王俊涛 玄春青 蒲莉萍
摘 要：简要介绍液压油流量标准装置原理、特性等。依据此标准特性确定了动力系统方案，在对液体泵特性分析的基础上选择了满足要求的液体泵并设计了并联式泵组结构。
关键词：液压油；流量标准装置；螺杆泵；离心泵
引言
流量标准装置主要用于流量计性能的测试，复现流量量值，并最终溯源到国家的基本量基准。动力系统是液体装置的核心部件，其运行状态将直接影响装置的性能[1][2]。润滑油作为各液压系统动作传递介质在民用、航空、航天等相关工业设备中都有广泛应用，以航空液压油为介质的流量计数量非常之大，类型多种多样。不断建立各种特性的液压油流量标准已经成为趋势。
本文以我站所研制某液压油流量标准装置为基础，根据其特性及要求，设计其动力系统。此动力系统具有较好的可移植性，设计方法对以期对液体流量标准装置设计加工及使用具有一定的指导意义。
1 装置介绍
1.1 装置主要技术指标
（1）变温范围：（-20～80）℃；
（2）温控精度：±1℃；
（3）流量范围：（0.1～40）m3/h；
（4）不确定度（k=2）：0.05%。
1.2 装置基本原理
液体流量标准装置按原理主要分为，静态质量法、静态容积法、动态质量法、动态容积法、体积管等，无论哪种原理，性能良好的动力源，稳定的流场是他们共同的要求。本装置采用静态质量法原理，其原理框图如图1所示。装置主要由储油箱，油泵，稳压罐，被检表，换向器，衡器以及阀门管路等其它附件组成[1][2][3]。存储箱为系统供应油液和接收回流油液，油泵为系统介质流动提供动力，稳压罐起到稳压作用，溢流阀溢流稳压保护系统，换向器控制流体方向，衡器称量介质重量。
图1 装置原理图
2 动力系统设计
2.1 方案
在液体流量标准装置中，动力驱动系统主要作用是为装置提供稳定的动力，它是机械部分的主要组成部分。它将原动机（如电动机等）输入的机械能转换为压力能，驱动流体介质在整个装置内循环流动。
从设计指标看，本装置流量范围较大，且具有变温试验功能。依据其自身特点及静态质量法液体流量标准装置对动力系统的要求，本装置选用液体泵结合变频调速器稳作为装置动力系统。
2.2 泵的选择
实际应用中，泵的种类多种多样，按原理主要分为：容积式泵、叶轮式泵、喷射式泵等。液体流量标准装置对动力系统的主要要求是流量、压力稳定，额定流量可达装置设计要求。同时，本装置亦要求泵能够满足变温需要。
离心泵是叶轮式原理泵，依靠叶轮高速旋转时产生的离心力带动液体转动，并将其甩出，从而达到输送液体的目的。其主要特点有：流量范围大；流量和压力都比较稳，无波动；调节和维修容易，易于实现自动化和远距离操作，因此购置和修理费用都较低廉；离心泵在起动前需先灌泵或用真空泵将泵内空气抽出。液体粘度对泵的性能影响较大，当液体粘度增加时，泵的流量、扬程、吸程和效率都会显着地降低；离心泵在小流量高扬程的情况下应用受到一定的限制.因为小流量离心泵泵体流道很窄，制造困难，同时效率也很低[4][5]。
螺杆泵是一种依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等。其主要特点有：压力和流量范围宽阔；运送液体的种类和粘度范围宽广；吸入性能好，具有自吸能力；.流量均匀连续，振动小，噪音低；与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感；结构坚实，安装保养容易[4][5]。
根据装置要求及以上所介绍泵的特点，本装置选择离心泵和螺杆泵并联使用。离心泵主要用于常温、高温状态，在满足系统要求的情况下有效降低成本。螺杆泵选用单螺杆泵，螺杆泵主要在低温粘度较大时使用，液压油粘度受温度影响较大，低温时粘度较大，螺杆泵能够很好满足低粘度下对介质的输送，同时，通过控制转速能够满足微小流量要求，单螺杆泵体积相对较小，同时亦可满足装置需要。
为了满足系统需要，本装置动力系统由三个相互独立的动力装置组成，每个动力装置主要由液压泵、电机、变频器等组成。本系统设计时，液压泵、交流电机作为整体选择的。根据前文本装置设计参数及要求，为本装置选择两台离心泵，一台螺杆泵。具体类型、参数等信息列于表1中。
表1 泵参数
2.3结构设计
以上对本液压油装置动力系统进行了分析选择，动力系统由三个相互独立的动力装置组成，包括两台离心泵，一台螺杆泵，要求它们可以分别单独使用，根据要求，设计并联式结构如图2所示。
图2 静态质量法液体流量标准装置原理图
多台泵并联安装，吸油口分别与油箱相连（此处不考虑过滤要求），每台泵的出油口安装一个单项阀，而后分别与稳压罐相连。单向阀保证其所串联泵不工作时，油液不会通过其安装管路回流。
3 结束语
简要介绍了液压油流量标准装置的特点及对动力系统的要求，确定了泵加稳压罐的动力系统方案。根据装置特点及不同泵的特定，分别对常温、高温、大流量选择了离心泵，低温、小流量选择了螺杆泵。并设计了并联式结构，保证每台泵可单独使用。经实际检测分析，本动力系统运行稳定，能够很好满足装置设计需要。
参考文献
[1]苏彦勋，梁国伟，盛健.流量计量与测试（第二版），北京.中国计量出版社，2007.
[2]国家质量监督检验检疫总局，JJG164-2000，《液体流量标准装置国家计量检定规程》，北京，中国计量出版社，2000.
[3]王池，王自和，张宝珠，孙淮清.《流量测试技术全书》，北京，化学工业出版社，2012.
[4]成大先.《机械设计手册-液压传动》.北京，化学工业出版社，2004.
[5]冀宏，杨华勇，杨叔子等.《液压气压传动与控制》.湖北 华中科技大学出版社 （2009-09出版） .
[6]范存德.《液压技术手册》.辽宁.辽宁科学技术出版社，2004.
作者简介：王俊涛（1981.6-），男，河南开封，硕士研究生，工程师，主要研究方向：流量计量。
