拉力試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2018-08-05 瀏覽：
在設(shè)計拉力試驗(yàn)機(jī)時，設(shè)計者往往把著眼點(diǎn)放在試驗(yàn)機(jī)的精度即將展開、功能向好態勢、可靠性等指標(biāo)上，而對試驗(yàn)機(jī)的能耗方面考慮得較少創新科技，以致設(shè)計出的試驗(yàn)機(jī)效率較低更默契了，造成能量的浪費(fèi)延伸。特別對利用液壓傳動的試驗(yàn)機(jī)，絕大多數(shù)液壓系統(tǒng)都是采用節(jié)流調(diào)速要求，由于存在不可避免的節(jié)流損失或溢流損失，從而造成系統(tǒng)的發(fā)熱。為了維持理想的油溫運行好，又不得不采取降溫的措施國際要求，從而進(jìn)一步加劇了能量的無功消耗，這方面的問題在靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)上顯得不是特別明顯同期，但對動態(tài)的疲勞試驗(yàn)機(jī)和電液伺服動靜萬能試驗(yàn)機(jī)卻表現(xiàn)得尤為突出新趨勢。因此，拉力試驗(yàn)機(jī)的效率問題和綠色設(shè)計的概念逐漸得到人們的認(rèn)識和重視鍛造。下面一些方案是在拉力試驗(yàn)機(jī)的開發(fā)和研制中所曾使用過的一些節(jié)能措施新體系，實(shí)踐證明，它們都在不同程度上起到了較好的節(jié)能的效果共謀發展。
液壓拉力試驗(yàn)機(jī)的節(jié)能設(shè)計
（1）采用壓力自適應(yīng)油源
盡管靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)的功率不是很大搖籃，一般電機(jī)的功率不大于2.2KW。但在設(shè)計時考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊要求創造，一般是將油源嵌入到主機(jī)內(nèi)使用，這樣油箱的體積不可能太大，因而其散熱效果有限，解決油液溫升問題的較好辦法是從液壓系統(tǒng)的設(shè)計方面考慮長效機製。是一臺最大試驗(yàn)力為500KN用于靜態(tài)試驗(yàn)的電液伺服試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)原理圖強化意識÷牭眠M？梢钥闯觯捎谠谒欧y的供油口和工作油口之間并聯(lián)了一個壓差式溢流閥合理需求，因此油泵的供油壓力隨工作載荷而變化全技術方案，閥門僅起安全閥的作用。例如在完成材料拉伸試驗(yàn)時先進水平，泵的供油壓力隨負(fù)載力的增加而逐漸上升重要的，多余的油液通過壓差式溢流閥流回油箱。不難看出共享，這種壓力自適應(yīng)油源比恒壓源可以提高效率約一倍左右高端化。事實(shí)上，該試驗(yàn)機(jī)油源流量為2.5L/min姿勢，最高供油壓力為25Mpa充分發揮，油箱體積僅為390*310*260(mm)，且不需要冷卻器有望。
500KN萬能試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
（2）配置蓄能器
對于天氏庫力生產(chǎn)的動態(tài)疲勞試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)智能設備，因需滿足在一定試驗(yàn)頻率下試驗(yàn)力和振幅的要求解決問題，油源的流量都比較大，從二三十L/min 到二百多L/min不等不要畏懼，目前高檔次的動態(tài)試驗(yàn)機(jī)一般都采用電液伺服控制導向作用。在設(shè)計中，通過在伺服閥的供油口前設(shè)置蓄能器作用，可以減小液壓源的額定流量重要意義，從而達(dá)到減少能量損失之目的。正弦波形的流量輸出在動態(tài)試驗(yàn)中應用的選擇，伺服閥的輸入信號多為正弦波情況，負(fù)載流量可以表示為!這是半個周期的正弦波，但作為液壓系統(tǒng)的脈動流量大大縮短，它是一個脈動周期堅持好。在一個周期內(nèi)，負(fù)載流量的盈虧與補(bǔ)償高質量，可依靠蓄能器來進(jìn)行構建，即通過在液壓系統(tǒng)中配置適當(dāng)?shù)男钅芷鳎捅玫墓┯土?就可不必達(dá)負(fù)載的最大流量大幅增加，取一個脈動周期的平均流量即可期間多余的流量儲存起來平臺建設，時間段釋放以滿足負(fù)載所需的流量，從而使進(jìn)入負(fù)載的總流量大于泵的流量服務延伸∠冗M技術？梢姡谝簤合到y(tǒng)中設(shè)置了適當(dāng)?shù)男钅芷髫暙I力量，就可使油源的額定流量減少到最大流量的!降低能耗合作。
正弦波形的流量輸出
（3）采用交流液壓技術(shù)
當(dāng)對一些大型結(jié)構(gòu)物進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時，機(jī)械式試驗(yàn)機(jī)因受到結(jié)構(gòu)及慣性力的限制前景，對大型結(jié)構(gòu)物試驗(yàn)較難實(shí)現(xiàn)；盡管電液伺服試驗(yàn)機(jī)具有精度高、控制靈活等優(yōu)勢進一步，但由于其價格昂貴宣講手段、維護(hù)復(fù)雜、能耗較大部署安排，一般用戶亦使用不起競爭激烈。采用交流液壓技術(shù)的脈動疲勞試驗(yàn)機(jī)正好可以彌補(bǔ)兩者的不足，特別是這種試驗(yàn)機(jī)因具有可靠性高效果、能耗低等優(yōu)勢學習，受到許多用戶的青睞。
脈動疲勞試驗(yàn)機(jī)工作原理圖。當(dāng)曲柄以角速度w旋轉(zhuǎn)時，輸入活塞作正弦運(yùn)動有所提升，推動液壓傳輸管道中的全部液體相對其平均位置作來回運(yùn)動，從而把功率傳遞到輸出活塞參與能力，輸出活塞帶動負(fù)載振動而作功法治力量。脈動管道中由于泄漏或溫度變化，而使封閉腔流體的總體積發(fā)生變化新的力量，需在系統(tǒng)中加入補(bǔ)油單元自動調(diào)節(jié)管道中油量技術研究，保證輸出活塞的運(yùn)動中心處于正確的中間位置，補(bǔ)油壓力為1Mpa分享。在交流液壓系統(tǒng)中現場，沒有控制閥，因而不存在節(jié)流損失和溢流損失開展研究，輸入端的功可以不受損失的傳遞到輸出端高質量。例如：PMS-500型脈動疲勞試驗(yàn)機(jī)，工作頻率在8HZ時力量，振幅±7.5mm可靠，試驗(yàn)力可達(dá)500KN，所選用的電機(jī)的功率僅為11KW方式之一。如果采用電液伺服控制的方案我有所應，在滿足相同的試驗(yàn)力、試驗(yàn)振幅首要任務、試驗(yàn)頻率的條件下管理，電機(jī)的功率需為236KW。即使考慮到設(shè)置蓄能器所帶來的36.3%最大節(jié)能效果深入實施，電機(jī)的功率至少應(yīng)為150KW應用提升。可見交流，在采用交流液壓技術(shù)后引人註目，在節(jié)能效果上的顯著意義保障。當(dāng)然重要的角色，脈動疲勞試驗(yàn)機(jī)也有其不足之處，表現(xiàn)在這幾個方面：試驗(yàn)波形僅有一種正弦波體製，試驗(yàn)頻率不可能很高要落實好，一般不超過8-10HZ。再者向好態勢，交流液壓系統(tǒng)效率與很多因素有關(guān)相對簡便，主要對輸出負(fù)荷的阻抗最敏感，其次是交流頻率更默契了，一般是隨頻率增加特性，效率略有降低服務機製。當(dāng)然還與其它一些因素如傳輸管道的直徑及長度等也有關(guān)系。即使將上述因素考慮進(jìn)來共創輝煌，其效率也將遠(yuǎn)高于直流液壓系統(tǒng)的效率培訓。
PMS-500型脈動疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
（4）采用諧振原理設(shè)計
在強(qiáng)迫振動的電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)中，由于伺服閥交替著使高壓油進(jìn)出于作動器兩腔產(chǎn)生循環(huán)使用。對彈性試件而言，在回程中試件所吸收的彈性能無法回收。再者建言直達，就是工作頻率不可能很高大幅拓展，一般在50HZ以內(nèi)。而采用諧振原理設(shè)計的電液伺服試驗(yàn)機(jī)大部分，是在諧振曲線的波峰上工作重要工具。這樣，只需很低的功率便可以在高頻率下獲得高的試驗(yàn)負(fù)荷更加堅強。根據(jù)試件的剛性廣度和深度、試件阻尼和所用砝碼的不同，工作頻率范圍可在10-250HZ之間基礎。在節(jié)能效果方面日漸深入，我們以電液伺服扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)為例，在扭矩為±10KN.m引領作用，最大振幅為±15mm的條件下預期，強(qiáng)迫振動式試驗(yàn)機(jī)所需的功率為150KW，最高試驗(yàn)頻率為5HZ，而采用電液諧振的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)所需的功率僅為15KW合理需求，最高試驗(yàn)頻率可達(dá)25HZ。它的體積較小基本情況，用來激勵彈簧質(zhì)量組件先進水平；另一個是施加作用力到試件上的平均負(fù)載液壓缸，它的體積較大充分發揮，它的兩腔分別與蓄能器相連共享，因此當(dāng)活塞運(yùn)動時，整個液壓缸相當(dāng)一個很軟的液壓彈簧全面展示，這種諧振形式是質(zhì)量和液壓彈簧系統(tǒng)的諧振姿勢。負(fù)荷傳感器檢測到的信號通過信號綜合處理裝置分解成兩路分量信號：一路是直流反饋信號，作為控制平均負(fù)載液壓缸的大流量伺服閥的反饋信號服務；另一路是交流反饋信號重要平臺，作為控制激振液壓缸的小流量伺服閥的反饋信號。諧振狀態(tài)的試驗(yàn)工作，完全是自動進(jìn)行生動。當(dāng)啟動試驗(yàn)機(jī)時提單產，控制系統(tǒng)便自動地尋找諧振頻率；當(dāng)試驗(yàn)期間諧振頻率發(fā)生變化時綠色化，控制系統(tǒng)能自動的跟隨諧振頻率的特性。可見能力建設，在諧振式疲勞試驗(yàn)機(jī)中高效，平均負(fù)載液壓缸可認(rèn)為是處在靜態(tài)下工作，疲勞試驗(yàn)的平均負(fù)載力由其產(chǎn)生基礎。 由于該缸的負(fù)載流量很小領域，因此所需的功率也很少；激振缸處于產(chǎn)生交變載荷的動態(tài)下工作要素配置改革，其輸出的功 率用來平衡因系統(tǒng)的阻尼影響所導(dǎo)致的振幅衰減，消耗的功率也很小。因此無障礙，采用諧振原理設(shè)計的疲勞試驗(yàn)機(jī)具有顯著的節(jié)能效果體系。由于諧振式疲勞試驗(yàn)機(jī)不可能在一個頻率下工作，這就要求試驗(yàn)系統(tǒng)的諧振頻率可變高產。平均負(fù)載液壓缸的作用面積註入新的動力；— 連接蓄能器與平均負(fù)載液壓缸之間的管道截面積；
諧振式電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖
— 蓄能器與平均負(fù)載液壓缸之間的管道中液壓油的總質(zhì)量傳承；
— 活塞等可動部分的質(zhì)量貢獻力量；
— 試件剛度。
可見具有重要意義，變換諧振頻率的途徑有三條：改變配重砝碼的質(zhì)量前景；改變蓄能器數(shù)目；改變液壓缸與蓄能器連接的管道截面積勃勃生機，通過這些途徑可以達(dá)到滿足不同試驗(yàn)頻率的要求進一步。
（5）采用雙泵供油系統(tǒng)
對于電液伺服動靜萬能試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)，可采用大小兩種流量規(guī)格的雙泵獨(dú)立供油多種，兩種油泵共用一個油箱和調(diào)壓閥組單元發行速度，在靜態(tài)試驗(yàn)或低頻小振幅的動態(tài)試驗(yàn)時由小流量泵向伺服作動器供油，在高頻率大振幅的動態(tài)試驗(yàn)時功能，由大流量泵向伺服作動器供油前沿技術。采用此方案比用一個大流量泵具有節(jié)能效果，因?yàn)榇罅髁勘盟潆姍C(jī)的功率相當(dāng)大積極性，可達(dá)至一般異步電機(jī)運(yùn)行在接近額定功率狀態(tài)下功率因數(shù)較高，在空載或小功率輸出狀態(tài)下功率因數(shù)比較低。在小流量輸出時性能，盡管溢流損失較少動力，但電機(jī)的運(yùn)行效率較低，消耗的電能卻比較大方案，實(shí)際上達(dá)不到真正的節(jié)能效果多種方式。對壓力試驗(yàn)機(jī)的液壓系統(tǒng)，在返行程或接近試件的空行程時要求活塞的移動速度較快實施體系，屬于低壓大流量工況臺上與臺下，由大小泵一起向油缸供油；在壓縮試件時屬高壓小流量工況技術創新，大泵卸荷由小泵單獨(dú)供油效高性，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
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