2.3.1 工程機械液壓多路閥試驗臺
（1）工程機械液壓多路閥試驗臺概述
①多路換向閥 其是將兩個以上的閥塊組合在一起，用以操縱多個執行元件的運動。它可根據不同的液壓系統的要求，把安全閥、過載閥、補油閥、分流閥、制動閥、單向閥等組合在一起，結構緊湊，管路簡單，壓力損失小，安裝簡便，因此在工程機械、起重運輸機械和其他要求操縱多個執行元件運動的行走機械中廣泛應用。
多路換向閥有整體式和分片式（組合式）兩種；按照油路連接方式，多路閥可分為并聯、串聯、串并聯復合油路；卸載方式有中位卸載和安全閥卸載兩種。
圖2-31所示為某兩聯多路閥外形及主要連接口與附件，圖2-32所示為其油路。
圖2-31 兩聯多路閥外形及主要連接口與附件
圖2-32 兩聯多路閥油路
1—動臂換向閥；2-1～2-3—單向閥；3—鏟斗換向閥；4—安全閥；5-1，5-2—過載補油閥；6—液控單向閥
②試驗臺的功能 工程機械多路閥試驗臺主要用于工程機械中挖掘機、裝載機、叉車等機械的液壓多路閥性能檢測試驗，可試驗多種規格系列的多路閥。
由廣州市新歐機械有限公司為客戶湖南大學設計并制造的工程機械液壓系統液壓多路閥性能測試試驗臺，用于液壓元件的性能試驗，并滿足工程機械多路閥的研究開發測試要求。
本試驗臺采用整體式結構，外觀美觀大方，操作安全方便，減少塵埃污染，降低噪聲，減少占地面積。試驗臺主要由液壓主泵站、過濾循環溫控系統、整體試驗臺架、漏油回收系統、數據采集顯示系統和電氣控制系統組成。按國家或液壓行業頒布的最新試驗標準中型式試驗的要求進行多路閥檢測試驗。
③試驗臺的性能參數
a.系統最大工作壓力42MPa。
b.流量計最大測試流量600L/min。
c.總驅動功率不小于120kW（30kW+30kW+30kW+輔助系統），主電機變頻調速。
d.動力站主油箱容積2000L。
e.試驗臺液壓系統工作液采用46#抗磨液壓油。
f.液壓系統油溫自動控制，可控制在（50±2）℃。
g.輸入電壓三相380V AC，電流500A，控制電路電壓24V DC。
h.工作液清潔度等級按NAS8設計，油液過濾精度最小5μm。
i.試驗臺測試儀器精度A級，壓力±0.3%，流量±0.5%，溫度±2.0℃。
（2）試驗項目
試驗臺完成液壓多路閥出廠性能試驗項目，主要如下。
①內泄漏測試。
②壓力損失測試。
③安全閥性能試驗。
④補油閥開啟壓力試驗。
⑤過載閥、補油閥泄漏量試驗。
⑥流量特性測試。
⑦響應特性、閥芯特性及控制滯環測試。
⑧閥桿位移測試。
⑨閥桿先導壓力測試。
⑩微動特性試驗。
背壓試驗。
穩態試驗。
瞬態試驗。
動作復合測試。
（3）試驗臺的液壓與機械設備
①液壓主泵站 系統如圖2-33所示，主要由油盤底架、主油箱（2000L）、油泵電機組、濾油器、測試控制閥組、流量壓力檢測儀等組成。
圖2-33 液壓主泵站系統
1-1，1-2—高壓電機泵組；2—大流量電機泵組；3—吸油過濾器；4-1，4-2，5—溢流閥
油泵電機組分別為：兩臺高壓電機泵組1-1和1-2，電機功率30kW，油泵排量28mL/r，提供測試時的高壓油源，可分開供油（適用于有兩個進油口的多路閥），也可合流供油（提供高壓大流量）；一臺大流量電機泵組2，電機功率30kW，油泵排量160mL/r，用于測試低壓大流量的情況。
多路閥有很多種，有的很復雜。特別是挖機的多路閥，要實現多種功能，有的有兩個P口。為了測試復雜多路閥，用兩個高壓加載泵組1-1和1-2來提供液壓油。三個泵的油都從吸油過濾器3流出，這是個側面安裝的過濾器，帶有發信器，當過濾器堵住，通過發信器報警，預防泵吸空毀壞。三個泵的出口處都裝有管式單向閥，可預防負載突然過大而憋壞泵。有的大流量測試不需要高壓，因此加一個低壓大流量的泵組2。
三臺30kW的電機帶動三個提供給多路閥油源的泵。為了使多路閥油源壓力可控，在泵出口加溢流閥4-1、4-2和5，而為了能夠遠程調控壓力，用遠程控制閥控制主安全閥的開啟壓力。在單向閥和安全閥之間裝壓力傳感器，引到多路閥P口的油也從這之間引出。由于有一個測試項目需要使多路閥進口壓力隨時間上升下降，因此一個安全閥用電磁溢流閥5。
②先導控制 此油路如圖2-34所示，一臺控油電機泵組用于提供測試時的先導控制油。電機功率2.2kW，額定轉速1450r/min，對應油泵流量12L/min。
圖2-34 先導控制油路
先導手柄用來模擬裝載機操作手柄功能。操作手柄輸出的先導油壓力快速上升，用于某些需要快速升壓的測試項目。
比例減壓閥輸出的先導油壓力增加緩慢，可以測試先導油緩慢上升的相關參數變化。
③負載模擬 多路閥工作油口的負載模擬，用一個由四個插裝式單向閥1-1～1-4組成的液壓橋路來實現，如圖2-35所示。橋路裝一個比例溢流閥2加載，實現工況模擬。加載閥后面裝流量計以測量流過每一聯的實際流量。
當油從A1口進入時，經過單向閥1-3，然后到加載閥2，加載閥溢流出來的油從單向閥1-2到B1口；當油從B1口進入，經過單向閥1-1，然后到加載閥2后，再從單向閥1-4到A1口。
④過濾溫控系統及噴淋防銹系統 如圖2-36所示。
溫控系統可由安裝在主油箱內的溫度傳感器通過PLC程序實現自動冷卻/加熱，試驗臺的溫控系統可分為自動和手動兩種模式。系統默認的自動加熱溫度為10℃，自動冷卻的溫度為55℃（客戶可根據需要自己調整控制溫度）。
圖2-35 負載模擬油路
1-1～1-4—插裝式單向閥；2—比例溢流閥
圖2-36 過濾溫控系統及噴淋防銹系統
液壓站主油箱由強力磁鐵+噴淋系統承擔油箱的內部防銹功能，其中噴淋系統起到了舉足輕重的作用。噴淋是引用循環泵的油液對油箱內表面噴灑油霧狀的油液，噴淋油壓即為循環泵開啟時管路過濾器的背壓。每天噴淋1min可起到有效的防銹作用。噴淋時，先打開控制噴淋的球閥，然后打開循環泵即可。
⑤漏油回收系統 如圖2-37所示，主要用于以下方面。
圖2-37 漏油回收系統
a.收集測試過程中換管漏下試驗臺的油，小集油箱裝有液位繼電器和電磁水閥，當油液滿到一定程度時液位繼電器給信號到PLC，控制電磁水閥開啟并啟動抽油電機自動抽油。
b.當大油箱需要放油，可打開相應球閥用抽油電機抽油到外面。
c.當大油箱需要加油，可打開相應球閥往大油箱加油。
⑥試驗臺架
a.技術指標 試驗臺架技術指標如表2-3所示。
表2-3 試驗臺架技術指標
b.主要功能實現方式
測試多路閥：主電機驅動動力油泵供油給被試多路閥，加載測量被試多路閥參數。
兩路加載測試：液壓多路閥安裝支架兩個方向自由度可以適應不同尺寸、不同高度的液壓多路閥的安裝，便于測試前后的調整。
（4）試驗臺電氣控制系統
試驗臺電氣控制系統框圖如圖2-38所示，相關電氣元件如表2-4所示。
圖2-38 試驗臺電氣控制系統框圖
表2-4 相關電氣元件
①中央操作控制臺（琴臺式操作臺）
a.控制系統采用西門子PLC。
b.控制電壓采用24V DC，保證安全性。
c.壓力、流量、轉速、比例電流數顯表顯示。
d.所有控制都在中央操作控制臺（閥臺除外）完成。
e.有手動、自動功能。手動模式下，通過操作臺的按鈕和電位器即可完成所有測試項目。自動模式下，在采集柜CAT軟件里面設定好參數，即可完成自動加載和自動采集。
f.有各類保護，如高壓保護、回油堵塞保護、電機超載保護、液位保護、流量計保護等，當出現報警時，進行相應保護動作并報警，在CAT界面中顯示報警內容，提示操作人員如何處理。
②CAT計算機采集（標準電腦機柜）
a.工控電腦采用研華工控電腦。
b.采集卡采用美國NI公司的采集卡。
c.試驗臺計算機輔助試驗（簡稱液壓CAT）系統為新歐機械有限公司采用美國國家儀器公司的LabVIEW軟件開發的采集軟件，具有自己的知識產權，界面美觀，功能強大。
d.液壓計算機輔助試驗系統能完成壓力、流量、泄漏量、油溫、液位等參數的自動采集（測試）；根據測試項目進行數據處理、存儲與備份，并由計算機自動生成相應試驗曲線及試驗報告；并能將數據、曲線及試驗報告及時保存和打印輸出。
e.試驗報告由計算機自動生成。
f.測試系統預留與生產管理系統接口，待生產管理系統建設完成后能將試驗數據與結果上傳并接收生產管理系統下傳的試驗計劃與安排。
g.計算機測試系統具備數據庫管理功能，操作界面友好，報表具有組態功能。
h.測試系統自動生成試驗元件編號。
③防電磁干擾措施 在數據采集器內選用工業級高可靠抗干擾穩壓電源，工頻交流電經變壓、整流、濾波、穩壓后得到系統所需的各擋電壓，并通過增加濾波級數、加大濾波電容等方式消除來自電網的傳導噪聲和因濾波不佳引起的紋波噪聲，具有穩壓精度高、抗干擾性能強等特點，有較高的共模抑制比及串模抑制比，能在較寬頻率范圍內抑制干擾。
電腦采用研華工業機箱，所配電源為研華工業級電源。
開關電源采用明緯工業開關電源，并且傳感器和線圈電感性（如電磁閥）電源為不同電源。
模擬量采集信號經過隔離變送器，對頻響要求高的信號采用高速隔離器。
所有控制全部通過西門子PLC完成，由上位機給PLC指令，由PLC完成指令動作，這是新歐控制系統的特點。
PLC為能適應強電磁干擾的成熟產品。
傳感器選擇4～20mA信號，電流信號抗干擾能力強。
信號線選擇雙絞屏蔽線，信號線所走線槽采用鍍鋅線槽，線槽外殼接地。
強電線槽和弱電線槽分開。
對采集要求較高的場合，如伺服閥動態試驗需要制作伯德圖片，會根據需要改為軟啟動，用比例變量泵調節流量，減少變頻器對信號的干擾。
控制電源和動力電源分開，減少電機電流、電壓波動對控制采集電源的干擾。
動力電源地和控制電源地分開，單獨接地。
（5）試驗臺測試項目舉例：多路閥壓力損失測試
①閥P口接試驗臺P2口，閥T口接試驗臺A1口，試驗臺B1口接試驗臺T口；開啟大流量合流球閥；擰緊操作臺的“P3壓力調節”和“P2壓力調節”手柄。
②點擊電腦桌面上的“多路閥測試系統”圖標，進入開始界面，如圖2-39所示。
圖2-39 開始界面
③點擊“進入測試界面”按鈕，進入主操作界面，如圖2-40所示。
圖2-40 主操作界面
主界面主要包括七大塊（見圖2-40中帶圈數字）：數值顯示欄，系統數據觀察用；報警窗口欄；當前測試樣品的型號編號顯示；測試圖顯示欄，用于選擇切換試驗項目的實時圖；輔助泵啟動欄；泵啟動與壓力調節欄；測試開始停止與其他子界面切換欄。
④點擊主操作界面中“測試開始”按鈕，選擇“壓力損失”，進入如圖2-41所示界面。
圖2-41 壓差曲線界面
⑤點擊“開始采集”，再開總開關，再開壓差曲線的開關， 即可得到壓差曲線。
⑥點擊屏幕的“顯示圖選擇”框，選擇“打印曲線選擇”，選擇“流量壓差”采集壓力損失隨流量變化的曲線；點擊“生成報告”；點擊“打開報告”，即可看到對應的流量壓差曲線，如圖2-42所示。
圖2-42 流量壓差曲線
（1bar=0.1MPa）
試驗臺實體照片如圖2-43所示。
圖2-43 試驗臺實體照片