利用蓄能器的高精度液压加载系统的设计研究

　　0　引言

　　某种重型汽车转向器销轴的装配工艺是首先将销轴放入液氮中冷却,然后利用专用设备将其压装入阀体内,待销轴温度回升到常温后,在专用检测设备上,通过检测销轴是否有松动现象来判断压力装配后的装配质量。根据装配工艺要求,用于检测销轴松紧程度的力为6000(1±1% )N,即5940~6060N。当给销轴施加6000(1±1% )N的推力时,若销轴没有移动,则装配合格;否则,为不合格。为此,笔者设计了专门的检测设备,通过液压加载方式和位移传感器来完成检测任务。

　　在检测过程中,首先将冷却后的阀体放在检测位置,用夹紧油缸将其夹紧,然后用送进油缸将位移传感器送至检测位置,最后用加载油缸对销轴施压所需的检测力。整个检测工作的难点在于使用液压缸加载来实现所需要的检测力。

　　1　液压系统设计

　　本专用检测设备的液压系统,其销轴夹紧、位移传感器输送动作的控制比较简单,加载油缸输出力的精度要求却比较高。如果采用普通的压力调节系统,很显然不能满足加载检测力的精度要求。如果采用液压伺服控制系统,则系统复杂、成本高、抗污染能力差且系统维护困难,特别是对企业维护人员技术水平要求较高。经过多方案分析比较,利用蓄能器的补油原理来保证加载油缸输出力恒定是一个经济、可行的方案。在液压系统设计中,如果完全由蓄能器补油来推动加载油缸运动,必然会造成蓄能器容积过大,不经济。因此,在进行液压系统设计时,首先考虑使加载油缸快速接近工件,并由接近开关检测,使加载油缸在距离工件5mm处停止,剩余的行程由蓄能器给其补油来完成。当蓄能器和加载油缸压力达到平衡时,即获得最终的加载力,其液压原理如图1所示。

　　液压系统的工作过程为:人工上料→夹紧油缸夹紧工件(5YV通电)→送进油缸将位移传感器送到检测位置(8YV通电)→加载油缸快速接近工件(3YV通电)并在距工件5mm处停止(3YV失电)→蓄能器充液(2YV通电)→蓄能器停止充液(压力传感器控制、2YV失电)→蓄能器给加载油缸补油(1YV通电)→位移传感器延时检测并报告结果→送进油缸退回(7YV通电)→加载油缸退回、蓄能器放油(4YV通电、1YV由压力传感器控制失电)→夹紧油缸松开(6YV通电)→循环结束。

　　2　蓄能器的选择及压力设定

　　气囊式蓄能器惯性小、反应灵敏、结构紧凑、重量轻且易于维护,在设计中选择气囊式蓄能器作为补油蓄能器。

　　在本检测设备中,蓄能器的充油、放油时间都小于1min,可以认为蓄能器的充油、放油过程为绝热过程,故有: