作者简介：单俊峰（1978-），男，湖北黄梅人，工程师，硕士研究生，研究方向：机电液一体化工程控制及CAD。工作单位为浙江华益精密机械股份有限公司。

0. 引言

随着工业化和自动化水平的提高，液压技术已经发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。我国液压行业虽然起步较晚，但在经济的快速增长和装备制造业转型升级的需求带动下，我国液压元件的研发和生产也得到了快速发展。液压阀作为液压控制系统中的核心部件，得到越来越多的关注。液压专家张海平博士在书中提出“测试是液压的灵魂”的观点，强调“好的液压阀是测试出来的”，说明液压阀的测试越来越受到人们的关注。

1. 目前液压阀测试的弊端

为了更加节能，设计者们在液压系统设计时都考虑选用低泄漏或者无泄漏的液压控制阀，这对液压阀性能提出了更加高的要求。特别是在对负载保持和保压的工况下，对阀的泄漏量要求将更高了，通常要求泄漏量不大于3滴/分钟，一般有这样的要求时，设计工程师都选用提动型的液压阀，如锥阀式溢流阀、锥阀型电磁阀等等。

关于泄漏量检测的方法现在对于很多工厂来说都不统一，如图1所示，虽然在《GB/T 8105-87 压力控制阀试验方法》、《JB/T 10374-2013 液压溢流阀》标准中推荐测量泄漏量的方法可以用量杯或者小的流量计进行测量，量杯进行检测需要等待一分钟让残留管道中的油液排尽后，再在一分钟内进行计量，效率相对较低；量程小的流量计进行测量时，一方面小量程高精度圆柱齿轮流量计价格非常高，由于流量计大多是容积式的，存在一定的容积效率，一般精度在±0.5% F.S，对于0～5L量程的流量计误差都在0.05mL左右，所以精度甚至没有目测的那样直观和准确；另一方面因为测试阀时还需要检测额定流量下的特性，且流量计的量程范围有限，因此需要在大流量和小流量之间切换，需要较为复杂的控制系统。

图1 液压阀测试原理图

2. 锥阀型压力测试

目前在国际液压阀行业已经形成一种共识，在对锥阀型的液压阀泄漏量指标进行描述时以“滴”为单位，也就是说泄漏量以“几滴每分钟”来衡量，每一滴相当于体积为0.05mL。如何准确的测量这么小的体积，目前主要方法还是目测和数滴数，但是滴数的大小怎么确定呢？这里采用“滴定管”的原理来规定滴的大小。如图2所示在滴管直径在2～4mm，出口有一个小的滴嘴，直径在0.7mm左右，这样在液体自重滴下的液滴体积基本在0.05mL。为了测试时被试阀回油口少一些背压，背压阀的额定流量选取应大于被试阀额定流量的2倍以上，开启压力要比滴嘴相对单向阀的高度所产生的压强大0.5～0.7bar，保证单向阀的很好密封，避免单向阀泄漏。

图2 改进后测试原理图

压力阀在测试泄漏时需要被试阀在完全关闭的状态下，即测试台的系统压力在慢慢降低，当阀关闭后压力再继续降低10%左右，观察泄漏量滴数。当系统压力在慢慢降低过程中，被试阀通过的流量也随着慢慢减少，当压力阀完全关闭后，背压阀会将管道中的液体封住，此时滴嘴滴下的液体体积将完全等于阀关闭状态下的液体泄漏体积，一般在30s内记录滴数，然后乘以2将是阀在一分钟内的泄漏量。

3. 压力阀启闭和压力设定

压力阀除了测量在完全关闭的情况下泄漏量，还要测试阀的开启压力和关闭压力以及出厂设定压力。因此在何种情况下视为开启何种情况视为关闭呢？何种情况为完全关闭？在设定压力时的流量多少？这个定义许多厂家标准不一，拿美国两大螺纹插装阀厂家来讲，SUN公司定义在压力上升的过程中通过阀的流量达到32mL/min时的压力视为开启压力，当压力下降过程中通过的流量减小到32mL/min视为关闭压力；由于压力阀存在调压偏差，所以出厂压力设定规定在通过阀的流量在5L/min情况下设定。而Hydraforce定义通过的流量达0.95L/min时的压力为开启和关闭压力，出厂设定压力是在流量为0.95L/min时设定。由于流量要求多变，这将给测试带来一定的麻烦，而对于小于5L/min的系统流量大量程的流量计是无法读数的，此时也可以使用该装置来检测流量大小。

如图3、图4所示，当主油口的液体刚刚好从有油流出到关闭的过程中这一刻，说明单向阀前的压力刚好等于单向阀的开启压力。此时可以根据流量公式：

计算出滴嘴口的流量，Cd为流量系数，A为节流孔的通流面积，Δp为单向阀的开启压力。这样在进行液压阀测试时，可以根据油液的流出状态判定系统的流量，解决开启压力、关闭压力、泄漏量以及出厂设定压力的对流量的要求。比如，滴嘴的油液从滴状变成线状流量大约为30mL/min，主回油口的油液从有到无流量是上面流量公式计算出来的流量，同时还可以调整滴嘴的节流孔的大小调整流量值。

图3泄漏测试装置原理

图 4 泄漏检测装置三维图

4. 电磁阀类测试

同样电磁阀类产品也要检测阀的压力损失和泄漏量，压力损失需要在额定流量下进行检测，泄漏量却又要在流量特别小的情况下检测。这样也需要这样的装置，在压力损失检测时用大流量计，当检测泄漏量需要用到下面的装置。该装置与前面一样但是多增加了两个截止阀，主要是在电磁阀检测时需要给电磁铁得电和式电，在得电或者失电时阀会动作，当以一定的速度动作时会存在较大的压力冲击，此时冲击会使得单向阀排出一部分油液到油箱，此时在被试阀和单向阀之间的管道将会存在一定的空气。此时看泄漏量大小需要等待较长的时间，因为泄漏必须将空气全部排出并填满管道才能从滴定管滴下。

如果采用图5所示的系统将解决这个问题，当测压力损失曲线时将截止阀1关闭，截至阀2开启。当测泄漏量时，在电磁阀得电之前先将截止阀1、2全部关闭，让液体全部充满管道。然后让电磁阀得电，此时电磁阀关闭将不会造成管道内的液体排出，此时再打开截止阀1，可以从滴定管中看到泄漏量的多少。

图5 电磁阀类测试原理

5. 总结

目前国内液压阀的检测方法还存在许多不统一的地方，特别是液压螺纹插装阀，还没有较为完整的国家和行业标准，这给液压螺纹插装阀的发展带来一定的阻碍，给液压系统设计人员带来选型的不便。本文通过实际应用和理论论证，该测试方法较为实用，测试效率高，系统结构简单，可操作性强，可以在液压阀测试领域推广。

参考文献

[1]张海平. 液压螺纹插装阀[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]张海平. 测试是液压的灵魂[J].液压气动与密封,2010,(6).

[3]GB/T 8105-1987，压力控制阀试验方法[S].

[4]JB/T 10374-2013，液压溢流阀[S].

[5]姜继海,宋锦春,高常识.液压与气动传动[M].北京：高等教育出版社,2009.

[6]封锡凯,李伟,李辉.电磁阀启闭特性非接触测量方法研究[J].火箭推进, 2011,37（6）.

[7]张海平. 液压是一门实验科学[J].液压气动与密封,2012,32(12).

[8]张海平. 实用液压测试技术[M]. 北京:机械工业出版社,2015.