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实验分析水压试验机的工作流程和主液压系统工作原理

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:0.1 MB | 2017-09-24

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  摘 要:以钢管水压试验机液压系统为研究对象,阐述了水压试验机的工作流程和主液压系统工作原理,选择AMESim 作为软件环境,建立了该系统基于AMESim 的主要元件子模型,并搭建成完整的某钢厂3 号线水压试验机主液压系统模型,设置了模型中的主要参数,实现了该液压系统动态性能仿真。仿真结果表明,应用AMESim 软件可以有效地对钢管水压试验机主液压系统进行模拟,取得了较好的结果,为进一步的深入研究奠定了坚实的基础。

  关键词:钢管水压试验机;液压系统;AMESim;建模与仿真

  引 言

  各种用途的钢管,如低中压锅炉管、高压锅炉用管、船舶用管、化工用管、油井管和核工程用管等一般都处于一定温度、压力的恶劣工况下,因此为尽量避免钢管使用中存在的危险,对于出厂的钢管都必须进行全长范围内的压力试验,钢管水压试验机正是对钢管进行压力试验的机械设备。钢管水压试验机的工艺流程是:首先钢管由步进梁运输装置运送到试压工位,夹钳夹紧钢管并定位到试压中心,充水头和排气头先后顶住钢管,并由预密封加压使密封圈夹紧钢管,充水阀和排气阀打开,乳化液进入试验钢管,并由排气阀排出管内气体,当钢管内的气体全部被排出后,充水阀和排气阀关闭,增压器开始对钢管中的乳化液进行增压,达到设定压力后开始保压,保压到设定时间后,开始卸压,卸压过程和增压过程动作相反[1,2]。由工艺流程可以看出,整个试压过程主要由液压系统来完成压力的提升,它对整个钢管试压过程的稳定性和安全性有着非常重要的意义,因此对液压系统进行建模仿真分析,能够加深对整个系统过程的认识,也为进一步对水压试验机的故障诊断、预报等奠定了坚实的理论分析基础。

  由于钢管水压试验机配备多个液压元件,该高压系统的液压油压力和流量变化非常剧烈,而且随着研究的深入,期望模型具有很好的扩展性,因此传统的matlab 建模方法难以建立精确的动态数学模型。AMESim(英文全称:Advanced Modeling Environment for Simulation of engineering systems,即工程系统高级建模与仿真环境)是法国Imagine 公司于1995 年推出的基于功率键合图的液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件,大量文献表明:AMESim 可以有效地对各种复杂的工程机械液压系统进行建模仿真研究[3-6]。本文应用AMESim 对某钢厂3 号线钢管水压试验机的主液压系统进行建模仿真分析,取得了满意的结果,并且加深了对其工作机理的认识和理解,实现了对系统动态过程的探索,为进一步的水压试验机的故障诊断、预报研究提供了前提条件和数据支持。

  1 钢管水压试验机主液压系统工作原理

  钢管水压试验机的结构复杂,本文将其主要结构概括如图1 所示,其中各种液压元件采用德国Rexroth(力士乐)的器件。

  实验分析水压试验机的工作流程和主液压系统工作原理

  图1 钢管水压试验机的组成

  钢管水压试验机的试压介质是乳化液,试验的理论依据是将试验钢管充满乳化液,然后依靠外力压缩乳化液使压力升高[7],从而达到试压的目的。目前,钢管水压试验机一般采用油增水(乳化液)的方法,通过高压增压器来实现压力的提升。钢管压力试验时,要求保压曲线平稳、效率高,因此要求液压系统能够快速升压和平稳卸压。为了达到上述要求,液压系统采用恒压源供油方式,恒压源由恒压变量泵A4VSO恒压变量轴向柱塞泵和蓄能器及溢流阀等组成。

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