DOI:1019466/jcnki1674-19862018液压往复密封试验台技术发展状况
06020
胡泽华,李俊涛
(广州机械科学研究院有限公司,广东广州510700)
摘要:介绍液压元件及其测试设备、国内外主要液压元件测试设备主要供应商及往复液压缸试验项目,重点介绍国内外主要厂家在液压往复密封试验台方面的研制状况,提出液压往复密封测试设备研制的关键技术,同时指出国内液压往复密封测试设备与国外主要差距。
关键词:液压元件;液压缸;液压往复密封试验台
中图分类号:TH1375 文献标志码:A 文章编号:1674-1986(2018)06-087-06
TechnicalDevelopmentHUofHydraulicZehua,LIJuntao
ReciprocatingSealTestRig
equipmentAbstract(Guangzhou:ThehydraulicMechanicalcomponentsEngineeringandtestResearchequipmentInstituteathomeandCo.,abroadLtd.,wereGuangzhouintroduced.GuangdongThemainhydraulic510700,componentsChina)
testing
manufacturersmajorsuppliersandreciprocatinghydrauliccylindertestprojectswereintroduced.ThemaindevelopmentstatusdevelopmentKeywordswereonhydraulic:Hydraulicpresent.Thereciprocatingsealtestrigwerefocusedon.Thekeytechnologiesofhydraulicreciprocatingofdomesticsealtestandequipmentforeigncomponents;maingapbetweenHydraulichomecylinder;andabroadHydrauliconthereciprocatinghydraulicreciprocatingsealtestrig
sealingtestequipmentwaspointedout.
0 引言
控制元件,如各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀;随着我国工程机械行业的飞速发展,液压元器件行业也随(4)辅助元件,如蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、之迅速壮大。液压缸是较为重要的一种液压元件,往复密封件管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等。
又是液压缸中重要的元件之一,其可靠性对液压缸至关重要。往复密封可靠性验证离不开液压往复密封试验台。作者将从液压元件及相关测试设备入手,简单介绍国内外液压往复密封试13 液压元件测试设备主要包括液压元件测试设备
:各类液压阀试验台、液压泵
验台的研究现状。
试验台、液压马达试验台、液压缸试验台、高压脉冲试验台(管路及液压辅助元件的脉冲压力测试)等。其中各类液压阀1 试验台、液压缸试验台、液压泵试验台占比最大[1]。
11 液压元件及其测试设备
自概述
1965年山西榆次液压件成立以来,我国才真正开始从
2 国内外液压元件测试设备主要供应商
事液压件的生产及研究。此后,上海机床厂、北京建筑机器虽然经过近50年的努力,我国液压产品性价比方面具有厂、首钢等主机厂逐渐投入到液压件的生产及性能测试试验台一定优势,但由于起步较晚,技术力量不足,大部分国内企业的开发中,以确保本厂的液压元件达到要求的性能指标。随着仅能在中低端产品上进行竞争,而装备制造业所需液压关键核液压行业的逐步壮大,我国开始制订通用液压件国家标准及专心零部件,如变量柱塞泵、马达、多路阀和高压油缸等高端液用液压元件标准,此外,还在北京自动化研究所建成了我国第压元件仍较大程度上依赖进口。
一家测试门类比较齐全的液压元件测试中心,该测试中心也成随着国家对关键零部件产业的重视,以及从事液压核心零为我国第一家生产液压元件的测试设备设计与研发的中心。
部件研发与生产的一批行业龙头企业的迅速发展,我国的液压12 核心零部件的试验验证手段不断完善,如:天津工程机械研究院联合国内工程机械的龙头企业及高等院校,申请工信部工液压元件包括液压元件
:(1)动力元件,如齿轮泵、叶片泵、柱塞
程机械高端液压元件及液压系统产业化协同工作平台项目,泵、螺杆泵等;(2)执行元件,如液压缸、液压马达;(3)
重点解决与中型挖掘机配套的高压液压泵、液压马达、液压
收稿日期:2018-04-10
作者简介:胡泽华(1966—),男,本科,教授级高级工程师,主要从事橡塑密封的结构及产品可靠性研究。E⁃mail:huzehua8@163com。
CMYK
阀的自主化研制技术,制定设计标准及建立测试规范,以提试验台如图1所示。
高我国高端液压元件的可靠性及使用寿命,其液压元件综合
图1 液压元件(高压泵、液压马达、阀)综合试验台
试验(试运转试验、启动压力试验、耐压试验、泄漏试验、缓家液压元件供应商 随着液压行业尤其是工程机械行业的快速发展(特瑞堡、Freudenberg、德国普茨迈斯特公,国内外多冲试验、效率试验、高温试验、耐久试验、行程试验)、保压司、日本NOK、江苏恒立液压股份有限公司、贵州力源液压股试验、2P冲击试验、2F冲击试验、偏载试验、防水防尘试验、份有限公司、徐州工程机械研究院、柳州工程机械集团有限公摩擦力测试、应力应变测试等。
司、中联重科股份有限公司及中冶迈克液压公司等)、高校(3)零部件专项试验
(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室、武汉科技大学流对液压缸的零部件进行专项测试试验,包括密封件的使用体传动与控制研究所)、科研院所(天津工程机械研究院、广寿命、焊缝强度、活塞杆强度等试验。
州机械科学研究院有限公司液压研究所)及试验台专业供应商(4)与同行业标杆企业对比试验
(韩国富临自动化株式会社、广州新欧机械有限公司、广州禹用自己单位自制的液压缸与行业同类标杆液压缸进行性能拓测控技术有限公司、天津百公百测控技术有限公司、徐州力型式试验对比,通过测试数据,找出存在的差距,进行相应的成液压设备有限公司及江苏科迈液压测控系统有限公司等)都改善,向行业标杆看齐。
投入精力从事液压元件试验台的研制。
目前国内大型液压缸生产厂在液压缸出厂前都要对液压缸以上试验台供应商中,以研制各类液压阀试验台、液压泵进行必要的保压及密封泄漏测试,至于液压缸总成试验、单项试验台的供应商居多,从事过往复液压缸试验台研制的供应商试验、零部件专项试验以及与同行业标杆企业对比试验,只有比较有限。
部分高压液压缸及用户有特殊要求时,油缸生产厂家才会按照要求进行相关试验验证[2]。
3 往复液压缸试验项目
目前国内的往复液压缸试验主要包括液压缸总成试验、单4 国内外液压往复密封试验台研制状况
项试验、零部件专项试验及与同行业标杆企业对比试验。
以上4种类型的液压缸试验,每项试验都与密封件的性能(1)液压缸总成试验
或使用寿命有关,尽管密封件的成本只占液压缸成本的5%左针对新开发的液压缸及重点液压缸进行全方位的工况模拟右,但对液压缸的性能至关重要。目前,我国液压缸技术水平试验或型式试验,检查液压缸各方面的性能。
与国外的主要差距依然体现在密封件的性能方面,而往复液压工况模拟试验是检验液压缸在规定的工况条件下的疲劳强密封与国外的差距主要表现为缺乏有效的验证方法及验证设度及耐久寿命,如焊缝的疲劳冲击寿命、密封件的性能及耐久备。尽管液压缸的4种试验都涉及密封件的性能验证,但其测寿命、液压缸的缓冲性能、活塞杆强度、镀层附着能力等。
试的重点主要是针对液压缸主体进行,对密封件的性能测试是型式试验按GB/T15622-2005《液压缸试验方法》执行,附带进行的,密封件许多重要的性能测试项目并未涉及。由此包括9项型式试验(见单项试验)。
可见,研制专用的液压往复密封件试验台,有利于提高我国液(2)单项试验
压缸的技术水平。
为试验项目提供测试数据或进行故障重现,包括9项型式
常规液压往复密封件的试验项目及方法如表1所示。
CMYK
表1 常规液压往复密封件的试验项目及方法
序号试验项目试验方法
12启动压力特性试验试运转试验
将密封件装入试验台架调节被试缸压力,3密封件摩擦力测量在连杆与油缸测试杆之间设置拉压力传感器,测量各种工况压力下密封件的启动特性往复运转5min,观测有无异常
,通过逐步增加驱动缸的压力,如启动摩擦力曲线
,在油缸动作的一瞬间测得的力为静摩擦力,持续运行测得的力为动摩擦力,参照GB/T32217-2015《液压传动密封装置评定液压往复运动密封件性能的试验方法》4密封件保压性能试验2将被试液压缸处于行程极限位置min以上,观察一段时间内的压降
,分别向工作腔输入压力为公称压力15倍的油液,保压5密封件泄漏测试使被试缸腔内保持一定的压力,作动筒作往复运动,用量杯量取被试油缸组件泄漏口流出的液压油。密封件的泄漏量手工输入计算机
6在测试压力和行程下的动态试验使被试缸按照规定的压力和速度曲线进行往复循环运动,参照GB/T32217-2015
7温度试验通过调节被试缸的液压油温度8密封件寿命试验
被试缸在设定的压力和温度下,(模拟不同的温度工况当被试缸的液压油温度不超过,测量各种温度工况下密封件的性能
80℃),连杆以设定的速度往复运动,通过测量密封件的泄漏量,来检测密封件的使用寿命(含2P加速老化试验、侧向偏载试验、瞬时高压冲击试验等)
9
介质试验更换被试缸内的液压油,测量不同液压油下密封件的性能
Sealing 国外知名的密封件公司,如验台,其主要特点为:活塞杆通过滚轮可以在可转动平面导轨上滑动,转盘可以调节导轨的角度,通过转动转盘设置不同的一套完整的测试方法Technologies等,(ISO密封件性能测试台架都比较完备:NOK、特瑞堡、Freudenberg
7986:1997,JISB2409:2002),有及导轨角度可以模拟活塞杆不同的偏载情况。
齐全的测试数据NOK图2是特瑞堡公司官方网站上介绍的活塞杆密封试验台,主要用于活塞杆密封件的性能及寿命测试。
允许参观的液压往复密封试验台架。据国内某工程机械主机厂的技术人员介绍,其试验台架的数量非常庞大,设在日本。由于液压元件的品种NOK总部,一般不:及规格繁多,市场需求的数量有限,其试验台的通用性相对较差,因此,除韩国富临自动化株式会社外,国内外真正专业从事液压元件试验台研制的供应商非常有限,主要是液压元件生产厂家根据自身的产品需要,自行研制液压元件试验台,这些液压元件供应商研制的试验台一般不对外销售。其余主要是一些大学或研究机构如Components:德国斯图加特大学InstituteofMachine研究机构)-从事液压元件试验台的研制IMA实验室、英国BHRGroup。据不完全统计(英国液压流体工程,从事过液压往复密封件试验台研制,并对国内客户提供技术服务的国内外厂家,仅有:韩国富临自动化株式会社、江苏恒立液压股份有限公司、广州机械科学研究院有限公司液压研究所及浙江大学流体传动及控制国家重点实验室等。先简要介绍国内外液压往复密封件试验台主要研制厂商的情况。
图2 活塞杆密封试验台
(1)特瑞堡公司
图3是特瑞堡公司针对空中客车A350飞机起落架活塞杆busak特瑞堡公司是国际知名的液压往复密封件供应商密封的测试台架,已经完成20000个完整的降落循环及额外的于2007+shamban年4月宝色霞板作为特瑞堡密封系统旗下的知名品牌,2日起正式更名为特瑞堡密封系统。
,擦冰和喷水测试。此测试台由斯图加特特瑞堡研发中心完成,据了解,特瑞堡公司在上海工厂有一台液压往复密封基础为浮动安装结构,可模拟不平坦的跑道,用于模拟密封件完整试验台,主要用于活塞杆密封的性能测试,轴径为50mm,往配置的长期耐久性及开发测试。主要工况参数如下:测试台功复速度为005~035m/s,往复行程为300mm,测试介质压力率260kW,质量18t;温度-60~90℃;杆径ϕ100~ϕ400mm;为0~30MPa。此外,上海工厂还有一台液压往复密封综合试
往复速度1m/s;载荷频率10Hz;油缸侧向力225kN。
CMYK
机油缸及试验装置的研制 韩国富临自动化株式会社成立于。该公司成立以来1994年,,主要研制工程机主要从事挖掘械液压元件试验台(含液压缸)、往复密封件试验台、活塞杆安装机及自动化设备,试验设备主要分布在韩国、山东、江苏、浙江、三一重工及山河智能等工程机械主机厂,包括生产用试验台及研究用试验台。据统计,自1994年至今,该公司销售的工程机械类元件试验设备数量接近150台套。其试验台的优点如下③其技术的成熟度:①试验台实用性好、设计理念的先进性及所掌握的试验方法;②稳定性高,故障率极低;,
图3 活塞杆密封试验台
均处于国际领先水平,在国内外享有良好的声誉,在往复高压4油缸密封试验台方面表现得尤为明显—图5所示。
。密封件试验台示例如图
(2)韩国富临自动化株式会社
图4 密封件试验台(一)
图5 密封件试验台(二)
(江苏恒立液压股份有限公司于3)江苏恒立液压股份有限公司
据了解,国内有过液压往复密封试验台研制经验的供应商1990年成立,是全球较大
包括:广州机械科学研究院有限公司液压研究所、徐州工程机规模挖掘机油缸以及大型特种高压油缸的研发制造供应商。近械研究院、中联重科及浙江大学流体传动及控制国家重点实验几年,恒立自主设计及制造的液压元件试验台包括:多路阀试室。其研究情况如下:
验台,液压泵试验台,液压缸试验台(如图6所示),高压脉广州机械科学研究院有限公司下属机构液压研究所曾经为7冲试验台,插装阀试验台及液压缸2P、2F耐久试验台(如图
该公司密封研究所研制煤矿液压支架密封件试验台架(如图8③所示所示)、工程机械液压往复密封试验台(如图9所示),先后为娄底中兴液压件有限公司提供混凝土泵车油缸的型式试验台及凑耐久性好)等。,系统设计合理(其试验台具有以下优点目标。
25年);④高精度;:⑤①操作简化安全;②;追求节能⑥结构紧;工程机械液压往复密封试验台(如图10所示)。
(4)其他
图6 液压缸试验台
CMYK
图7 液压缸2P、2F耐久性试验台
图8 煤矿液压支架密封件试验台
图9 液压往复密封试验台图10 液压往复密封试验台(娄底中兴)
是参照 此外NOK,徐州工程机械研究院有一台液压往复密封试验台的试验方法、与江苏一家试验台供应商共同研制,开发的。
中联重科属下的中联特力液压缸试验中心曾委托韩国富临自动化株式会社为其研制一台杆径200mm、行程500mm、最高瞬时冲击压力70MPa的密封试验机,当时由于种种原因双方未能谈妥,最后他们选择自制。
浙江大学流体传动及控制国家重点实验室依托国家973课题,自行研制一台往复油缸密封试验台。
5 液压往复密封测试设备研制的关键技术
液压往复密封测试设备一般由液压站、密封试验台架、电气控制柜以及测试与控制操作台构成,包括液压系统及电气控制系统两大系统Aided。电控系统主要分控制系统和CAT(Computer界面、Test操作台控制,计算机辅助试验、流量控制系统)系统两部分、加载控制系统。控制系统由人机、温度及液面控制系统等组成。CAT系统由计算机(工控机)、各种传感器、信号调理装置及输入、输出接口组成[3-5]。
由于驱动缸、液压元件、传感器、电气控制元件等均可以外购进口高档产品,国外无技术壁垒,因此,元器件的优劣并非液压往复密封测试设备的关键技术,其关键技术主要包括:(1)液压系统的优化设计;(2)被试缸的结构优化;(3)特殊结构的设计。
液压系统的设计是否合理,决定了液压往复密封测试设备的能耗、密封件测试项目的实现、噪声控制、系统的稳定性及液压元件的寿命等。江苏恒立液压股份有限公司在设计试验台时,一直比较注重试验台的节能降耗,通过合理调整液压系统的参数匹配,同时采取相关措施,既满足用户的要求,同时又节约系统的能耗。
被试缸的结构是否合理,决定了液压往复密封的试验效率及试验数据的真实性。不同的被试缸结构设计,决定了它是否能够真实模拟密封件的实际工况,同时有效提高密封件的试验效率(如:活塞密封与活塞杆密封同时进行试验,或一个驱动缸可同时驱动多个被试缸等)。
对于有特殊要求的液压往复密封测试设备,如挖掘机的铲斗油缸密封件,工作时活塞杆需要承受侧向偏载,如何选择合
理的结构实现侧向偏载,同时又不影响测试设备的其他功能至关重要。
6 国内液压往复密封测试设备的差距
作为关键、核心基础零部件之一的液压往复密封件,由于其行业小,产业集中度低,投入大而见效慢,国内行业厂无力进行试验设备的投入,其他的试验台供应商也因需求量小而不愿意投入精力研究(据统计,目前国内的液压往复密封测试设备数量不超过10台),因此,我国的液压往复密封测试设备与国外的主要供应商在技术上有一定的差距,主要表现在[6]:
(1)液压系统设计的合理性。国内液压往复密封测试设备
CMYK
在噪声控制、系统的稳定性及液压元件的寿命等方面与国外设显得尤为重要,这就对液压往复密封测试设备的研制提出了更备相比均有一定的差距。
高的要求。对我国的测试设备研制供应商来说,这既是机会,(2)设备的外观。国内一般不重视液压往复密封测试设备也是挑战,认清我们与国外同行业之间的差距,脚踏实地,相的外观设计,油管布置的美观性、液压站的整体防护、外观件信在不久的将来,我们的测试设备完全可以赶超国外同行的水平。
的烤漆等方面与国外设备相比也有一定的差距。
(3)设备的结构布置。国外液压往复密封测试设备的结构参考文献相对比较紧凑,这一点在日本、韩国的试验台及其他设备上表[1]杨署东:
现得比较明显,江苏恒立液压股份有限公司基本继承了这一优社,2008.
,何存兴.液压传动与气动[M].武汉:华中科技大学出版良传统。
[2](4)操作的方便性。只要设备的需求方提出要求,国内在[3]臧克江.液压缸[M].北京:设备操作方便性方面与国外的差距总体不大。
[4]张海平.实用液压测试技术化学工业出版社[M].北京:机械工业出版社,2010.
,2015.
(5)人机界面。由于经验及观念的差异,国外液压往复密与气动徐先懂,2004(1):74,王静,曾晨阳-.76.
液压元件综合测试系统的设计[J].液压
封测试设备的显示“界面”更受到用户的欢迎。
XU(6)系统的改造与升级。国外液压往复密封测试设备供应forHydraulicXD,WANGComponentJ,ZENG[CJ].Y.TheChineseDesignHydraulicsofIntegrated&Pneumatics,
TestSystem商的售后服务与改进更好,更靠近客户,有版本的升级;而国内供应商在这方面的意识相对较差,验收后即万事大吉,很难[5]2004(1):74周俊中.液压缸内泄漏检测方法的改进-76.想到升级改进。
34(9):117-119.
[J].润滑与密封,2009,
此外,国内液压往复密封测试设备的供应商对油缸及其密ZHOUJZ.ImprovementontheInternalLeakageTest封的了解程度远不如国外供应商,部分供应商的试验台甚至连漏油这类问题都未能解决。
[6]Cylinder[J].Lubrication白清鹏Engineering,2009,34(9):117of-119.
Hydraulic密封.国内液压测试技术的现状与发展趋势[J].液压气动与
7 结束语
BAI随着我国液压往复密封行业的快速发展,密封件的可靠性
HydraulicQ,2015,35(1):20-P.The23.
TestingCurrentTechnology[SituationJ].HydraulicsandDevelopmentPneumaticsTrendofDomestic2015,35(1):20-23.
&Seals,
埃克森美孚上海实验室顺利通过ISO17025评审
较于通过第三方认证机构来提供油样检测服务,埃克森美孚对技术支持实验室正式通过 位于埃克森美孚亚太润滑科技中心内的上海润滑油分析和CNAS(中国合格评定国家认可委员于上海润滑油分析和技术支持实验室的资金及技术投入,充分会)评定,获得ISO17025认可,成为外资润滑油企业中、首体现了其对中国市场的长期承诺。未来,埃克森美孚上海实验家在中国获得此项认可的润滑油实验室的国家认可机构CNAS,是国家认证认可监督管理委员会批准设立并授权
。
室将继续秉承“公正、诚实、完整、准确、专业、精进、及时”的质量方针,严格执行认可准则和实验室质量保证的相关,统一负责对认证机构、实验室和检查机构等规定,继续为中国用户提供高质量的专业服务、出具更具权威相关机构的认可工作。ISO17025是一项被广泛认可的实验室认性和公信力的油品分析报告,从而帮助中国用户达到“安全、证服务的国际标准。通过这一质量管理标准评定,表明实验室环保、高效”的生产效益。
的检测或校准能力获得第三方权威认可,获得签定ILAC(国与此同时,获得此项认可标志着包括美孚®优释达®油品分际实验室认可合作组织)互认协议的40多个国家与地区实验析服务在内的美孚®优释达®服务家族将进入一个全新的里程室认可机构的承认。
碑,也为今年该系列服务整体升级奠定了坚实的基础。
顺利获得此项认可,意味着位于上海的埃克森美孚润滑油(来源:俞庆华)
实验室一直以来秉持的管理体系和检测能力符合国际规范。相
慧鱼汽车系统太仓新工厂建成
Systems 全球汽车供应商慧鱼汽车系统有限公司(FischerAutomotive,尤为注重可持续性和能效方面。工作场所均采用人体工程学设计,并以流程优化方式进行布置。
建成,这家内饰部件领域的全方位服务供应商的生产能力提升Co.,Ltd.)在中国太仓建成新生产车间。随着新工厂的
建造期间(来源:俞庆华)
到一个新的水平,并能为中国汽车制造商提供最佳服务。工厂
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容