基于工程机械回转接头性能自动检测装置液压系

工程机械回转接头性能自动检测装置设计在国内尚处于研究探索阶段，设计的关键是液压系统设计。该 检测装置液压系统由高压系统和低压系统二部分组成，低压系统采用液控单向阀进行保压，保压效果良好。高压系统采用电磁球阀进行加载、保压、卸载，在阀的性 能可靠前提下，可以满足系统要求。采用了pro / e 软件进行三维立体设计，使设计直观、准确，缩短了集成油路块的设计周期。

回转接头是工程机械中实现流体分配的关键部件，为保证产品质量，提高产品的竞争力，在出厂前必须对其进行性能自动检测。我国回转接头的生产历史 较短，部分产品已经能够替代进口产品，但有关检测装置还有待研究和开发。出厂性能自动检测装置需要检测项目主要包括耐压测试，内泄漏测试，外泄漏测试，启 动、回转扭矩测试。在进行耐压测试及内外泄漏测试时，需要对回转接头高压通道和低压通道进行加载、保压、卸载，这也是检测装置设计的关键，本性能自动检测 装置采用液压系统来实现，即靠液压系统使回转接头的高压通道、低压通道分别建立起一定的压力，并保持一定时间后卸压。在液压元件性能可靠的前提下，能满足 系统的设计要求，实现了检测装置的正常运行。

1 工程机械回转接头组成及负载压力的建立

工程机械回转接头品种繁多，外形与结构差异性很大。本设计是面向多系列的通用型检测平台设计。就通道数而言，最常用的是8 通道和6 通道。本文以8 通道回转接头为例介绍具体的设计过程，某型8 通道回转接头结构如图1 所示，它主要由密封圈1、壳体2、回转轴3 组成。

a、b、c、d、e、f、g、h 是液压油进出油口，将壳体上的油口b、d、f、h 用自制的螺塞堵死，与此同时将回转轴上的a、b、c、d、e、f、g、h 油口也用螺塞堵死，将高压油从壳体上a、c、e 三个油口输入，同时将低压油从壳体上 g 油口输入，因为回转轴上出油口被堵死，回转接头的高压通道、低压通道分别建立起一定的负载压力。

2 检测装置液压系统工作原理

回转接头自动检测装置液压系统由低压系统、高压系统二部分组成。分别对回转接头的低压通道和高压通道进行加载、保压、卸载。

2. 1 低压系统

低压系统主要由4 个y 型机能电磁换向阀，4 个液控单向阀组成，叠加阀式低压系统原理图如图2 所示。泵启动，当电磁阀7、8、9、10 的电磁铁1dt、3dt、5dt、7dt 分别通电，液压油经电磁换向阀7、8、9、10，液控单向阀11、12、13、14 分别进入4 个回转接头的低压通道，回转接头低压通道加载。

当油液压力达到规定值后，压力传感器15、16、17、18 分别发信号，电磁铁1dt、3dt、5dt、7dt 分别断电，回转接头低压通道保压。保压达到规定时间后电磁阀7、8、9、10 的电磁铁2dt、4dt、6dt、8dt 分别通电，4 个回转接头低压通道的油液分别通过液控单向阀11、12、13、14，以及电磁换向阀7、8、9、10 回油箱，回转接头低压通道卸载。各电磁阀的电磁铁动作顺序表如表1 所示。

2. 2 高压系统

高压系统主要由8 个电磁球阀、4 个单向阀组成。回转接头高压系统原理图如图3 所示，超高压泵4 启动，当电磁球阀5、6、7、8 电磁铁 1dt、2dt、3dt、4dt分别通电，电磁球阀换向至左位，液压油经电磁球阀5、6、7、8，单向阀 9、10、11、12，电磁球阀 13、14、15、16分别进入4 个回转接头的高压通道，回转接头高压通道加载。

当压力达到规定值后，压力传感器17、18、19、20分别发信号，电磁球阀5、6、7、8 电磁铁断电，电磁球阀回复至右位，回转接头高压通道保压。保压达到规定时间后，电磁球阀13、14、15、16 电磁铁 5dt、6dt、7dt、8dt 分别通电，电磁球阀换向至左位，4 个回转接头高压通道的油液分别通过电磁球阀13、14、15、16 回油箱，回转接头高压通道卸载。各电磁阀的电磁铁动作顺序表如表2 所示。

3 液压系统主要液压元件参数的确定及阀连接方式选择

根据自动检测装置液压系统的要求，低压系统最高工作压力为1 mpa，高压系统最高工作压力42 mpa，因为系统中没有执行元件，不需要根据速度或转速的要求来确定系统流量，设计时主要考虑系统压力上升速度不能太慢，同时考虑系统泄漏的影响，液压元件流量不易过小。

因此，确定低压系统中三位四通电磁换向阀、液控单向阀的最大工作压力均为6. 3 mpa，通径为6，电磁换向阀、液控单向阀连接方式均采用叠加式，以缩短设计周期[1]，便于安装、调试及维护[2]。 低压系统液压泵采用叶片泵，额定压力6. 3 mpa，排量10ml/r。高压系统的换向阀采用板式连接的电磁球阀，其最大工作压力45 mpa，通径为6。因一般电磁换向阀最高工作压力只能达到31. 5 mpa，不能满足所设计系统的要求，电磁球阀最大工作压力可达63 mpa，而且具有密封性好[3]，没有液压卡紧，受液动力影响小，换向和复位所需力小这样一些优点。系统中单向阀采用板式连接的普通单向阀，最大工作压力为31. 5 mpa，通径为6。高压系统采用特殊订货的超高压泵，额定压力50 mpa，流量2l/min。

4 液压系统集成油路块设计

低压系统阀均采用叠加式，只需要设计一个底块，油路块的设计比较简单。由于高压系统采用电磁球阀，电磁球阀目前没有叠加式，油路块的设计比较复 杂，既要保证孔道位置的准确性，又要保证孔道间的壁厚，以承受高压。本案采用了pro/e 软件进行三维立体设计，在设计中既可以多角度观测孔道间是否干涉[4 -5]，又可以进行壁厚验算，方便快捷，有效缩短了油路块的设计周期，并直接导出二维零件图。高压系统油路块三维立体图如图4 所示。装配图也用pro/e软件绘制，方便地实现了虚拟装配。高压系统油路块三维立体装配图如图5 所示。

5 液压系统液压站设计

液压站结构如图6 所示，将高压泵、低压泵均置于油箱盖板之上，所有阀及连接阀的集成油路块也置于油箱盖板之上，这样有利于系统检修和维护，同时有利于泄漏油液的回收，不至 于污染场地。由于系统工作压力较高，考虑到油温升高、油中杂质的沉淀及机器在运行和停止时，油液从管路流回油箱诸方面因素[6]，同时考虑到测试时油液损失，油箱的有效容积根据下列表达式计算。

式中:v ——— 油箱的有效容积

ξ ——— 与系统压力有关的系数，取ξ = 10

qp1——— 低压泵的流量，qp1= 14. 2 l / min

qp2——— 高压泵的流量，qp2= 2. 0 l / min

v1——— 测试时油液损失，取v1= 10 l

v = 10 × ( 14. 2 + 2. 0) + 10 = 172 l

6 结论

( 1) 本性能自动检测装置采用液压系统对回转接头进行加载、保压、卸载，这与回转接头实际工况比较吻合。在液压系统的设计中低压系统采用叠加阀缩短了设计周期， 利用液控单向阀进行保压，因为其反向密封性好，使用效果理想。高压系统采用电磁球阀，在阀的性能可靠前提下，可以满足系统设计要求;

( 2) 采用pro/e 软件对液压油路块进行三维立体设计，既可以多角度观测孔道间是否干涉，又可以进行壁厚验算，能做到直观、快捷，有效缩短了油路块的设计周期。