高温型液压泵站的设计

摘要：本文介绍了高温型泵站的设计要点。该泵站能够提供温度至120℃、压力至21MPa、流量至30L/min的压力油，亦可作为常规泵站使用。 
关键词： 高温；泵站；设计 
　　引言 
　　高温型泵站作为电液伺服系统动力源，为系统提供压力、流量、温度可控的液压油。该泵站可以模拟飞机上液压系统特性，可为飞控系统的主、尾桨舵机提供双路液压动力，该泵站具备远程压力、流量和温度的可调可控，同时能模拟单系统失效、压力脉动等故障，检测飞控系统应对故障的能力。 
　　液压工作介质工作时，高温作为其常见的一种故障模式。在设计高温型泵站时，液压系统各成部件需要耐120℃的高温要求。 
　　1.主要技术参数 
　　1.1.额定工作压力： 21Mpa 
　　1.2.最高压力：25MPa 
　　1.3.调压范围：0～21MPa 
　　1.4.额定流量： 0～30 L/min 
　　1.5.介质温度：0℃～120℃ 
　　2.液压原理图 
　　该液压系统设置了两台泵。一台为排量可调的常温型泵，用于常温下使用，以达到节约能源的效果；另一台为高温型泵，为定量泵，用于高温下使用。两泵输出油液通过梭阀进行比较，防止工作泵向非工作泵倒灌。 
　　在工作油路上，设计了三路阀或阀组，可以实现压力的调节，故障压力曲线的模拟、压力的脉冲、软启动、软卸荷等功能。 
　　另外设计了蓄能器、高压油滤等常规液压件，需要选择耐高温型的产品。 
　　3.设计要点 
　　3.1. 工作介质的选择 
　　此例中，选择美标航空油MIL-PRF-83282 液压油。 
　　该液压油闪点160℃，具有良好的抗剪切安定性；在120℃下长期工作，不会出现油液氧化，且与氟橡胶等高温密封圈相容。 
　　3.2.密封的设计 
　　油液处于高温时，会对丁腈橡胶产生较大的影响，可能会发生渗油等故障，且橡胶老化严重。为提高系统的可靠性与寿命，应尽量使用硬密封的密封方法。 
　　使用紫铜垫进行密封时，紫铜垫宜退火使用。 
　　接头与阀块的螺纹与密封端面的垂直度要严格控制，两密封端面的表面粗糙度上限应在1.6μm以上。 
　　软密封处选用O形圈时，使用氟橡胶材质。 
　　3.3.对温度的控制 
　　对温度的控制是基于通过加热器（或溢流发热）、冷却器对油箱内温度传感器的反馈信号的自动控制。 
　　例如：假定工作温度设定为120℃。 
　　当温度小于115℃时，加热器（或溢流发热）自动开启使其升至120℃停止； 
　　当温度大于125℃时，冷却器自动开启使其降至120℃停止； 
　　在实际使用中，考虑到高温工作时，开启的泵为定量泵，故可以利用定量泵发热的原理进行油液加热，同时还可以使系统内的液压油充分循环，使之充分加热。 
　　此例中，泵站为可移动式设计，故冷却装置选择为风式冷却器。因需对温度的严格控制（120±5℃），且温度控制具有严重的滞后性，风式冷却器的冷却功率应按常规设计的3～4倍进行设计选择，以保证其可调、可控。 
　　3.4.泵、阀的选择 
　　泵是液压系统的核心。国内外变量柱塞泵很难满足120℃高温下达到21Mpa的要求。本次高温泵选择国内某厂家A2F定量柱塞泵。其技术参数表面，该泵在油液为10CST的运动粘度下，压力仍可至24～25Mpa。 
　　因为定量泵，故油箱加热时，可以空载加压，作为溢流发热对油液进行加2000热。实践表明，此种加热方式比传统加热更快。 
　　3.5.电气控制 
　　因此例中，电气控制箱与液压泵站一体设计，要求系统高温工作时，电气元件能够不受高温影响，正常运行。 
　　高温型泵的柱塞间隙较小，驱动负载较大，故电机的启动继电器应满足大电流的使用要求，推荐1.5～2倍的设计规格。 
　　高温型泵与电机相连时，要严格控制二者之间的同轴度，应控制在0.05mm以内；联轴器可以选用膜片式联轴器，因为全部为金属构造，故耐高温至数百摄氏度。 
　　电气控制箱应设计为夹层，夹层内放置夹布胶木板，以隔绝系统的热量；同时电控箱应设置对外排气风扇，保持空气与外部流通。 
　　3.6.其余设计要点 
　　对常规泵站的电机减震垫、可曲挠接头、外喷漆、液压软管等，必须按耐高温制作、选型； 
　　加热器是易损件，设计时要考虑维修性； 
　　高温型泵站不宜采用常规液位继电器，因为磁铁高温时会失效，建议通过采集油箱底部压力来检测液位高度； 
　　各类传感器以采用检测头与放大器分体式的结构设计，以保护电气元件； 
　　4.总结 
　　高温型液压泵站的设计，比常规的泵站设计考虑的因素更多，这需要对每一个零部件进行高温校核。对温度的控制，需要更强大的制冷、加热方式，来提高温度的可控性。 
　　本文简要的提出了高温型泵站设计时，需要着重考虑的问题，以及面对液压油高温工作时需要采取的措施，对高温泵站的设计工作提供很好的参考。 
　　参考文献： 
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　　[3]王春行，液压控制系统[M]，北京：机械工业出版社，2007 
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