• 新型大流量安全阀冲击性能试验台液压系统设计

    发布时间:2016年03月30日 来源: 来源:1798

     为了克服现有大流量安全阀冲击实验系统的不足,设计了一种新型的实验系统,该实验系统采用以蓄能器为动力源的快速加载方式,具有体积小、能耗低、造价低等优点,能很好的适用于大流量安全阀冲击性能实验。本文由上海五岳泵阀制造有限公司转载分享,上海五岳为专业的安全阀厂家,主要生产各类弹簧式安全阀,先导式安全阀,并终身为使用单位提供相关产品技术支持。

    大流量安全阀是液压支架最为重要的元件之一,用于限定立柱内的最高压力,能在冲击地压发生时快速释放大量的高压乳化液,从而防止过高压力对立柱造成的致命性破坏。大流量安全阀在冲击作用下应具有卸载流量大、灵敏度高、稳定性好的动态性能,因此对其试验台的设计有较高的要求[1]。然而国内针对大流量安全阀冲击性能试验台的研究较少,现有的各种实验系统也存在诸多的不足。因此,开展新型大流量安全阀冲击性能试验台的研究具有极其重要的意义。

    1.现有大流量安全阀动态性能试验系统分析

    (1)多供液实验系统

    多泵供液实验系统原理图如图1所示,它是利用多台乳化液泵站向被试安全阀提供稳定的压力和流量,开始流量通过换向阀4卸载,安全阀7前压力为零,迅速关闭换向阀,给定被试安全阀阶跃的压力信号,使安全阀开启溢流。采集安全阀前压力、流量数据,检测压力、流量随时间的响应[2]。泵供液系统体积大,造价高,消耗功率大,适用于小流量阀的试验。

    (2)落锤冲击试验系统

    落锤冲击试验系统通过改变重物质量m和冲击高度h,模拟不同大小的冲击负载。但是其体积大,造价高,冲击之后负载迅速消除,持续时间短,对数据采集要求较高[3]。

    (3)伺服液压冲击试验系统

    伺服加载冲击试验台原理如图2所示:被试安全阀装于立柱中,通过缸5对立柱进行加载,大流量伺服系统控制加载缸的动作[4]。该实验系统成本高,系统复杂,且对液压介质要求苛刻,难以应用于以乳化液为介质的液压元件试验。

    2.新型大流量安全阀冲击性能试验台液压系统

    上述分析表明,现有的大流量安全阀冲击实验系统存在诸多不足,为此,本文提出一种适合大流量安全阀冲击性能测试的实验系统。该系统原理图如图3所示,该系统主要由油泵站1、蓄能器群5、插装阀组7、增压缸12、被试安全阀15、换向阀3、乳化液泵站13等液压元件、仪表及管路组成。泵站1为系统提供压力油,经蓄能器组5积聚能量,冲击试验时插装阀组7迅速打开,推动增压缸12,为被试安全阀15提供高压大流量乳化液,乳化液泵站13用来推动增压缸回程及为安全阀提供一定的背压。该系统以蓄能器为动力源,可为系统提供短时大流量的高压液体,为被试安全阀提供近似阶跃的压力和流量,模拟液压支架在顶板来压时所受冲击载荷的工况。该系统实现功能介绍如下。

    (1)大流量安全阀开启压力的测定

    大流量安全阀的开启压力pk是指安全阀开始溢流的最低压力。试验时,关闭截止阀4.1、4.2、4.3,大流量开关阀7关闭,截止阀4.4打开,调节泵站1溢流阀压力使之缓慢上升,当增压缸12活塞杆开始缓慢移动时,此时压力传感器10.2的示数即为安全阀的开启压力。

    (2)冲击试验过程

    大流量安全阀的冲击试验可分为三个阶段:充液阶段、冲击加载阶段和冲击油缸回程阶段。充液阶段:换向阀3.1、3.2、大流量开关阀7处于图示位置,均为闭合状态,增压缸12活塞位于最左端;乳化液泵站1向蓄能器5充液。冲击加载阶段:当蓄能器达到预设充液压力p2后,油泵站溢流阀溢流。然后乳化液泵站13对被试安全阀15进行预加压,使缸12右端压力为被试安全阀15额定压力的60%。大流量开关阀电磁阀7.5得电,插装阀7.3关闭;然后电磁阀7.4得电,插装阀7.2打开,主插装阀7.1上端压力降低,主阀芯开启快速通流;经增压缸右腔12右端形成高压,被试安全阀15开启溢流。蓄能器压力随着液体的排出而降低,当降至压力p1时,安全阀15关闭;电磁阀7.4失电,插装阀7.2关闭,电磁阀7.5得电,插装阀7.3打开;主插装阀7.1闭合,冲击过程结束。记录压力传感器10.2所示压力p、位移传感器14所示位移s,则安全阀流量(其中A为液压缸12无杆腔面积),得到压力、流量随时间的变化曲线。冲击油缸回程阶段:大流量开关阀7关闭;换向阀3.1通电,液控单向阀4打开;同时换向阀3.3通电,乳化液推动油缸左移,到达起始位置。

    液控单向阀4、单向阀2.2用于防止液体倒流及保护其它元件免受高压冲击破坏;插装阀8及安全阀9用于保护系统;电磁阀7.7用于试验完成后释放系统的压力。

    3.结论

    在分析现有大流量安全阀动态性能试验系统的基础上,提出了一种以蓄能器为动力源的新型实验系统。对该系统的组成、功能及工作过程进行了论述。于传统的实验系统相比,该新型实验系统具有体积小、能耗小、造价低及流量适应范围大等优点