新型多冲碰撞试验机的油路控制系统研制

　　在冶金、化工、交通运输、建筑、钻探、军事装备以及核设备、航空航天等工业中,许多零部件的失效均与多冲碰撞载荷有着密切联系。研究发现,零件承受多冲载荷而失效的多种起因都可以归结为材料发生宏观塑性变形,由此而引起的失效大部分起源于零件表面。因此,探讨多冲载荷作用下零件变形及失效的原因、机理、影响因素和控制方法,寻求有效的方法来强化或修复此类零部件的表面,从而延长其使用寿命、降低生产成本、提高系统的使用有效性和安全性,具有十分重要的意义。针对目前缺少专用多碰试验机的现状,模拟多冲碰撞工况的工作原理,研制了一台新型多冲碰撞试验机。多碰载荷的实现要求液压油在大流量高压的情况下高频换向,本试验系统要求的最大流量为707 L/min、压强为8MPa、设计要求换向频率为0~5Hz。一般电磁换向阀尚无法在如此大的流量下实现高频换向,需要自己设计一种能够在大流量下实现二位三通高频换向功能的装置,所以特别研制了一种高频大流量旋转式换向阀。

　　在该方案中,二位三通换向阀是通过自己设计的旋转换向阀来实现的,该旋转换向阀由阀座和旋转阀芯两大部分组成,阀芯由调速电机驱动,相对阀座作连续旋转运动,调节电机频率即可改变阀芯旋转频率,从而实现高频换向,实现活塞与冲头的蓄能。如此反复循环运动各油口的顺序开闭,实现多冲碰撞,从而达到试验多冲碰撞要求。

　　但在实际应用中发现该旋转换向阀出现如下问题:阀芯旋转所需要的驱动转矩太大,必须有大转矩高功率的电机与之配套,同时振动很严重,阀芯磨损极快,加速了试验机的损耗且得出的试验结果不准确,系统误差太大,影响试验数据的正确性。所以考虑对其进行改进:利用两个插装阀和一个电磁换向阀设计了新的换向装置来代替旋转换向阀,实际应用表明该装置工作稳定可靠,可以满足试验需要。

　　二位三通换向装置改进方案如下:

　　在第一套方案的基础上,课题组提出了新的方案,油路及其他装置不变,将原二位三通换向装置改由一个电磁换向阀作为先导阀和两个插装阀一起来实现。

　　插装阀又称为逻辑阀,如图1所示,它的基本核心元件是插装元件,是一种液控型、单控制口装于油路主级中的液阻单元。将一个或若干个插装元件进行不同组合,并配以相应的先导控制级,可以组成方向控制、压力控制、流量控制或者复合控制等单元(阀)。这种阀具有流通能力大、控制自动化等显著优势,是高压大流量(流量可达18000 L/min)领域的主要控制阀品种。将电磁或者电磁球阀与插装阀组合使用,即以电磁阀作为插装阀的先导阀,既可以实现较高频率的换向,又可以满足大流量的要求。在本试验中,将一个电磁换向阀和两个插装阀进行组合,很好地实现了试验预期的效果,满足试验要求。