1 液壓油源方案設計
1.1 液壓油源需求分析
以某民機強度試驗室為例,分析其液壓油源的需求。該試驗室規劃的總體試驗能力為:
1)能夠同時進行兩項部件級靜強度試驗和兩項部件級疲勞試驗;
2)能同時開展十項組(元)件級靜強度及疲勞試驗。
每項部件級結構強度試驗需約250L/min流量的油源能力保障,每項組(元)件級強度試驗需約50~100L/min流量的油源能力保障。因此,共需約2000L/min(250×4+100×10=2000)流量的油源能力。
1.2 液壓油源設計思路
在總流量達到2000L/min的前提下,擬采用多臺液壓油源組合的設計思路,更加靈活方便。
首先,當該試驗室進行的試驗任務較少,即液壓流量需求較小時,可以開啟少數油源進行試驗。而當該試驗室試驗任務增加,即液壓流量需求增大時,可以開啟多數甚至全部油源。這樣可以有效節約試驗成本。
其次,采用多臺液壓油源組合的方式,當有油源需要維護維修時,其它油源可以正常使用,從而避免影響試驗正常進行。
1.3 液壓油源組合方式
液壓油源臺數偏少,達不到靈活方便的設計目的;而臺數偏多,又會增加占地面積,增加液壓油源間的建設成本。綜合考慮,該試驗室擬采用4臺油源組合(2臺額定流量400L/min,2臺600L/min)的方式,見圖1。
4臺油源安裝于液壓油源間的中部區域,液壓油源間的下部區域設置地溝,用于安裝液壓油管,將液壓油輸出到液壓油源間外面的試驗大廳。
2 多臺液壓油源集成方案設計
2.1 集成方案1
首先介紹集成方案1,如圖2所示,四臺油源分別通過管路連接到地溝中的1套液壓油管,然后液壓油管經由地溝通往并覆蓋試驗大廳的試驗區域。
由于地溝內只使用了1套液壓油管,該方案實施和維護成本較低。此外,由于4臺油源通過1套液壓油管集成在一起,則4臺油源可以同步進回油,共同用于一個試驗,即可以滿足一個2000L/min液壓流量需求的試驗任務。
同時,該方案存在以下弊端:
1)因為4臺油源通過1套液壓油管集成在一起,所以要求4臺油源的品牌規格盡量一致,否則液壓油源和地溝內液壓油管之間的進回油可能會出現問題,進而影響油源的正常使用。
2)根據該試驗室的規劃,多數情況下會同時進行多項試驗,不同的試驗任務頻率可能不同,共同使用1套液壓油管,相互之間可能存在影響。
對于該試驗室,定位是部件級以下結構強度試驗,基本不會出現需要4臺油源共同用于1個試驗的情況。此外,4臺油源若分步實施,存在品牌規格不一致的可能性。因此,“集成方案1”對于該試驗室弊大于利。
2.2 集成方案2
“集成方案2”是在“集成方案1”的基礎上進行改造,見圖3。地溝中設計了4套液壓油管,每套液壓油管分別連接1臺油源。
該方案使4臺油源相互獨立,每臺油源通過各自的液壓油管,將液壓動力輸出到試驗大廳。每臺油源之間進回油相互獨立,既對品牌規格沒有要求,也不會影響彼此的試驗任務。
但是,該方案也存在一定弊端:由于試驗大廳面積較大,若使每臺液壓油源的液壓動力都覆蓋試驗大廳全部試驗區域,就需要使地溝里的4套液壓油管都覆蓋試驗大廳,實施和維護成本都較高。
因此,可以將試驗大廳的試驗區域分成4塊,將每臺油源對應的液壓油管各負責1塊試驗區域。但是這樣也會帶來一個問題:由于每臺油源只負責1塊試驗區域,若某臺油源需維護維修,則該試驗區域無法開展試驗。即液壓油源的使用靈活性大大降低。
3 多臺液壓油源集成方案改進
綜上所述,無論是集成方案1,還是集成方案2,對于該試驗室的使用需求,都存在著一定的缺陷。因此,綜合這兩種集成方案,提出一種改進方案。
如圖4所示,4臺液壓油源分別通過1個無管集成的液壓閥組[2]連接到地溝內的4套液壓油管,且每臺液壓油源與對應的液壓閥組之間均安裝有截止閥,通過開/關截止閥,可切換每臺油源與4套液壓油管的連接/斷開狀態。同“集成方案2”一樣,4套液壓油管各負責試驗大廳的1塊試驗區域。但與之不同的是,通過切換截止閥,可以將每臺液壓油源切換到地溝內4套液壓油管的任意1套中,也就是說,每臺液壓油源的動力都能覆蓋到整個試驗大廳。
改進后的方案不但使4臺油源相互獨立,又可以通過切換截止閥,實現4臺油源的集中供油,靈活地覆蓋整個試驗大廳。一定程度上融合“集成方案1”和“集成方案2”的優點。