la Figura 2, el marco de carga cerrado consta de un soporte de reacción, un soporte, una varilla de reacción, un soporte de varilla de reacción y un candado. Compuesto por tuercas apretadas. Durante la prueba de carga del banco de pruebas, el cilindro hidráulico de carga transmite la fuerza al cilindro hidráulico probado a través del conjunto de la pieza de transición. El conjunto de riel guía soporta la fuerza lateral causada por el error de instalación y, al mismo tiempo, desempeña un papel de guía. El conjunto de la pieza de transición (donde se instala un sensor de fuerza para medir la fuerza entre el cilindro hidráulico probado y el cilindro hidráulico de carga) se desliza a lo largo de la dirección axial bajo la restricción del riel guía para transmitir la fuerza. El bastidor de carga cerrado convierte la fuerza entre los cilindros hidráulicos en la fuerza interna del sistema. Los cilindros hidráulicos de diferentes longitudes se pueden probar ajustando la longitud de la pieza de transición; Se pueden conectar cilindros hidráulicos de diferentes tipos de interfaz cambiando las herramientas de la pieza de prueba.
1. 2 Sistema hidráulico
El sistema hidráulico está compuesto principalmente por válvulas de cartucho de gran diámetro, válvulas direccionales electrohidráulicas y válvulas proporcionales. A través del rendimiento ajustable preciso de la válvula proporcional, el flujo y la presión del banco de pruebas de cilindros hidráulicos se pueden controlar de manera fácil y precisa para probar diferentes tipos de cilindros hidráulicos. El diagrama esquemático hidráulico se muestra en la Figura 3.
El cilindro hidráulico de carga y el cilindro hidráulico probado están en el mismo eje y están fijados dentro del marco de carga cerrado. Como se muestra en la Figura 2, el marco de carga cerrado consta de un soporte de reacción, un soporte, una varilla de reacción, un soporte de varilla de reacción y un candado. Compuesto por tuercas apretadas. Durante la prueba de carga del banco de pruebas, el cilindro hidráulico de carga transmite la fuerza al cilindro hidráulico probado a través del conjunto de la pieza de transición. El conjunto de riel guía soporta la fuerza lateral causada por el error de instalación y, al mismo tiempo, desempeña un papel de guía. El conjunto de la pieza de transición (donde se instala un sensor de fuerza para medir la fuerza entre el cilindro hidráulico probado y el cilindro hidráulico de carga) se desliza a lo largo de la dirección axial bajo la restricción del riel guía para transmitir la fuerza. El bastidor de carga cerrado convierte la fuerza entre los cilindros hidráulicos en la fuerza interna del sistema. Los cilindros hidráulicos de diferentes longitudes se pueden probar ajustando la longitud de la pieza de transición; Se pueden conectar cilindros hidráulicos de diferentes tipos de interfaz cambiando las herramientas de la pieza de prueba.
1. 2 Sistema hidráulico
El sistema hidráulico está compuesto principalmente por válvulas de cartucho de gran diámetro, válvulas direccionales electrohidráulicas y válvulas proporcionales. A través del rendimiento ajustable preciso de la válvula proporcional, el flujo y la presión del banco de pruebas de cilindros hidráulicos se pueden controlar de manera fácil y precisa para probar diferentes tipos de cilindros hidráulicos. El diagrama esquemático hidráulico se muestra en la Figura 3.
La presión y el flujo en el cilindro probado se ajustan mediante la válvula de flujo proporcional y la válvula de alivio proporcional, y la extensión y retracción del cilindro probado se controlan mediante la válvula direccional electrohidráulica. El cilindro de carga se carga mediante un circuito puente y una válvula de alivio proporcional de cartucho. El cilindro probado y el cilindro de carga están conectados por un carro deslizante, y se instala un sensor de fuerza en el carro para medir la fuerza entre los dos cilindros durante la prueba.
Para medir con precisión la presión de arranque mínima del cilindro probado, se agrega deliberadamente un bypass al circuito del cilindro probado. En un estado de flujo pequeño, la presión de prueba se controla mediante una válvula de alivio proporcional y un sensor de presión más precisos para lograr el propósito de una medición precisa. Además, el banco de pruebas agrega un circuito de prueba de presión ultra alta para la prueba de presión, que puede soportar una presión de 55 MPa. El banco de pruebas está equipado con un dispositivo de recuperación de fugas de aceite. La fuga de aceite generada durante el proceso de prueba y desmontaje del cilindro hidráulico se recoge a través del cárter de aceite. El aceite recuperado se envía de regreso al tanque de aceite de la fuente hidráulica a través de la unidad del motor de la bomba de engranajes y el filtro. No solo reduce el desperdicio de aceite hidráulico, sino que también evita que el aceite contamine el entorno de prueba.
1. 3 sistema eléctrico
El sistema eléctrico del banco de pruebas de cilindros hidráulicos incluye principalmente una computadora de gestión de tareas, una computadora de medición y control, una caja de acondicionamiento de señales y una parte de la fuente de alimentación UPS.
La computadora de gestión de tareas transmite las instrucciones de entrada y los parámetros del operador a la computadora de medición y control; la parte de medición y control controla el movimiento del cilindro probado y la carga del cilindro de carga de acuerdo con las instrucciones de entrada y los parámetros, recopila las señales de entrada de los sensores y las envía a la computadora de administración de tareas para la visualización y el informe de prueba de salida. Caja de acondicionamiento de señal La caja de acondicionamiento de señal digital y la caja de acondicionamiento de señal analógica se utilizan para ajustar la señal de cada sensor en una señal estándar e introducirla en la computadora de medición y control, y ajustar la salida de la computadora de medición y control en una señal que puede ser recibido por una válvula proporcional electrohidráulica y una válvula de inversión electromagnética; UPS La parte de la fuente de alimentación es responsable del suministro de energía de la computadora de administración de tareas, la computadora de medición y control y la caja de acondicionamiento de señales.
El sistema de control y medición del cilindro hidráulico y la computadora de la sala de control central adoptan la comunicación Ethernet, y la computadora de la sala de control central puede monitorear y controlar de forma remota el sistema de control del banco de pruebas.
El sistema de control y medición del cilindro hidráulico y el PLC de la fuente de aceite utilizan la comunicación RS485 para recopilar señales de salida del PLC para comprender el funcionamiento y el estado de la fuente de aceite, y la fuente de aceite se puede iniciar, cargar y detener de forma remota.
1. 4 software de medición y control
El software de medición y control está escrito por el software LabVIEW. A través de los diversos controles proporcionados en el software LabVIEW, el software de control se escribe de acuerdo con el proceso de prueba y los requisitos de adquisición de datos del banco de pruebas de cilindros hidráulicos.
Interfaz de software del sistema de prueba de prueba de cilindro hidráulico
La interfaz del software se compone principalmente de varias partes: monitoreo del estado del banco de pruebas, información del cilindro probado, visualización en tiempo real de los datos de la prueba, control manual, visualización de curvas y barra de pestañas de elementos de control automático. El software puede realizar dos modos de control de prueba manual y proyecto de prueba automática. Los medidores de datos en la interfaz simulan y muestran los datos de prueba actuales y el estado del sistema hidráulico. Registro en tiempo real de datos relevantes en el proceso de prueba a través del registro de datos y admite la generación automática de informes de prueba.
2 Análisis y diseño de optimización de la estructura de la plataforma
El bastidor de carga cerrado es un componente clave de la máquina de prueba, que consta de una varilla de reacción, una contratuerca, un soporte de reacción y un banco. El cilindro hidráulico se fija entre la varilla de reacción y el banco. Durante la prueba de carga, el marco de carga cerrado convierte la fuerza entre los cilindros hidráulicos en la fuerza interna del sistema, y la deformación coordinada general hace que el banco de pruebas requiera bajos requisitos de resistencia de la base del laboratorio. Para garantizar que el sistema tenga suficiente resistencia y rigidez, se llevan a cabo análisis de elementos finitos y un diseño optimizado. Los resultados del análisis de elementos finitos se muestran en las Figs. 5-7. La tensión máxima es de 67 MPa, la deformación máxima en la dirección Y es de 1,15 mm y la deformación máxima en la dirección Z es de 0,05 mm.
3 Características del banco de pruebas.
(1) El banco de pruebas tiene una gran adaptabilidad. La capacidad de carga es grande y la longitud de la pieza de prueba se puede adaptar a una amplia gama. Al cambiar la interfaz de conexión de diferentes formas, el banco de pruebas puede adaptarse a la pieza de prueba de diferentes formas de conexión.
(2) Tiene un marco cerrado rígido único, que puede convertir la fuerza entre los cilindros hidráulicos en la fuerza interna del sistema, lo que reduce la fuerza entre el banco de pruebas y la base, y tiene bajos requisitos para la resistencia del laboratorio. Fundación.
(3) La válvula de cartucho y la válvula electrohidráulica se utilizan como componentes principales del sistema, que pueden realizar pruebas de gran caudal.
(4) Se usa una válvula de presión proporcional para controlar la presión de prueba, y se usa una válvula de flujo proporcional y un sensor de presión para controlar el flujo en el lado sin una fuente de aceite separada.
(5) Con circuito de presión ultra alta, la prueba de presión de dos cavidades del cilindro hidráulico se puede completar en una instalación.
(6) Está equipado con un dispositivo de recuperación de aceite con fugas, que puede recuperar el aceite hidráulico que se filtró durante el desmontaje y montaje del cilindro probado y devolverlo al tanque de la fuente hidráulica después de filtrar.
(7) El gabinete de medición y control adopta la modularización y está dividido en 4 módulos: computadora de administración de tareas, computadora de medición y control, caja de acondicionamiento de señal y fuente de alimentación UPS.
(8) La interfaz del software es intuitiva y fácil de operar, y es conveniente cambiar de forma manual y automática. El software tiene funciones poderosas, que pueden realizar diversas tareas, como la recopilación y el procesamiento de datos, eliminando la necesidad de que los experimentadores recopilen y procesen datos y mejoren la eficiencia y la precisión. El software se puede escribir y se pueden agregar funciones de prueba de acuerdo con las necesidades de prueba reales. El informe de prueba se puede generar automáticamente.
4. Conclusión
El banco de pruebas de rendimiento de cilindros hidráulicos desarrollado puede probar cilindros hidráulicos de acuerdo con GB / T1562-2005, y puede probar la mayoría de los cilindros hidráulicos (salida máxima 2800 kN, carrera máxima 6000 mm) utilizados en maquinaria de construcción con diferentes herramientas. El desarrollo exitoso del banco de pruebas de rendimiento de cilindros hidráulicos tiene tres implicaciones:
(1) En términos de desarrollo de nuevos productos e investigación básica sobre cilindros hidráulicos, las pruebas pueden verificar si el rendimiento técnico de los cilindros hidráulicos cumple con los objetivos de diseño esperados. Mediante el análisis de los datos de prueba y las curvas, se puede juzgar si la estructura del cilindro hidráulico es razonable y el material utilizado es el mejor, a fin de resolver los problemas del cilindro hidráulico en diseño, procesamiento y materiales; ayudar a analizar el rango de trabajo óptimo del cilindro hidráulico para facilitar Determinar las condiciones de trabajo razonables del cilindro hidráulico y extender la vida útil del cilindro hidráulico.
(2) Cuando las empresas de fabricación realizan controles de calidad en lotes de productos, verificarán la estabilidad y confiabilidad de la calidad de los productos a través de pruebas de muestreo regulares y aleatorias, eliminarán problemas potenciales, garantizarán la calidad del producto y aumentarán la confianza de los usuarios en los productos, lo que ayudará desarrollarse y estable
Mercado sólido.
(3) Resuelva el problema de las diferencias en el rendimiento y la calidad del producto entre los fabricantes y los usuarios de cilindros hidráulicos.