液压系统压力的原位检测研究

　　液压系统具有体积小、重量轻、比功率大、运行平稳、可无级调速等优点，广泛应用于飞机、火箭、船舰、车辆等装备中。随着液压技术和计算机技术的迅猛发展及日益普及，液压系统中大量采用伺服构件，为保证伺服构件和液压系统的正常工作，要求液压系统油液清洁度比较高。如飞机的液压伺服阀，要求油液清洁度不低于 GJB420A- 6A 级。目前对液压系统压力的检测，仍采用在管路中并联测量元件的方法测量，该方法工序复杂，不能保正油液的清洁度和系统的工作安全。为此，我们对液压系统压力进行原位检测研究，在此基础上研制出便携式液压系统故障原位诊断仪，附加于诊断部位，即可迅速查明液压附件的运行状态，进而评估液压系统的动态品质。

　　1压力原位检测机理

　　液压系统利用工作介质———液压油所具有的压力能进行能量的传递和转换，各种形式的液压伺服阀或舵机实现对压力的控制和分配。压力能是液体分子内能的一种表现形式，在其作用下，液压附件和导管产生一定稳度的弹性变形。液压导管壁厚和导管平均直径之比值一般小于 0.1，因此可把液压导管看作承受内部压力的薄壳构件，进行理论计算。导管在内部压力作用下，产生的轴向应变 ε 和压力 Ρ 的关系如下：

　　式中ε ———导管轴向应变;

　　Ρ ———导管内部压力;

　　r ———导管平均半径;

　　E———导管弹性模量;

　　h———导管壁厚。

　　上式说明，在导管的几何尺寸和金属材料确定后，导管的轴向应变与承受的内压成正比。例：r = 8mm，h = 1mm 的碳钢管，在压力变化为0.1 ΜΡa时，对应2个微应变。同样，根据这一原理，在实际检测过程中，可以检测出具体的应变值，再将此应变值转化为电压信号，按预定程序分析处理该信号，即可得出压力的变化情况，从而可以判断液压系统故障。

　　2 压力的原位检测实现

　　在计算机十分普及的今天，可采用多种方式检测应变量。例如：应变片式，电感式，电容式和光导纤维式等。经过反复试验对比，相对而言，采用应变片式非接触式检测压力可行性较好，主要优点：操作简单，抗环境干扰能力强，压力信号稳定，成本低廉。为此，我们采用了这一方法。采用应变片原位检测导管内压力的方法如下：选用与被测导管尺寸相同的金属片作弹性体(笔者采用紫铜片)，在弹性体外测粘贴 4 片应变片 R1, R2, R3,R4。如图 1 所示。

　　R1与 R3为工作片，R2和 R4为弹性弹性体温度补偿片，电信号采用差动方法输出，组成如图 2 所示电桥。