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常见液压缸可靠性试验方法及装置.pdf
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1、Hydraulics Pneumatics&Seals/No.3.2024doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.03.002常见液压缸可靠性试验方法及装置李小明,李永奇?,宋大强1(1.九州职业技术学院机电与汽车工程学院,江苏徐州2 2 1116;2.徐州徐工液压件有限公司,江苏徐州2 2 10 0 0)摘要:针对我国工程机械用液压缸可靠性水平较低,行业对液压缸可靠性试验方法及装置的研究与应用才刚刚起步,缺少专业人才及行业标准等问题。系统介绍了多种工程机械用液压缸可靠性试验方法及试验装置的技术发展和研究成果,同时根据每种试验方法与装置实际应用结果,分析了每种试验方
2、法与装置的特点及适用的研发场景。希望对相关行业技术人员在产品研发、产品改进过程提供可靠性试验方法参考,推动行业技术进步。关键词:工程机械液压缸;可靠性试验;试验方法;试验装置中图分类号:TH137Common Hydraulic Cylinder Reliability Test Methods and Devices2.XCMG Hydraulic Business Division,Xuzhou 221000,China)Abstract:In view of the low reliability level of hydraulic cylinder for construction
3、machinery in our country,the research and application ofhydraulic cylinder reliability test method and device in the industry has just started,and the problems such as lack of professional personneland industry standards,etc.The reliability test method of hydraulic cylinder for construction machiner
4、y and the technical development andresearch results of the test device are introduced.It is hoped that the method of reliability test can provide reference and inspiration to thetechnical personnel in the process of product development and product improvement,and promote the technical progress of th
5、e industry.Key words:hydraulic cylinder for construction machinery;reliability test;test method;test equipment0引言液压缸作为工程机械的主要动作执行元件,其可靠性直接决定了整机的可靠性水平。我国虽然是工程机械生产销售第一大国,但对整机特别是零部件的可靠性研究才刚刚起步,液压缸生产企业多为中小企业没有完善的可靠性试验体系,制约了行业的发展 。本研究系统阐述几种液压缸可靠性试验方法及对应的试验装置,同时分析每种试验方法的优缺点,希望对相关行业技术人员在产品研发、可靠性提升过程提供启发,推动
6、行业技术进步。工程机械液压缸可靠性试验方法分类:根据试验方法、试验装置及试验数据准确性等综合因素可分为:实机试验法、拟实工况试验法、形式试验法、对顶试验收稿日期:2 0 2 3-0 5-0 8基金项目:2 0 18 年国家重点研发计划(2 0 18 YFB2000904)作者简介:李小明(19 8 5-),男,江苏徐州人,高级工程师,学士,研究方向:工程机械液压传动与可靠性验证技术研究。文献标志码:B文章编号:10 0 8-0 8 13(2 0 2 4)0 3-0 0 0 7-0 5LI Xiao-mingl,LI Yong-qi?,SONG Da-qiang(1.JiuZhou Polyte
7、chnic,Xuzhou 221116,China;法、加速试验法及专项试验法。生产企业应该根据试验需求选择合适的试验方法,下面分别列出每种试验方法具体操作、试验装置示意及特点。1实机试验法该方法主要参考汽车行业做法,即将液压缸样件安装在相关配套主机上,在不同环境、不同工况条件下(热带、寒带、沿海、沙漠、沼泽、矿山等)进行实际工作测试,通过记录相关零部件可靠性数据从而计算产品的可靠性指标。该试验方法的特点如下:(1)试验条件完全按照实际工作条件进行,试验数据准确,能够对其他试验方法数据起到对比指导作用;(2)可以与整机企业联合开展试验,与整机可靠性试验同步进行,降低试验成本;(3)试验数据试验
8、周期长,效率低,需要花费大量人力和时间进行数据采集,成本较高,可以与整机可靠性试验同步进行,以降低部分试验成本;7液压气动与密封/2 0 2 4 年第3期(4)样本量偏小,数据代表性存在局限,很难反映产品总体可靠性水平;(5)需要主机厂家或最终用户的共同参与来完成试验,单靠液压缸生产企业在寻找试验样机,试验过程跟踪,试验数据采集等环节工作难度较大;(6)适用于中大型企业全新产品研发阶段开展。2#拟实工况试验法拟实工况试验法是将被试样件按照实际的主机安装方式安装在对应的某型号主机部分结构件上,同时配置原车的液压系统,从而组成一套完整的动作组件。这里以挖掘机液压缸拟实工况试验装置为例,具体示意见图
9、1。被试样件被挖掘介子图1拟实工况试验装置该试验方法主要通过更换被挖掘介子来实现模拟主机实际工作条件,更换的被挖掘介质可以包括:沙子、泥土、泥浆、砂石、石块等,也可以在铲斗内安装相应质量的配重块来充当工作载荷。试验过程采用人工操作或程序控制方法,使挖掘机动臂、斗杆和铲斗油缸完成相应动作实现模拟主机工况的挖掘和装卸动作,反复试验来记录试验样件相关可靠性数据并计算产品可靠性指标,该试验方法特点如下:(1)试验装置一般布置在室外,试验条件接近实际工作条件,被试样件能够接受风吹、日晒、雨雪等,试验条件符合实际工作条件,试验数据较准确;(2)试验过程被试液压缸可以完成全行程动作,对密封系统可靠性、缓冲系
10、统可靠性及零部件结构可靠性等均能进行考量,试验数据较全面;(3)试验装置固定基础及挖掘部分需要进行一定的土方施工,较其他试验装置成本较高;(4)由于使用原厂部件,为了延长使用寿命需要对结构件等进行日常保养维护,损坏后的维修更换,会增加一定试验成本;(5)该类试验装置适用于中大型企业全新产品研发阶段开展。8其他种类的液压缸可以根据实际工作条件制作相应的试验装置3形式试验法形式试验法采用类似液压缸实际工作时运动的形式来对被试产品进行试验的方法,故称为形式试验法 13,多数工程机械液压缸工作形式为变幅运动,故试验装置采用如图2 所示。加载缸图2 形式试验装置液压系统该试验装置 2 主要包括:主体、被
11、试缸、加载缸、摆动结构件及相应的液压系统和控制系统。如图2 所示,被试缸与加载缸一端安装在主体的安装座上,另一端安装在摆动结构件的安装座上,由加载缸为被试缸固定基础运动提供负载。具体试验方法为,调节液压与控制系统使被试缸按最大工作载荷及运动速度进行往复运动,试验过程中被试缸运动轨迹为与实际工作运行轨迹相同的变角度运动,该试验方法的特点如下:(1)试验条件接近产品实际工作条件,试验过程被试液压缸可以完成全行程动作,对密封系统、缓冲系统可靠性及零部件结构可靠性等均能进行考量,试验数据较准确且全面;(2)加载缸与摆动结构件采用杠杆原理为被试缸提供载荷,能够降低能耗,降低试验成本,同时为了适应不同被试
12、缸的载荷,可以通过更换不同缸径、杆径比的加载缸或更换加载缸在摆动结构件上的安装位置来获得合适的加载载荷,降低试验能耗,降低试验成本;(3)试验环境一般为试验室环境,且样件试验过程运行平稳,无外界环境影响,无载荷冲击等工况,故通过试验数据计算的可靠性指标较实际工作中可靠性指标偏大。4对顶试验法该试验方法两个被试缸为一组,缸底分别固定在试验装置安装座上,耳环通过联接装置进行固定。试验时两个被试缸一伸一缩互相提供载荷,使两个被试缸在额定载荷条件下往复运动。试验装置如图3所结构件被试缸Hydraulics Pneumatics&Seals/No.3.2024示,该试验方法的特点如下:腔施加一定的脉冲压
13、力(脉冲频率可以根据试验产品(1)试验装置总体功能、形式趋于标准化,试验效需求和配套液压系统性能来调节),使加载缸产生一定率高,能够比较准确的反应产品可靠性水平,能够得到的拉力,从而对被试缸进行外力加载试验。该试验方行业及用户的认可;法主要考量内容包括:活塞、螺母、导向套连接强度、各(2)试验数据可以根据GB/T350232018液压焊缝强度等。元件可靠性评估方法标准中给定的计算方法进行相关可靠性指标计算 10 ;(3)该试验方法通常在试验室中进行,环境因素对产品可靠性影响较小且被试样件运动较平稳,而实际工况中存在大量冲击、变载荷等情况,影响试验数据准确性。图3对顶试验装置加速试验法 5 5力
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