国产化阀件集成测试方案及改进_王培.pdf

液压气动与密封年第期 国产化阀件集成测试方案及改进王 培，何 燚，武玉娇，宁 宁，陈建有，李 哲 o o o ，Y，Y，g，（北京长征天民高科技有限公司，北京；北京航天发射技术研究所，北京）摘 要：特种车底盘的液压转向技术已逐渐成熟，具有广阔的市场前景。为实现自主可控，年研发的电液转向系统使用的进口阀件要求全面进行国产化替代。阀件种类多，涉及电磁阀、平衡阀、节流阀等常规阀件，同时为优化系统结构还研制了液控切换阀、流量指示阀等特种阀件。按 军用越野汽车设计定型试验规程的规定，国产化阀件需要满足 万次可靠性测试。通过分析主要阀件的功能及工作原理，提出了国产化阀件的集成测试方案并进行，节省试验资源并大幅降低研发周期。关键词：国产化阀件；可靠性测试；集成测试方案；改进中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：作者简介：王培（），男，河北高碑店人，工程师，学士，现从事特种车辆领域的机械设计及制造工作。前言公司研制的特种车底盘转向液压系统结构复杂，涉及液压元件种类多，要求阀件可靠性强且能适用于低温环境，因此系统中使用的阀件进口率几乎达到。近几年受疫情以及其它技术因素的影响，进口阀件供应问题已影响到转向液压系统产品的交付。为实现产品自主可控，前期选择了几个国产品牌的成品阀件，根据系统使用特点对阀件进行了多次系统性测试，阀件暴露出以下问题：（）不适用低温环境，普遍出现低温漏油；（）使用一段时间后，性能逐渐下降，比如内泄漏增大、换向失效或阀芯移动过程出现不确定的卡滞。为解决上述问题，对国产成品阀件进行了优化，形成自主设计制造的单机阀件，包含电磁换向阀 种、平衡阀 种、其他压力阀 种、其他方向阀 种。同时，为优化系统结构还研制了液控切换阀、流量指示阀等特种阀件。按 军用越野汽车设计定型试验规程的规定，国产化阀件需要满足 万次可靠性测试，尤其对特种阀件，工作性能的稳定性、结构和密封的可靠性更要进行摸底，在长时间反复换向工况下考察各结构件、密封件的磨损情况，寻找设计、工艺缺陷并加以改进，进一步提高产品的固有可靠性。目前在有限的试验资源下，各阀件的平均测试时间为 天 件，且每种阀件需考核多个子样，因此完成所有阀件的测试周期将严重影响转向液压系统的整体研制进度。本文通过分析主要阀件的功能及工作原理，提出了国产化阀件的集成测试方案，在试验资源不变的前提下，实现阀件并行测试，节省试验资源并大幅降低研发周期。被试阀件组成及主要功能转向 液 压 系 统 的 核 心 阀 件 包 括 液 控 切 换 阀、流量指示阀、种电磁换向阀及 种节流阀，均为插装式元件，被试阀件明细见表。表 被试阀件组成明细序号名称代号数量备注流量指示阀液控切换阀电磁换向阀电磁换向阀单向调速阀节流阀液控切换阀 由阀体、阀芯、控制阀芯、螺堵、螺母、弹簧和单向阀弹簧等零件组成。主要技术参数见表，原理见图。液控切换阀是转向液压系统中的关键部件，其功 o能是在转向和对正模式下控制助力油缸两腔之间的通断和卸荷，保证液压系统安全。转向系统由转向模式转换到对正模式时，油压进入对正缸，提供对正力使车轮回正。液控切换阀使助力油缸、两腔沟通并与回油路相连实现卸荷，减小对正力。当由对正模式切换回转向模式时，助力油缸、两腔与回油断开，执行转向功能。表 液控切换阀基本参数表序号参数指标数值（范围）环境温度 通径 额定流量 额定压力 开锁压力 泄漏量 图 液控切换阀原理图流量指示阀由阀体、阀芯、接头、弹簧、调整垫片、连接体、传感器组件和圆形电插座等组成，具体结构和接口如图 所示。图 流量指示阀结构图流量指示阀是液压系统中的关键部件，其功能是实时监测流量，流量过低时报警，保证液压系统安全。电磁换向阀和节流阀是液压系统中的常用部件，其功能是控制油路的通断换向以及调节执行机构的运行速度。通过可靠性测试，重点考核的内容为：（）考核液控切换阀换向可靠性；（）考核流量指示阀预警可靠性；（）考核电磁换向阀、换向工作可靠性；（）考 核 单 向 调 速 阀、节 流 阀 工作可靠性。试验方案根据各阀件功能，搭建了集成测试液压系统，包括液压回路与控制系统，控制系统按照电磁阀逻辑顺序发出通断指令实现阀件换向动作，回路中安装有压力传感器及流量传感器，由控制系统实时采集并对数据做出判断，得出元件是否正常工作的结论。试验系统原理见图。流量指示阀 液控切换阀 二位三通电磁阀 二位二通电磁换向阀 单向调速阀 节流阀 压力传感器 节流嘴图 集成测试原理图系统包含液控换向阀、；二位三通电磁阀、；二位二通电磁阀、；流量指示阀、；节流阀、；流量传感器、；压力传感器、；供油油源。油源 经过节流阀 后分别与节流阀、液控换向阀、二位三通电磁阀、流量指示阀、流量传感器、形成 条回路，可以通过控制电磁阀、实现 条主油路的通断。油源 与二位二通电磁阀、液控换向阀、形成 条液控开关回路，通过控制液控换向阀、实现液控换向阀的通断。测试系统搭建完成后，按照测试流程图及控制策液压气动与密封年第期略表控制 个电磁阀动作，同时采集流量指示阀、流量传感器、压力传感器、的数据，得出元件是否工作正常的结论。图 测试流程图表 电磁阀控制策略表序号 出现的问题及改进实际测试过程中，执行控制策略表中序号 的五个步骤时，流量传感器、的数值均为，流量指示阀、一直处于发讯状态。经分析，原因为系统供油流量较小，液控开关回路建压后，液控切换阀开始换向打开，条主油路压力经过节流阀、后回油箱，主油路压力瞬间下降，导致液控开关回路下降，液控切换阀随即换向关闭，所以出现 个流量传感器数值均为 的情况。为解决上述问题，采用减小节流阀开度、适当提高系统流量等多种方式进行测试，最终确定的改进方法如下：系统由单油源 改为双路油源、。条主油路的回油管路增加一处二位二通换向阀，用于控制油液经电磁阀、及流量指示阀、回油箱。油源 与二位二通电磁阀 组成 条液控开关回路。控制策略表中增加控制电磁阀 的动作。改进后的原理图见图，控制策略见表。图 改进后的原理图表 改进后的电磁阀控制策略表序号 测试情况按改进后的测试原理搭建系统后，启动油源系统，油源 压力 ，流量 ，油源 压力，流量 。的流量调至 。初始时控制电磁换向阀 均通电，此时三个流量阀均处于报警状态。后控制、断电，、通电，此时流量指示阀 解除报警，流量指示阀 和 保持报警。后控制、通电，其他断电，恢复报警，解除报警。后控制、通电，其他断电，流量指示阀 和 报警，解除报警。图 测试结果展示 o 后控制控制 全断电，流量指示阀 解除报警。通过上位机程序控制步骤 循环运行，目前已完成 次循环，测试过程中阀件运动灵活，无卡滞现象，无外渗漏。结论通过国产化阀件的集成测试，在有限的试验资源下实现了多种阀件同时进行可靠性测试，可在 个月内完成 万次测试，节省了试验资源。为国产化阀件的设计可行性、性能稳定性、可靠性提供数据支撑，大幅降低研发周期。参考文献 李祥阳，花同宾 一种高性能液压阀综合试验台设计液压与气动，（）：王连 液压阀型式试验台控制特性的研究 沈阳：沈阳工业大学，曹伟，朱红波，刘晓超 液压元件的测试 机电工程技术，（）：王松 一种煤矿用液压阀试验台的液压系统设计 机械工程与自动化，（）：，郭媛，张昌，邓江洪，等 基于模块化的液压阀试验台性能测试系统研究 机床与液压，（）：王福山 工程机械液压元件可靠性试验技术研究 液压气动与密封，（）：引用本文：王培，何燚，武玉娇，等 国产化阀件集成测试方案及改进 液压气动与密封，（）：，o，o o o ，（）：二维高压大流量电液比例换向阀振动试验研究王 珊，任 威，徐 钰，王红利，陈志鹏 o o o oo ooo o ，Y，g，g（o o o，o，）（河南航天液压气动技术有限公司，河南 郑州）摘 要：针对二维电液比例阀在轻量化、抗污染、输出稳定性等方面的优势，研制了一种高压大流量电液比例换向阀，可适用飞机机载环境，利用 对比例阀的结构、模块参数进行了仿真计算，并在振动冲击试验台上对样机进行了试验研究，研究结果表明力矩马达紧固压板刚度和安装螺钉的规格影响最大。关键词：二维；电液比例换向阀；机载环境；振动冲击试验台中图分类号：文献标志码：文章编号：（）设计背景电液比例阀是电液比例控制系统的核心元件，输入的电压信号可使阀芯产生位移，从而输出与输入信号收稿日期：作者简介：王珊（），女，河南商丘人，助理工程师，硕士，主要从事 阀的结构设计及仿真等相关工作。成比例的压力和流量。电液比例阀根据其使用工况可大致分为方向阀、压力阀、流量阀。电液比例换向阀分为直动式电液比例换向阀、先导式电液比例换向阀及 电液比例换向阀。直动式电液比例换向阀因比例电磁铁输出推力与阀口开度有关，因此无法实现大流量控制；先导式电液比例换向阀可以实现高压大流量控制，但其结构复杂且容易因油液中的污染颗粒发生堵塞。基于 原理的电液比例换向阀其敏感腔