液压系统的设计研究

摘要：本文首先阐述液压系统的设计概述，然后分析了液压支架立柱试验台液压系统的设计，最后对液压系统的设计提出了建议。

关键词：液压系统;设计;研究

1.前言

随着科技的不断发展，液压系统被广泛的应用在各个领域，人们对液压系统的要求也越来越高。我国在液压系统的设计上虽然有所完善，但依然存在一些问题和不足需要改进。在科技占主导地位的新时期，加强对液压系统的设计研究，对确保液压系统的发展有着重要的意义。

2.液压系统的设计概述

现代冶金机械广泛使用液压装置。冶金液压装置较复杂、精密，有较多的动态要求。液压设计是一项细致繁杂的工作，设计方法的现代化一直为人们所关注。液压系统的设计主要内容一是液压系统原理图的拟定，包括执行元件类型和油路类型的确定、基本回路的选择、系统原理图的绘制等方面;二是液压系统设计性能的验算与分析，主要是用以评判系统设计的质量，并加以改进和完善。

3.液压系统的设计

3.1 液压支架立柱试验的要求

目前，我国液压支架立柱生产厂家对液压支架立柱的试验项目主要依据我国煤炭标准MT313—92《液压支架立柱技术条件》并同时参考液压支架立柱、千斤顶的欧洲标准EN1804—2。依据上述标准试验项目的要求，可确定液压支架立柱试验台液压系统的主要技术参数。

3.2 液压支架立柱试验台中液压系统设计

根据两大标准中试验过程的动作要求，在AMEsim软件草图模式下。设计如图1所示的液压支架立柱试验台中液压系统的仿真原理图。

液压系统工作过程分为外加载、内加载2部分。被测油缸的退让速度由变量泵l调定，外加载系统的最大工作压力由溢流阀2及增压缸增压比确定，电磁换向阀3右位时加载、左位卸荷，液控单向阀4用于外加载保压，对于被测油缸缸底强度试验及低速退让性试验采用外加载增压方式实现，以弥补变量泵的低速性能，电磁换向阀5的左右切换使增压缸6产生高压以满足试验要求：在内加载油路，8为内加载泵房的泵站，溢流阀9用于调定内加载系统的最大工作压力，电液换向阀l0右位对被测立柱卸荷缩回、左位初撑加载，液控单向阀11用于内加载系统被测立柱的保压，电液换向阀12左右切换驱动增压缸13，对被测立柱增压加载，安全阀l4在测试被测立柱退让性项目时，用于调整立柱的测试压力，在强度试验中不装安全阀。

为保持测试现场环境，可在立柱安全阀后加引流器，使溢流的乳化液通过引流器回到油箱。位移传感器l7检测出的位移变化通过PLC控制器中微分运算求得速度，与给定速度值比较后通过PID软运算来控制变量泵的流量，压力传感器18记录被测立柱的加载压力。

3.3 液压支架立柱试验台液压系统的仿真

3.3.1液压系统仿真参数的确定

仿真工具AMEsim，计算步长0.001s，计算精度10-7，选用标准积分器动态混合算法计算;框架刚度设定l013N/m;外加载油液黏度22cp，体积弹性模量1.7xl03MPa：内加载乳化液黏度6cp，体积弹性模量2.1xl03MPa。被测立柱活塞直径500mm，活塞杆直径470mm。

3.3.2液压系统仿真结果及分析

根据EN1804—2.偏心加载耐久性试验，退让速度100mm/min，仿真结果见图2、图3。

图2中循环6000次，采用闭环PID调节变量泵流量方式加载，大约2.28s.被测立柱的压力达到安全阀开启压力，此时立柱的退让速度出现跳跃和微幅波动，变化量符合标准规定的要求。

由图3可以看出加载过程中压力没有出现波动，是比较理想的结果。

3.4 结论

（1）依据仿真的结果，外加载系统在低速时采用开环控制的方式能有效提高系统的稳定性。

（2）外加载寿命试验中，采用闭环PID控制能减少系统误差、改善系统的响应，降低操作人员的劳动强度。

（3）仿真分析能全面了解立柱试验台的各种工况，为试验台液压系统的设计方案准确性提供保障。

4.建议

（1）随着液压技术的发展，机电液一体化技术已在液压设备中广泛应用，液压系统趋向复杂化，系统故障诊断更加困难。现代液压产品使用了大量的电子测控元件，这一方面提高了产品的性能，另一方面相对降低了液压系统的维修性。由于液压设备在企业生产中的重要程度加强，液压系统发生故障后，停机维修所造成的经济损失增大。因此，在液压系统设计过程中，除对关键的液压元件进行适当的可靠性储备的同时，还应注重产品整体的可维修性设计。

（2）液压传动技术与纯机、电传动相比具有鲜明的特点和优势，其应用领域越来越广泛。但是，液压传动系统的能量损失大、效率低，其节能问题一直受到业内的高度重视。

5.结束语

通过对液压系统的设计问题分析，进一步明确了液压系统的设计方向。液压系统的设计工作是一项复杂的工程，需要我们加强对它的研究。

参考文献：

[1]赖茶秀，黄志坚.液压系统计算机辅助设计技术现状与发展趋势[J].南方金属，2013（8）：79-83.

[2]史纪定，嵇国光.液压系统故障诊断与维修技术[M].北京：机械工业出版社，2012.

作者简介：

高文辉（1991.08.03-），本科，邵阳学院机械系。