油液體積彈性模量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析

1、油液體積彈性模量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有限元分析        在液壓系統(tǒng)中，油液的體積彈性模量是一個(gè)非常重要的物理量，對(duì)它的取值精確與否，將直接影響著對(duì)系統(tǒng)分析的精度、研究結(jié)果的正確性。油液的有效體積彈性模量可分為油液的體積彈性模量與管道和附件的彈性模量?jī)纱蟛糠?，以前者占主?dǎo)地位，因此，對(duì)油液壓縮性的研究是液壓技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)重要的課題。油液體積彈性模量的影響因素有油液的含氣量、溫度、壓力及分子結(jié)構(gòu)等。在實(shí)際應(yīng)用中，往往根據(jù)純油的彈性模量、管道變形、混氣情況等，粗略地估計(jì)油液的體積彈性模量值(一般為700MPa) 。實(shí)驗(yàn)表明，估計(jì)值與實(shí)

2、測(cè)值往往有較大的出人。但是在目前的油液彈性模量測(cè)量中，可靠、實(shí)用的測(cè)量設(shè)備還僅僅局限于學(xué)術(shù)上的討論，缺乏這類設(shè)備成了開展相關(guān)實(shí)際工作時(shí)的一大難點(diǎn)。本文主要討論一種基于體積彈性模量定義的油液彈性模量檢測(cè)裝置的原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 1 彈性模量檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)    根據(jù)油液彈性模量的定義:式中: e為油液的彈性模量;V 為初始狀態(tài)的油液體積;V 為油液體積的改變量;p為V與對(duì)應(yīng)的油液壓力的改變量。    本裝置設(shè)計(jì)就是依托上述原理，利用被壓系統(tǒng)的部分油液作為研究對(duì)象，對(duì)測(cè)試腔內(nèi)一定體積的油液施加壓力，改變壓力的大小，得到相應(yīng)的油液體積的變化量

3、，根據(jù)上述直接測(cè)得的參數(shù)，按油液彈性模量的定義求得油液的彈性模量值，用二次系統(tǒng)直接顯示或輸出彈性模量信號(hào)。    整個(gè)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示:主要包括位移傳感器l 、三位四通換向閥2 、加載油缸3 、單向閥4 、壓力傳感器5 、二位二通截止式換向閥6 和測(cè)試腔7 。    檢測(cè)裝置可分為上下兩部分，上部為加載油缸，按普通油6缸設(shè)計(jì)，接三位四通換向閥，活塞上內(nèi)置位移傳感器;下部為測(cè)試腔，特別設(shè)計(jì)壁厚為30mm ，接截止換向閥，壓力傳感器。加載油缸與測(cè)試腔用單向閥連接，使油液不能回流。加載油缸的活塞桿伸入到測(cè)試腔中，并能夠在測(cè)試腔內(nèi)移動(dòng)

4、，通過如載缸腿加壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)油液的壓縮。    整個(gè)檢測(cè)過程如下:        (1)更換測(cè)試腔被測(cè)油液。截止式電磁換向閥6失電，導(dǎo)通。電磁換向閥2 的電磁鐵失電，下位通，便加載缸無桿腔接通油箱，壓力油進(jìn)人加載缸有桿腔。當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到最高位置時(shí)，加載缸有桿腔壓力升高，壓力油頂開單向閥進(jìn)人測(cè)試腔，再由截止式電磁換向閱6 回油箱。        (2) 預(yù)壓縮階段。截止式電磁換向閥6 得電，截止。電磁換向閱2 的電磁鐵得電，上位通，使加載缸有桿腔接

5、通壓力油箱，壓力油進(jìn)入加載缸無桿腔，由于活塞面積大于活塞桿的面積，壓力油推動(dòng)活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，活塞桿進(jìn)入測(cè)試腔的體積增加，測(cè)試腔中的油液被壓縮。當(dāng)活塞桿停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，記錄位移傳器1 的讀數(shù)XI， 壓力傳感器5 的讀數(shù)P1。        (3) 壓縮測(cè)試階段。調(diào)節(jié)提高系統(tǒng)壓力。由回路壓力增大，壓力油推動(dòng)活塞桿繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，試腔中的油液進(jìn)一步被壓縮。當(dāng)活塞桿停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，記錄位移傳感器l 的讀數(shù)幾，壓力傳感器5 的讀P2 0 由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并根據(jù)定義公式計(jì)算油彈性模量值。       (

6、4) 結(jié)束壓縮。調(diào)節(jié)降低系統(tǒng)壓力。由于回路壓力減小，活塞桿向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞桿停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁換向閥2 的電磁鐵失電，下位通，使加載缸無桿過腔接通壓力油箱，壓力油進(jìn)入加載缸有桿腔。當(dāng)活塞桿運(yùn)動(dòng)到最高位置時(shí)，截止式電磁換向閥6 失電導(dǎo)通，壓力油頂開單向閥進(jìn)入測(cè)試腔，再由截止式電磁換向閥6 回油箱。    此時(shí)又回到了更換測(cè)試腔被測(cè)油液時(shí)的狀態(tài)，根據(jù)需要可重復(fù)上述步驟，多次測(cè)量油液的彈性模值。此時(shí)又回到了更換測(cè)試腔被測(cè)油液時(shí)的狀態(tài)，根該設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn): (1)將加載油缸與測(cè)試腔設(shè)計(jì)為一體。本設(shè)計(jì)充分考慮了加工工藝，整體加工更能保證活塞桿的對(duì)中性，且能使液壓油避免外界污染。(2) 測(cè)試腔壁厚設(shè)計(jì)為30mm ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)油缸壁厚，因此可以忽略管壁變形對(duì)油液彈性模量測(cè)量的影響。(3) 測(cè)試腔壓力的大小直接由壓力感器測(cè)量，避免了換算的誤差，因此加壓過程中活塞和活塞桿的摩擦力可以不用考慮。(4) 單向閥的進(jìn)油口與加載缸的有桿腔連通，單向闊的出油自與測(cè)試腔連通。加壓前，液壓系統(tǒng)中的油液可以通過單向閥和截