Hidraulični cilindar je izvršni element hidrauličkog sistema koji hidrauličku energiju može pretvoriti u mehaničku energiju linearnog klipnog kretanja. Zbog svoje jednostavne strukture i pouzdanog rada, široko se koristi u mehaničkim sistemima. Trenutno postoje mnogi proizvođači hidrauličnih cilindara. S jedne strane, performanse i kvaliteta hidrauličnih cilindara moraju ispunjavati zahtjeve glavnog motora, a istovremeno moraju ispunjavati standardne pokazatelje samog hidrauličkog cilindra. Prema GB / T15622-2005 i JB / T10205-2010 standardima, razvijen je ispitni sto za hidrauličke cilindre.
1 Sastav i princip rada ispitnog stola
Ispitni sto se sastoji od četiri dijela: stola, hidrauličkog sistema, električnog sistema i softvera za mjerenje i upravljanje.
1. 1 Dizajn konstrukcije klupe
Kako bi se udovoljilo zahtjevima široke amplitude opterećenja i velike varijacije dužine ispitivanog hidrauličnog cilindra, ispitna platforma je opremljena sa dva ispitna stola iste strukture i različitih parametara. Glavni tehnički parametri prikazani su u Tabeli 1.
Hidraulični cilindar za utovar i ispitani hidraulični cilindar nalaze se na istoj osi i pričvršćeni su unutar zatvorenog okvira za utovar. Kao što je prikazano na slici 2, zatvoreni okvir za utovar sastoji se od nosača reakcije, postolja, reakcijske šipke, nosača reakcijske šipke i brave. Sastavljen od čvrstih matica. Tokom ispitivanja opterećenja ispitnog stola, hidraulični cilindar za punjenje prenosi silu na ispitani hidraulični cilindar kroz sklop prelaznog komada. Sklop vodilice nosi bočnu silu uzrokovanu greškom u ugradnji, a istovremeno igra ulogu vodilje. Sklop prijelaznog dijela (gdje je ugrađen senzor sile za mjerenje sile između ispitivanog hidrauličnog cilindra i hidrauličnog cilindra za opterećenje) klizi duž aksijalnog smjera pod ograničenjem vodilice za prijenos sile. Zatvoreni okvir za utovar pretvara silu između hidrauličnih cilindara u unutrašnju silu sistema. Hidraulični cilindri različitih dužina mogu se ispitati podešavanjem dužine prelaznog komada; mijenjanjem alata na ispitnom komadu mogu se povezati hidraulični cilindri različitih tipova sučelja.
1. 2 Hidraulični sistem
Hidraulični sistem se uglavnom sastoji od patrone ventila velikog promjera, elektro-hidrauličnih usmjernih ventila i proporcionalnih ventila. Kroz precizno podesive performanse proporcionalnog ventila, protok i pritisak ispitnog stola hidrauličnog cilindra mogu se lako i precizno kontrolirati za ispitivanje različitih vrsta hidrauličnih cilindara. Shematski prikaz hidraulike prikazan je na slici 3.
Hidraulični cilindar za utovar i ispitani hidraulični cilindar nalaze se na istoj osi i pričvršćeni su unutar zatvorenog okvira za utovar. Kao što je prikazano na slici 2, zatvoreni okvir za utovar sastoji se od nosača reakcije, postolja, reakcijske šipke, nosača reakcijske šipke i brave. Sastavljen od čvrstih matica. Tokom ispitivanja opterećenja ispitnog stola, hidraulični cilindar za punjenje prenosi silu na ispitani hidraulični cilindar kroz sklop prelaznog komada. Sklop vodilice nosi bočnu silu uzrokovanu greškom u ugradnji, a istovremeno igra ulogu vodilje. Sklop prijelaznog dijela (gdje je ugrađen senzor sile za mjerenje sile između ispitivanog hidrauličnog cilindra i hidrauličnog cilindra za opterećenje) klizi duž aksijalnog smjera pod ograničenjem vodilice za prijenos sile. Zatvoreni okvir za utovar pretvara silu između hidrauličnih cilindara u unutrašnju silu sistema. Hidraulični cilindri različitih dužina mogu se ispitati podešavanjem dužine prelaznog komada; mijenjanjem alata na ispitnom komadu mogu se povezati hidraulični cilindri različitih tipova sučelja.
1. 2 Hidraulični sistem
Hidraulični sistem se uglavnom sastoji od patrone ventila velikog promjera, elektro-hidrauličnih usmjernih ventila i proporcionalnih ventila. Kroz precizno podesive performanse proporcionalnog ventila, protok i pritisak ispitnog stola hidrauličnog cilindra mogu se lako i precizno kontrolirati za ispitivanje različitih vrsta hidrauličnih cilindara. Shematski prikaz hidraulike prikazan je na slici 3.
Pritisak i protok u ispitivanom cilindru podešavaju se pomoću ventila za proporcionalni protok i proporcionalnog sigurnosnog ventila, a produženje i uvlačenje ispitivanog cilindra kontrolira se pomoću elektro-hidrauličkog usmerenog ventila. Utovarni cilindar opterećen je mostnim krugom i proporcionalnim sigurnosnim ventilom uloška. Ispitani cilindar i cilindar za utovar povezani su kliznim kolicima, a na kolica je instaliran senzor sile za mjerenje sile između dva cilindra tokom ispitivanja.
Da bi se precizno izmjerio minimalni startni pritisak ispitivanog cilindra, preskočeni krug namjerno se dodaje premosnica. U malom protoku, ispitni tlak kontrolira se preciznijim proporcionalnim sigurnosnim ventilom i senzorom tlaka kako bi se postigla svrha tačnog mjerenja. Pored toga, ispitni sto dodaje testni krug ultra visokog pritiska za ispitivanje pritiskom, koji može izdržati pritisak od 55 MPa. Ispitni sto je opremljen uređajem za obnavljanje curenja ulja. Propuštanje ulja nastalo tokom ispitivanja i demontaže hidrauličkog cilindra sakuplja se kroz korito ulja. Oporabljeno ulje vraća se natrag u spremnik za ulje hidrauličkog izvora kroz motornu jedinicu reduktorske pumpe i filter. Ne samo da smanjuje otpad hidrauličkog ulja, već sprečava da ulje izaziva zagađenje testnog okruženja.
1. 3 električni sistem
Električni sistem ispitnog stola hidrauličkog cilindra uglavnom uključuje računar za upravljanje zadacima, računar za mjerenje i upravljanje, kutiju za kondicioniranje signala i dio napajanja iz UPS-a.
Računalo za upravljanje zadacima prenosi ulazne upute i parametre operatera na računalo za mjerenje i upravljanje; mjerni i upravljački dio kontrolira kretanje ispitivanog cilindra i opterećenje cilindra za punjenje u skladu s ulaznim uputama i parametrima, prikuplja ulazne signale senzora i šalje ih računaru za upravljanje zadacima za izvještaj o ispitivanju prikaza i izlaza. Kutija za kondicioniranje signala Kutija za kondicioniranje digitalnog signala i analogna kutija za kondicioniranje signala koriste se za prilagođavanje signala svakog senzora u standardni signal i unos u mjerni i upravljački računar, te podešavanje izlaza mjernog i upravljačkog računala u signal koje mogu primiti elektro-hidraulički proporcionalni ventil i elektromagnetski ventil za okretanje; UPS Dio napajanja odgovoran je za napajanje računara za upravljanje zadacima, računara za mjerenje i upravljanje i kutije za kondicioniranje signala.
Sustav za mjerenje i upravljanje hidrauličkim cilindrom i računalo središnje kontrolne sobe usvajaju Ethernet komunikaciju, a računalo centralne kontrolne sobe može daljinski nadgledati i kontrolirati sistem upravljanja ispitnim stolom.
Sustav za mjerenje i upravljanje hidrauličkim cilindrom i PLC izvora ulja koriste RS485 komunikaciju za prikupljanje PLC izlaznih signala radi razumijevanja rada i statusa izvora ulja, a izvor ulja se može daljinski pokrenuti, napuniti i zaustaviti.
1. 4 softvera za merenje i upravljanje
Softver za mjerenje i upravljanje napisao je softver LabVIEW. Kroz različite kontrole u softveru LabVIEW, upravljački softver se piše u skladu s postupkom ispitivanja i zahtjevima za prikupljanje podataka na ispitnom stolu hidrauličnog cilindra.
Softversko sučelje sistema za ispitivanje hidrauličnih cilindara
Softversko sučelje uglavnom se sastoji od nekoliko dijelova: praćenje stanja ispitnog stola, informacije o testiranom cilindru, prikaz podataka o ispitivanju u stvarnom vremenu, ručno upravljanje, prikaz krivulja i traka s karticama automatskog upravljanja. Softver može realizirati dva načina upravljanja ručnim testom i automatskim testiranjem. Mjerači podataka u sučelju simuliraju i prikazuju trenutne podatke o ispitivanju i stanje hidrauličkog sustava. Snimanje relevantnih podataka u procesu ispitivanja u stvarnom vremenu putem snimanja podataka i podržava automatsko generiranje izvještaja o ispitivanju.
2 Dizajn analize i optimizacije strukture platforme
Zatvoreni okvir za utovar ključna je komponenta ispitne mašine koja se sastoji od reakcijske šipke, sigurnosne matice, nosača reakcije i klupe. Hidraulični cilindar je pričvršćen između reakcijske šipke i stola. Tijekom ispitivanja opterećenja, zatvoreni okvir za utovar pretvara silu između hidrauličnih cilindara u unutarnju silu sistema, a ukupna koordinirana deformacija čini ispitni sto niskim zahtjevima za čvrstoću laboratorijskog temelja. Kako bi se osiguralo da sustav ima dovoljnu čvrstoću i krutost, provode se analiza konačnih elemenata i optimizirani dizajn. Rezultati analize konačnih elemenata prikazani su na sl. 5-7. Maksimalno naprezanje je 67 MPa, maksimalna deformacija u Y smjeru je 1,15 mm, a maksimalna deformacija u Z smjeru je 0,05 mm.
3 Karakteristike ispitnog stola
(1) Ispitni sto ima snažnu prilagodljivost. Nosivost je velika, a duljina uzorka može se prilagoditi širokom rasponu. Promjenom priključnog sučelja različitih oblika, ispitni sto se može prilagoditi ispitnom uzorku različitih oblika povezivanja.
(2) Ima jedinstveni kruti zatvoreni okvir, koji može pretvoriti silu između hidrauličnih cilindara u unutrašnju silu sistema, koja smanjuje silu između ispitnog stola i temelja, a ima male zahtjeve za čvrstoćom laboratorija temelj.
(3) Uložak i elektrohidraulični ventil koriste se kao glavne komponente sistema koji mogu provesti velika ispitivanja protoka.
(4) Proporcionalni ventil pritiska koristi se za kontrolu ispitnog pritiska, a proporcionalni ventil protoka i senzor pritiska za kontrolu protoka sa strane bez odvojenog izvora ulja.
(5) Kod kruga ultra visokog pritiska, ispitivanje pritiska hidrauličkog cilindra u dvije šupljine može se izvršiti u jednoj instalaciji.
(6) Opremljen je uređajem za prikupljanje ulja koji curi, koji može povratiti hidraulično ulje koje je iscurilo tijekom rastavljanja i sastavljanja ispitivanog cilindra, te ga nakon filtriranja vratiti u rezervoar hidrauličkog izvora.
(7) Merno-upravljački ormar usvaja modularizaciju i podijeljen je u 4 modula: računar za upravljanje zadacima, računar za mjerenje i upravljanje, kutija za kondicioniranje signala i UPS napajanje.
(8) Softversko sučelje je intuitivno i lako se njime rukuje, a prikladno ga je ručno i automatski prebaciti. Softver ima moćne funkcije koje mogu realizirati razne zadatke kao što su prikupljanje i obrada podataka, uklanjajući potrebu eksperimentatora za prikupljanjem i obradom podataka te poboljšavajući efikasnost i tačnost. Softver je zapisljiv, a funkcije testiranja mogu se dodati prema stvarnim potrebama testa. Izvještaj o ispitivanju može se automatski generirati.
4 Zaključak
Razvijena klupa za ispitivanje performansi hidrauličkih cilindara može testirati hidraulične cilindre u skladu s GB / T1562-2005 i može testirati većinu hidrauličnih cilindara (maksimalna snaga 2800kN, maksimalni hod 6000mm) koji se koriste na građevinskim mašinama s različitim alatima. Uspješan razvoj ispitnog stola hidrauličnih cilindara ima tri implikacije:
(1) U pogledu razvoja novog proizvoda i osnovnih istraživanja hidrauličnih cilindara, ispitivanjem se može provjeriti zadovoljavaju li tehničke performanse hidrauličnih cilindara očekivane projektne ciljeve. Analizom podataka o ispitivanju i krivuljama može se procijeniti je li struktura hidrauličkog cilindra razumna i je li korišteni materijal najbolji, kako bi se riješili problemi hidrauličkog cilindra u dizajnu, obradi i materijalima; pomažu u analizi optimalnog radnog opsega hidrauličkog cilindra kako bi se olakšalo Utvrđivanje razumnih radnih uvjeta hidrauličkog cilindra i produženje vijeka trajanja hidrauličkog cilindra.
(2) Kada proizvodne kompanije izvrše kontrolu kvalitete na serijama proizvoda, provjerit će stabilnost i pouzdanost proizvoda redovitim i nasumičnim testovima uzorkovanja, eliminirati potencijalne probleme, osigurati kvalitetu proizvoda i povećati povjerenje korisnika u proizvode, što će pomoći razvijati se i stabilno
Solidno tržište.
(3) Riješiti problem razlika u performansama i kvaliteti proizvoda između proizvođača i korisnika hidrauličnih cilindara.