CN101598159B - 便携式有源液压测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

一种便携式有源液压测试仪及测试方法，该测试仪的粗过滤器与液压泵连接，液压泵与精过滤器连接；精过滤器与常断二位两通电磁换向阀、压力表开关、电磁溢流阀连接；常断二位二通电磁换向阀与快速接头连接；电磁溢流阀与二位四通电磁换向阀连接；二位四通电磁换向阀与回油快速接头、计量量筒连接；二位四通电磁换向阀与油箱连接；计量量筒与常通二位二通的电磁换向阀连接；常通二位二通电磁换向阀与油箱连接。先调试测试仪标定的压力和流量参数；测试被测液压系统及元件分别拆除下的压力和流量参数；绘制坐标图、分析测试结果；完成对新制造的液压系统的性能标定和在线液压系统的性能测定，列出液压元件备件次序，并排出故障，操作简单便捷。

Description

便携式有源液压测试仪及测试方法

技术领域：

本发明涉及液压系统制造、元件制造、液压系统使用、维修等诸领域使用的便携式有源液压测试仪及测试方法。 

背景技术：

国际、国内现有的液压系统测试仪的测试是利用LabVIEW软件开发的虚拟测试系统或液压系统测试仪串接、并接在被测液压某一支路中，来测量压力、流量、温度等参数的变化情况。若要测试液压系统中所有元件，非常困难，甚至不可能。因此国际、国内常规测试方法，其仅能测试液压元件或仅能测试一个液压系统的部分支路，且连接相当困难。从实际测试来看，由于液压系统和液压元件的种类、规格繁多，支路上的元件都进行测试受时间的限制，实际是不可行的。因此常规测试仪的测试，给测试工作带来难以估算的工作任务，故液压系统常规测试受到限制，使很多的液压系统在无法测试的情况下进行带病工作，给生产带来潜在的故障危机，且备品备件没有一个规律可循，造成盲目配件和大量的资金浪费。虽然随着各种传感器和数据处理系统的引入，也能实现液压系统如压力、流量、温度等参数的自检，但成本昂贵，无法广泛适用等缺点。 

发明内容：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术利用LabVIEW软件模拟测试的缺陷以及常规测试仪只能测试液压系统的一个支路，且连接困难，利用传感器测试成本昂贵的不足，一是提供一种连接容易，测试精确，成本低廉，广泛适用，按被测液压系统的参数来标定自身参数，记录被测液压系统的压力、流量等变化，为被测液压系统提供准确的备品备件资料的便携式有源液压测试仪；二是提供一种用本测试仪和被测液压系统(或液压元件)的压力测试口接入，就可实现对被测液压系统(除液压泵之外)的液压元件及附件的性能 测试，并排列备品备件的次序和换修时间，操作便捷的用便携式有源液压测试仪测试方法。 

解决上述技术问题采用以下技术方案：一种便携式有源液压测试仪，包括油箱、过滤器、液压泵、压力表开关、压力表、电磁换向阀、电磁溢流阀、计量量筒，所述的粗过滤器2与液压泵3的进油口连接，该液压泵3的出油口与精过滤器4进口连接；该精过滤器4的出口分别与压力表开关5、常断二位两通电磁换向阀7、电磁溢流阀8的进口连接；压力表开关5与压力表6连接；常断二位二通电磁换向阀7与压力油输出口快速接头12连接；电磁溢流阀8的回油口与二位四通电磁换向阀9连接；二位四通电磁换向阀9分别与回油快速接头13、计量量筒10连接；二位四通电磁换向阀9与油箱连接；计量量筒10的出口与常通二位二通的电磁换向阀11连接；常通二位二通电磁换向阀11与油箱1连接。 

一种用便携式有源液压测试仪的测试方法，包括下述步骤： 

①.按被测液压系统额定压力的具体情况，调试便携式有源液压测试仪，确定标定压力和流量参数； 

②.将测试仪压力油从被测液压系统的主压力测压口接入，测试被测系统的压力和流量等参数变化； 

③.分别切除被测液压系统的换向阀和主溢流阀，从便携式有源液压测试仪上采集出被测系统的压力和流量等参数变化； 

④.将测试的数据分析处理，添入表中； 

⑤.绘制坐标图； 

⑥.分析测试结果。 

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明利用自身的压力油，从被测液压系统的主压力测口接入，对被测液压系统或液压元件进行全方位的性能测试，能满足除液压泵之外，几乎所有液压元件的在线测试，并将设备的液压元件的备品备件的次序轻松给出；连接容易，测试精确，成本低廉，广泛适用等特点。它是按被测试液压系统的参数来标定自身参数，记录被测液压系统的压力、流量等参数变化；对被测液压系统提供较小的流量，并根据自身的流量 的变化，记录被测液压系统的泄漏情况，准确判断被测液压系统的整体性能和各液压元件的性能优劣，以便提供准确的备品备件资料。其显著的效果还在于：本发明能实现通过对各种使用大、中、小液压系统的性能测试，按泄漏量的不同确定各液压元件的性能等级，编制出备品备件的次序；实现对新出厂的液压设备的性能标定，为以后在线使用提供准确的性能数据；实现液压元件出厂前的性能测试，为修复液压元件提供依据。为国内和国外液压行业的测试提供一个新的测试手段。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2、图3是本发明测试液压系统的结构示意图。 

图4是本发明测试实施例图。 

图5是本发明测试实施例用电磁换向阀堵板结构示意图。 

图6本发明测试实施例用电液换向阀堵板结构示意。 

图7本发明测试实施例用电磁溢流阀堵板的结构示意图。 

图8、图9是本发明测试实施例用于结果分析的坐标图。 

图1-3中，液压油箱1，粗过滤器2，液压泵3，精过滤器4，压力表开关5，压力表6(压力传感器)，常断二位二通电磁换向阀7，电磁溢流阀8，二位四通电磁换向阀9，计量量筒10，常通二位二通磁换向阀11，压力油输出口快速接头12、回油快速接头13，便携式有源液压测试仪本体14；快速接头15；被测试液压系统I元件16；被测试液压系统II元件17；被测试液压系统n元件18。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。 

见图1，一种便携式有源液压测试仪，由过滤器、液压泵、电磁换向阀、电磁溢流阀、计量量筒等组成。其连接结构是：所述的粗过滤器2与液压泵3的进油口连接，该液压泵3的出油口与精过滤器4进口连接；该精过滤器4的出口分别与压力表开关5、常断二位两通电磁换向阀7、电磁溢流阀8的进口连接；压力表开关5与压力表6连接；常断二位二通电磁换向阀7与压力油输出口快速 接头12连接；电磁溢流阀8的回油口与二位四通电磁换向阀9连接；二位四通电磁换向阀9分别与回油快速接头13、计量量筒(10)连接；二位四通电磁换向阀9与油箱连接；计量量筒10的出口与常通二位二通的电磁换向阀11连接；常通二位二通电磁换向阀11与油箱1连接。 

本发明性能参数调节说明 

1、性能参数调节 

(1)该测试仪的工作压力的标定 

在电磁溢流阀8的2YA电磁铁通电，其余电磁换向阀的电磁铁1YA、3YA、4YA等断电情况下，调节电磁溢流阀8的压力调节手柄，按照被测液压系统的额定压力的90％来标定该测试仪的工作压力。 

(2)该测试仪的流量标定 

在该测试仪的工作压力标定后，让1YA、4YA电磁铁通电，通过计量量筒10和秒表，计量一分钟时间内该测试仪的流量，其作为该标定压力下的标定流量。 

利用本发明测试的方法 

1、测试原理 

采用被测液压系统的测试参数和便携式有源液压测试仪的设定参数对比的方法来分析。在测试过程中对被测液压系统的元件，采用分别切除法见附图3，最后将被测液压系统的元件进行按容积效率或泄漏大小确定性能等级，为备品备件提供准确的数字依据。 

2、测试步骤 

①.按被测液压系统的额定压力具体情况调试便携式有源液压测试仪，标定本发明的压力和流量参数。 

②.便携式有源液压测试仪的测试压力油从被测液压系统的主压力测压口M接入，测试被测液压系统的压力和流量等参数变化。 

③.分别切除被测液压系统的换向阀和主溢流阀等元件，从便携式有源液压测试仪上采集出被测液压系统的压力和流量等参数变化。 

④.将测试的数据分析处理，添入表中。 

⑤.绘制坐标图，图中切除元件代号：为被相应堵板更换的被测液压系统换向阀或溢流阀等元件代号，其与被测液压系统液压阀代号一致。 

见图2、将便携式有源液压测试仪14用快速接头15连接在被测液压系统元件I(图2、图3的16)、II(图2的17)以至n(图2、图3 18)个元件的支路中。采用切除法测试见图3，将被测液压系统元件II切除换上堵板进行测试。 

堵板分为电磁阀堵板、电液换向阀堵板和电磁溢流阀堵板，它们的结构根据电磁阀和电液换向阀的结构确定。 

(三)、测试举例见图4 

图4为应用便携式有源液压测试仪测试实例：20吨锻造机机械手液压系统。①-大车行走支路；②-钳杆旋转支路；③-钳口松卡支路；④-夹钳平行升降支路；⑤-夹钳倾斜支路；⑥-电磁溢流阀支路；图4中板式电液换向阀19、20、22、23；板式电磁换向阀21；电磁溢流阀24。 

1、该机功能结构和工作原理图 

该机械手是和2000吨锻造液压压力机结合，完成小于等于20吨的锻件锻造任务。该机械手由机械结构、液压系统、电控系统等三部分组成；液压系统的额定工作压力25MPa，液压泵额定流量232L/min，工作原理图见说明书附图4所示。 

2、测试前的准备 

(1)调试便携式有源液压测试仪的标定参数 

按照20吨锻造机械手液压系统的额定工作压力的90％(在整个测试过程中，被测的液压系统的主溢流阀是不允许打开，否则便携式有源液压测试仪的液压油会流进被测系统)，即25×90％＝22.5MPa，来调试便携式有源液压测试仪的标定压力。 

将便携式有源液压测试仪的溢流阀8的调压手柄逆时针旋松，打开压力表开5，起动便携式有源液压测试仪，运转正常后，进入便携式有源液压测试仪的标定参数的调节。 

调节方法： 

按下便携式有源液压测试仪的调试按钮，使2YA通电，按照被测液压系统的额定工作压力22.5MPa，调定便携式有源液压测试仪的工作压力p_max-即为被测液压系统的标定压力，并锁好锁紧螺母；便携式有源液压测试仪保持压力p_max5分钟后，使便携式有源液压测试仪的1YA、4YA通电，便携式有源液压测试仪的液压油流到计量量筒10，用秒表测定出1分钟便携式有源液压测试仪的流出的液压油的体积，作为被测液压系统的在p_max下的标定流量Q_max。 

(2)将便携式有源液压测试仪的压力油输出口与20吨锻造机械手液压系统原理图说明书附图4中主压力测试口M，用适宜长度的高压软管连接。 

(3)准备好测试用堵板 

附图5中电磁换向阀的堵板；图6电液换向阀堵板；图7电磁溢流阀的堵板。其中图5、图6、图7中堵板大孔都为盲孔，小孔均为透孔。 

(4)内六角扳手一套 

3、20吨锻造机械手液压系统实际参数 

(1)按下便携式有源液压测试仪的测试按钮，使2YA、3YA通电，此时便携式有源液压测试仪的压力油已加入到20吨锻造机械手液压系统中，注意观察各执行元件是否在慢慢的运动(或旋转)，若出现此现象说明这一支路上换向阀卡在某一位上。说明此换向阀损坏，并关闭测试按钮，使便携式有源液压测试仪的3YA断电，切断便携式有源液压测试仪的供油。将损坏的换向阀拆下，用与其对应的堵板更换(注意在组装过程中不要忘记安装O型密封圈)，不得漏油。 

(2)观察系统接入后的压力并记录，此时压力为p添入说明书表一中。 

(3)便携式有源液压测试仪1YA、4YA通电，测试1分钟，记录计量筒10的体积，该体积为便携式有源液压测试仪的实际流量Q，添入说明书表一中。 

4、测试①-⑥六个支路的分别切断下的实际参数 

(1)①支路的切断下的实际参数 

将说明书附图4中①支路的19电液换向阀，用说明书附图6堵板更换(关闭测试系统按钮，此时该测试仪1YA、2YA、3YA、4YA都断电)，不得漏油。 

将本发明测试仪的D24V电源插头，插到电磁溢流阀24的电磁换向阀的电磁铁插头上，并通电；按下测试系统按钮，记录下此时的压力p₁和便携式有源液压测试仪的流量Q₁，将测试的数据添入表1中。 

采用同样办法，对②～⑤四个支路分别测试，将测试结果添入表1中。 

(2)⑥支路的切断下实际参数 

将附图4中⑥支路的电磁溢流阀24用附图7堵板更换(关闭测试系统按钮，此时静态液压测试源1YA、2YA、3YA、4YA都断电)，不得漏油。 

按下测试系统按钮，记录下此时的压力p₆和便携式有源液压测试仪的流量Q₆，将测试的数据添入表1中。 

表1 20吨锻造机械手液压系统测试参数 

5、测试数据的处理 

1)、各支路上液压元件泄漏造成的压力降 

$\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i=p_{\max }-p$

Δp₁＝p_max-p₁

Δp₂＝p_max-p₂

…… 

Δp₆＝p_max-p₆

式中， 

为出现故障液压系统的总压力降；Δp₁、Δp₂…分别为支路①、②…⑥切断后，便携式有源液压测试仪标定压力与实际压力的差值；p_max为便携式有源液压测试仪的标定压力；p为被测试系统接入后的便携式有源液压测试仪的显示的实际压力。 

Δp₁＝p_max-p₁＝22.5-16.5＝6MPa 

Δp₂＝p_max-p₂＝22.5-17＝5.5MPa 

Δp₃＝p_max-p₃＝22.5-15.1＝7.4Mpa 

Δp₄＝p_max-p₄＝22.5-15.55＝6.95MPa 

Δp₅＝p_max-p₅＝22.5-15.45＝7.05MPa 

Δp₆＝p_max-p₆＝22.5-17.9＝4.6Mpa 

各支路泄漏造成的总压力降为 

$\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i=p_{\max }-p=22.5-15=7.5\mathrm{Mpa}$

各支路上液压元件的泄漏造成的压力降为 

$\mathrm{\Δ}{p}_a=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_1$

$\mathrm{\Δ}{p}_b=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_2$

…… 

$\mathrm{\Δ}{p}_f=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_6$

式中，Δp_a，Δp_b…Δp_f分别为①支路19电液换向阀的压力降、②支路12号电液换向阀的压力降…⑥路24电磁溢流阀的压力降也为该阀切断后的升高压力值。 

$\mathrm{\Δ}{p}_a=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_1=7.5-6=1.5\mathrm{Mpa}$

$\mathrm{\Δ}{p}_b=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_2=7.5-5.5=2\mathrm{Mpa}$

$\mathrm{\Δ}{p}_c=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_3=7.5-7.4=0.1\mathrm{Mpa}$

$\mathrm{\Δ}{p}_d=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_4=7.5-6.95=0.55\mathrm{Mpa}$

$\mathrm{\Δ}{p}_e=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_5=7.5-7.05=0.45\mathrm{Mpa}$

$\mathrm{\Δ}{p}_f=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i-\mathrm{\Δ}{p}_6=7.5-4.6=2.9\mathrm{Mpa}$

$\mathrm{\Δ}{p}_a+\mathrm{\Δ}{p}_b+...+\mathrm{\Δ}{p}_f=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{p}_i=p_{\max }-p=1.5+2+0.1+0.55+0.45+2.9=7.5\mathrm{Mpa}$

2)各支路上液压元件泄漏量和液压系统的容积效率测定 

$\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i=Q_{\max }-Q$

ΔQ₁＝Q_max-Q₁

ΔQ₂＝Q_max-Q₂

9 

…… 

ΔQ₆＝Q_max-Q₆

式中， 为出现故障液压系统的总泄漏量；ΔQ₁、ΔQ₂…ΔQ₆分别为支路①、②…⑥切断后，便携式有源液压测试仪标准流量和实际流量的差值；Q_max为便携式有源液压测试仪的在标定压力下(即该测试液压系统额定压力22.5Mpa下)的流量；Q为被测试系统接入后的便携式有源液压测试仪的实际流量 

$\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i=Q_{\max }-Q=3.5-1.6=1.9L/\min$

ΔQ₁＝Q_max-Q₁＝3.5-1.9＝1.6L/min 

ΔQ₂＝Q_max-Q₂＝3.5-2.05＝1.45L/min 

ΔQ₃＝Q_max-Q₃＝3.5-1.64＝1.86L/min 

ΔQ₄＝Q_max-Q₄＝3.5-1.7＝1.8L/min 

ΔQ₅＝Q_max-Q₅＝3.5-1.81＝1.69L/min 

ΔQ₆＝Q_max-Q₆＝3.5-2.4＝1.1L/min 

所以各支路上液压元件的泄漏量 

$\mathrm{\Δ}{Q}_a=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_1$

$\mathrm{\Δ}{Q}_b=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_2$

…… 

$\mathrm{\Δ}{Q}_f=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_6$

式中，ΔQ_a，ΔQ_b…ΔQ_f分别为①支路19电液换向阀的泄漏量、②支路20电液换向阀的泄漏量…⑥支路24电磁溢流阀的泄漏量。 

$\mathrm{\Δ}{Q}_a=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_1=1.9-1.6=0.3L/\min$

$\mathrm{\Δ}{Q}_b=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_2=1.9-1.45=0.45L/\min$

$\mathrm{\Δ}{Q}_c=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_3=1.9-1.86=0.04L/\min$

$\mathrm{\Δ}{Q}_d=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_4=1.9-1.8=0.1L/\min$

$\mathrm{\Δ}{Q}_e=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_5=1.9-1.69-0.21L/\min$

$\mathrm{\Δ}{Q}_f=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i-\mathrm{\Δ}{Q}_6=1.9-1.1=0.8L/\min$

$\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_i=Q_{\max }-Q=\mathrm{\Δ}{Q}_a+\mathrm{\ΔQ}=\mathrm{\Δ}{Q}_a+\mathrm{\Δ}{Q}_b+...+\mathrm{\Δ}{Q}_f=0.3+0.45+0.04+0.1+0.21+0.8=1.9L/\min$

被测试系统的容积效率η_vmax、η_v

${\mathrm{\η}}_{v\max }=\frac{Q_{\mathrm{no}}}{Q_{\max }}$

式中，η_vmax为液压设备出厂时测定的容积效率；Q_n0为被测试液压系统出厂时测定的，便携式有源液压测试仪实际流量；Q_max为便携式有源液压测试仪的标准流量。 

注：η_vmax出厂时测定，在此无法给出 

${\mathrm{\η}}_v=\frac{Q}{Q_{\max }}=\frac{1.6}{3.5}=0.457$

6、绘制坐标图进行结果分析 

1)绘制坐标图8、图9 

2)测试结果分析 

由附图8和附图9，得到的结果是：电磁溢流阀24的泄漏比较严重，需要修复或更换，其次电液换向阀20泄漏其次，等等。 

备品备件的由先到后的次序是：电磁溢流阀24、20、19、22、23、21，通过以上测试分析可知：该被测试的液压系统的电磁溢流阀的漏油很严重，需要更换或修复；电液换向阀20、19需准备备件，在设备空闲时间更换。 

以上公开的仅为本发明的具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围之内。 

Claims (2)

1.一种便携式有源液压测试仪，包括油箱、过滤器、液压泵、压力表开关、压力表、电磁换向阀、电磁溢流阀、计量量筒，其特征在于，所述的过滤器分为粗过滤器(2)和精过滤器(4)，粗过滤器(2)与液压泵(3)的进油口连接，该液压泵(3)的出油口与精过滤器(4)进口连接；该精过滤器(4)的出口分别与压力表开关(5)、常断二位两通电磁换向阀(7)、电磁溢流阀(8)的进口连接；压力表开关(5)与压力表(6)连接；常断二位二通电磁换向阀(7)与压力油输出口快速接头(12)连接；电磁溢流阀(8)的回油口与二位四通电磁换向阀(9)连接；二位四通电磁换向阀(9)分别与回油快速接头(13)、计量量筒(10)连接；二位四通电磁换向阀(9)与油箱连接；计量量筒(10)的出口与常通二位二通的电磁换向阀(11)连接；常通二位二通电磁换向阀(11)与油箱(1)连接。

2.一种用权利要求1所述便携式有源液压测试仪的测试方法，其特征在于，包括下述步骤：

①.按被测液压系统额定压力的具体情况，调试便携式有源液压测试仪，确定标定压力和流量参数；

②.将测试仪压力油从被测液压系统的主压力测压口接入，测试被测系统的压力和流量参数；

③.分别切除被测液压系统的换向阀和主溢流阀，从便携式有源液压测试仪上采集出被测系统的压力和流量参数；

④.将测试的数据分析处理，添入表中；

⑤.绘制坐标图；

⑥.分析测试结果。

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