CN102620930B - 液压测试装置、载荷谱测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压测试装置、载荷谱测定装置及方法。液压测试装置包括：液压泵；液压马达，液压马达与待测的机械装置连接；液压马达的第一口与液压泵的第一口通过第一管路连接，液压马达的第二口与液压泵的第二口通过第二管路连接；第一管路压力检测单元，第一管路压力检测单元检测第一管路的压力；第二管路压力检测单元，第二管路压力检测单元检测第二管路的压力。本发明通过对驱动机械设备的液压马达的进油压力、出油压力的检测，得到机械设备的载荷谱，可为该机械设备的设计计算或选型提供真实的载荷数据。

Description

液压测试装置、载荷谱测定装置及方法

技术领域

本发明涉及载荷谱测量领域，更具体地，涉及一种液压测试装置、载荷谱测定装置及方法。

背景技术

目前，国内大部分混凝土搅拌运输车和回转减速机生产厂家都未对回转减速机的输入载荷进行测量，也不清楚回转减速机实际承载情况。在设计混凝土搅拌运输车时，回转减速机选型只能听从于供货商的介绍，或者完全模仿国外厂家。自行设计和制造回转减速机是降低成本，解决供货问题的必然途径。

发明内容

本发明旨在提供一种液压测试装置、载荷谱测定装置及方法，以解决现有技术无法得到实际承载情况的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供了一种液压测试装置，包括：液压泵；液压马达，液压马达与待测的机械装置连接；液压马达的第一口与液压泵的第一口通过第一管路连接，液压马达的第二口与液压泵的第二口通过第二管路连接；第一管路压力检测单元，第一管路压力检测单元检测第一管路的压力；第二管路压力检测单元，第二管路压力检测单元检测第二管路的压力。

进一步地，液压泵是双向泵，液压马达是双向液压马达。

进一步地，第一管路压力检测单元包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器直接与第一管路连接，第二压力传感器通过第一阀与第一管路可通断地连接；第二压力传感器的量程小于第一压力传感器的量程。

进一步地，第二管路压力检测单元包括第三压力传感器和第四压力传感器，第三压力传感器直接与第二管路连接，第四压力传感器通过第二阀与第二管路连接；第四压力传感器的量程小于第三压力传感器的量程。

进一步地，当液压马达的第二口作为出油口时，使用第一压力传感器检测第一管路的压力，使用第四压力传感器检测第二管路的压力。

进一步地，当液压马达的第一口作为出油口时，使用第二压力传感器检测第一管路的压力，使用第三压力传感器检测第二管路的压力。

进一步地，液压测试装置还包括：第一流量检测单元，第一流量检测单元检测第一管路的流量；第二流量检测单元，第二流量检测单元检测第二管路的流量；转速图生成单元，转速图生成单元根据第一管路和第二管路的流量计算并生成机械装置的输入转速图。

根据本发明的第二方面，提供了一种载荷谱测定装置，包括载荷谱生成装置和上述的液压测试装置，待测的机械装置与液压测试装置连接；载荷谱生成装置根据液压测试装置的第一管路和第二管路的压力差计算并生成机械装置的载荷谱。

根据本发明的第三方面，提供了一种载荷谱测定方法，包括：步骤1，将待测的机械装置的液压马达的第一口与液压泵的第一口通过第一管路连接，将液压马达的第二口与液压泵的第二口通过第二管路连接；步骤2，检测第一管路和第二管路上的压力；步骤3，根据第一管路和第二管路的压力差计算并生成机械装置的载荷谱。

进一步地，步骤2具体包括：在第一管路上设置用于检测第一管路的压力的第一压力传感器和第二压力传感器，且第一压力传感器的量程大于第二压力传感器的量程；在第二管路上设置用于检测第二管路的压力的第三压力传感器和第四压力传感器，且第三压力传感器的量程大于第四压力传感器的量程；当第一管路作为进油管路时，用第一压力传感器检测第一管路的压力，用第四压力传感器检测第二管路的压力；当第二管路作为进油管路时，用第二压力传感器检测第一管路的压力，用第三压力传感器检测第二管路的压力。

进一步地，将第二压力传感器通过第一阀与第一管路可通断地连接，将第四压力传感器通过第二阀与第二管路可通断地连接。

进一步地，当第一管路作为进油管路时，关闭第一阀；当第二管路作为进油管路时，关闭第二阀。

进一步地，当第一压力传感器测得的压力大于第三压力传感器测得的压力时，第一管路为进油管路；当第一压力传感器测得的压力小于第三压力传感器测得的压力时，第二管路为进油管路。

进一步地，步骤3具体包括：

步骤31，通过公式(1)计算机械装置的输入扭矩：

T＝η₁·η₂·Δp·V/2π    公式(1)

其中：

T为机械装置的输入扭矩；

η₁为液压马达的总效率；

η₂为液压马达与机械装置之间的传动效率；

Δp为第一管路和第二管路的压力差的绝对值；

V为液压马达的排量；

步骤32，在由时间和输入扭矩构成的二维坐标系内，按时间顺序将步骤31计算得到的与输入扭矩相对应的数值点连接起来，得到载荷谱。

本发明通过对驱动机械设备的液压马达的进油压力、出油压力的检测，得到机械设备的载荷谱，可为该机械设备的设计计算或选型提供真实的载荷数据。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的结构示意图。

图中附图标记：10、液压泵；11、第一口；12、第二口；20、液压马达；21、第一口；22、第二口；30、第一管路；40、第二管路；50、第一管路压力检测单元；51、第一压力传感器；52、第一阀；53、第二压力传感器；60、第二管路压力检测单元；61、第三压力传感器；62、第二阀；63、第四压力传感器；70、第一流量检测单元；80、第二流量检测单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一方面，提供了一种液压测试装置。如图1所示，本发明中的液压测试装置包括：液压泵10、液压马达20、第一管路压力检测单元50、第二管路压力检测单元60。

其中，液压马达20与待测的机械装置(例如混凝土搅拌运输车的回转减速机等受液压马达驱动而工作的装置)连接。液压马达20的第一口21与液压泵10的第一口11通过第一管路30连接，液压马达20的第二口22与液压泵10的第二口12通过第二管路40连接。第一管路压力检测单元50检测第一管路30的压力；第二管路压力检测单元60检测第二管路40的压力。可以采集第一管路30和第二管路40的压力差，并实时地通过载荷谱生成装置或在测试完毕后根据该压力差计算并生成机械装置的载荷谱。优选地，液压泵10是双向泵，液压马达20是双向液压马达。

需要说明的是，由于液压泵10是双向泵，因此，当液压泵10以第一方向转动时，第一管路作为进油管路，第二管路作为出油管路；当液压泵10以第二方向转动时，第二管路作为进油管路，第一管路作为出油管路。这样，可以通过第一管路压力检测单元50、第二管路压力检测单元60分别检测出第一管路30和第二管路40上的压力，并可得到第一管路30和第二管路40的压力差的绝对值，即可得到上述两种情况下，进油管路与出油管路的压力差。然后，可通过公式(1)计算机械装置的输入扭矩：

T＝η₁·η₂·Δp·V/2π    公式(1)

其中：

T为机械装置的输入扭矩；

η₁为液压马达20的总效率；

η₂为液压马达20与机械装置之间的传动效率；

Δp为第一管路30和第二管路40的压力差的绝对值，单位为MPa；

V为液压马达20的排量，单位为ml/rad(优选地，液压马达为定排量液压马达，V为固定值)。

接着，在由时间和输入扭矩构成的二维坐标系内，按时间顺序将计算得到的与输入扭矩相对应的数值点连接起来，得到载荷谱。

在一个优选的实施例中，如图1所示，第一管路压力检测单元50包括第一压力传感器51和第二压力传感器53。第一压力传感器51直接与第一管路30连接，第二压力传感器53通过第一阀52与第一管路可通断地连接；第二压力传感器53的量程(例如0-10MPa)小于第一压力传感器51的量程。例如，第一阀52可以是截止阀，特别地，该截止阀可以是手动的，也可以是电控的。

第二管路压力检测单元60包括第三压力传感器61和第四压力传感器63。第三压力传感器直接与第二管路连接，第四压力传感器63通过第二阀62与第二管路40可通断地连接；第四压力传感器63的量程(例如0-10MPa)小于第三压力传感器61的量程。

由于压力传感器的量程的大小会影响测量精度，特别是当压力较低时，如果采用量程较大的压力传感器，那么会增大测量的误差。因此，当液压马达20的第二口22作为出油口时，使用第一压力传感器51检测第一管路30的压力，使用第四压力传感器63检测第二管路40的压力。当液压马达20的第一口21作为出油口时，使用第二压力传感器53检测第一管路30的压力，使用第三压力传感器61检测第二管路40的压力。

例如，当液压泵10以第一方向转动时，第一管路作为进油管路，第二管路作为出油管路，此时，进油管路的压力较高，而回油管路的压力较低，此时，可使用量程较大的压力传感器测量进油管路的压力，而使用量程较小的压力传感器测量出油管路的压力，以提高精度。

如图1所示，液压测试装置还包括：第一流量检测单元70、第二流量检测单元80和转速图生成单元。其中，第一流量检测单元70检测第一管路30的流量，优选地，第一流量检测单元70串联地设置在第一管路30上。第二流量检测单元80检测第二管路40的流量，优选地，第二流量检测单元80串联地设置在第二管路40上。转速图生成单元根据第一管路和第二管路的流量计算并生成机械装置的输入转速图。

例如，可以利用公式(2)计算得到液压马达的输出转速(即机械装置的输入转速)，

n＝q×1000/V    公式(2)

其中，

n为液压马达的输出转速，即机械装置的输入转速；

q为进油管路的流量，单位为L/min；

V为液压马达20的排量，单位为ml/rad(优选地，液压马达为定排量液压马达，V为固定值)。

接着，在由时间和输出转速构成的二维坐标系内，按时间顺序将计算得到的与输出转速(即输入转速)相对应的数值点连接起来，得到转速图。

在上述实施例的基础上，作为本发明的第二方面，提供了一种载荷谱测定装置，包括载荷谱生成装置和上述各实施例中的液压测试装置，待测的机械装置与液压测试装置连接；载荷谱生成装置根据液压测试装置的第一管路30和第二管路40的压力差计算并生成机械装置的载荷谱。优选地，载荷谱生成装置与第一管路压力检测单元50、第二管路压力检测单元60连接，以便获取第一管路压力检测单元50、第二管路压力检测单元60的数据。

作为本发明的第三方面，提供了一种载荷谱测定方法，包括：

步骤1，将待测的机械装置的液压马达20的第一口21与液压泵10的第一口11通过第一管路30连接，将液压马达20的第二口22与液压泵10的第二口12通过第二管路40连接。

步骤2，检测第一管路30和第二管路40上的压力。

具体地说，在第一管路30上设置用于检测第一管路30的压力的第一压力传感器51和第二压力传感器53，且第一压力传感器51的量程大于第二压力传感器53的量程；在第二管路40上设置用于检测第二管路40的压力的第三压力传感器61和第四压力传感器63，且第三压力传感器61的量程大于第四压力传感器63的量程；当第一管路30作为进油管路时，用第一压力传感器51检测第一管路30的压力，用第四压力传感器63检测第二管路40的压力；当第二管路40作为进油管路时，用第二压力传感器53检测第一管路30的压力，用第三压力传感器61检测第二管路40的压力。

步骤3，根据第一管路30和第二管路40的压力差计算并生成机械装置的载荷谱。

具体地说，步骤3具体包括：

步骤31，通过公式(1)计算机械装置的输入扭矩：

步骤32，在由时间和输入扭矩构成的二维坐标系内，按时间顺序将步骤31计算得到的与输入扭矩相对应的数值点连接起来，得到载荷谱。

优选地，将第二压力传感器53通过第一阀52与第一管路30可通断地连接，将第四压力传感器63通过第二阀与第二管路40可通断地连接。这样，当压力过大时，可以将第一阀52和第二阀62关闭，以保护第二压力传感器53和第四压力传感器63不会损坏。例如，当第一管路30作为进油管路时，关闭第一阀52；当第二管路40作为进油管路时，关闭第二阀62。

特别地，当第一压力传感器51测得的压力大于第三压力传感器61测得的压力时，第一管路30为进油管路；当第一压力传感器51测得的压力小于第三压力传感器61测得的压力时，第二管路40为进油管路。通过这种方式，可以方便地对进油管路和回油管路进行判断。当然，也可以采用其它的方式进行判断，例如通过马达或液压泵的旋转方向。

优选地，该方法还包括以下步骤：当第一管路30作为进油管路时，检测第一管路的流量；当第二管路40作为进油管路时，检测第二管路的流量。接着，利用公式(2)计算得到液压马达的输出转速，即机械装置的输入转速。接着，在由时间和输出转速构成的二维坐标系内，按时间顺序将计算得到的与输出转速相对应的数值点连接起来，得到转速图。

下面以混凝土搅拌运输车的回转机为例，对本发明中的载荷谱的测量过程进行说明。

首先，改装混凝土搅拌运输车上的液压泵和液压马达之间原系统油路，按照图1所示的原理图，向原系统油路中加入第一流量检测单元70、第二流量检测单元80、第一压力传感器51、第二压力传感器53、第一阀52、第二压力传感器53、第三压力传感器61、第四压力传感器63和第二阀62。

第二，调整对第一流量检测单元70、第二流量检测单元80、第一压力传感器51、第二压力传感器53、第三压力传感器61和第四压力传感器63的信号采集频率(例如调整为100Hz)。

第三，对各种工况下的载荷谱进行测量。

(1)进料工况(液压马达顺时针转动)和运输工况(搅拌筒顺时针转动)：此时，第一管路为进油管路，第二管路为出油管路，第二管路的压力一般会保持在10MPa以下，而第一管路的压力则一般会大于10MPa。因此，工作前，必须关闭第一阀52，同时打开第二阀62，以保证第二压力传感器不会因为压力过大而损坏。同时，使用第一流量检测单元70对第一管路(即进油管路)的流量进行检测。

(2)卸料工况(搅拌筒逆时针转动)：此时，第一管路为出油管路，第二管路为进油管路，第一管路的压力为保持在10MPa以下，而第二管路的压力则会大于10MPa。因此，工作前，必须关闭第二阀62，同时打开第一阀52，以保证第四压力传感器不会因为压力过大而损坏。同时，使用第二流量检测单元80对第二管路(即进油管路)的流量进行检测。

第四，将上述不同工况下测得的压力值代入公式(1)，从而得到机械装置的输入扭矩，并进一步根据输入扭矩生成载荷谱。

第五，将上述不同工况下测得的流量值代入公式(2)，从而得到机械装置的输入转速，并进一步根据输入转速生成转速图。

本发明通过对回转减速机的液压马达的进油压力、出油压力的检测，得到回转减速机的载荷谱，可为回转减速机的设计计算或选型提供真实的载荷数据，同时可为混凝土搅拌运输车的搅拌筒的仿真设计、可靠性试验提供模拟输入载荷。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种液压测试装置，其特征在于，包括：

液压泵（10）；

液压马达（20），所述液压马达（20）与待测的机械装置连接；

所述液压马达（20）的第一口（21）与所述液压泵（10）的第一口（11）通过第一管路（30）连接，所述液压马达（20）的第二口（22）与所述液压泵（10）的第二口（12）通过第二管路（40）连接；

第一管路压力检测单元（50），所述第一管路压力检测单元（50）检测所述第一管路（30）的压力；

第二管路压力检测单元（60），所述第二管路压力检测单元（60）检测所述第二管路（40）的压力；

第一流量检测单元（70），所述第一流量检测单元（70）检测所述第一管路（30）的流量；

第二流量检测单元（80），所述第二流量检测单元（80）检测所述第二管路（40）的流量；

转速图生成单元，所述转速图生成单元根据所述第一管路和所述第二管路的流量计算并生成所述机械装置的输入转速图。

2.根据权利要求1所述的液压测试装置，其特征在于，所述液压泵（10）是双向泵，所述液压马达（20）是双向液压马达。

3.根据权利要求1所述的液压测试装置，其特征在于，所述第一管路压力检测单元（50）包括第一压力传感器（51）和第二压力传感器（53），所述第一压力传感器（51）直接与所述第一管路（30）连接，所述第二压力传感器（53）通过第一阀（52）与所述第一管路可通断地连接；所述第二压力传感器（53）的量程小于所述第一压力传感器（51）的量程。

4.根据权利要求3所述的液压测试装置，其特征在于，所述第二管路压力检测单元（60）包括第三压力传感器（61）和第四压力传感器（63），所述第三压力传感器直接与所述第二管路连接，所述第四压力传感器（63）通过第二阀（62）与所述第二管路（40）连接；所述第四压力传感器（63）的量程小于所述第三压力传感器（61）的量程。

5.根据权利要求4所述的液压测试装置，其特征在于，当所述液压马达（20）的第二口（22）作为出油口时，使用所述第一压力传感器（51）检测所述第一管路（30）的压力，使用所述第四压力传感器（63）检测所述第二管路（40）的压力。

6.根据权利要求4所述的液压测试装置，其特征在于，当所述液压马达（20）的第一口（21）作为出油口时，使用所述第二压力传感器（53）检测所述第一管路（30）的压力，使用所述第三压力传感器（61）检测所述第二管路（40）的压力。

7.一种载荷谱测定装置，其特征在于，包括载荷谱生成装置和权利要求1-6中任意一项所述的液压测试装置，待测的机械装置与所述液压测试装置连接；

所述载荷谱生成装置根据所述液压测试装置的所述第一管路（30）和所述第二管路（40）的压力差计算并生成所述机械装置的载荷谱。

8.一种载荷谱测定方法，其特征在于，包括：

步骤1，将待测的机械装置的液压马达（20）的第一口（21）与液压泵（10）的第一口（11）通过第一管路（30）连接，将所述液压马达（20）的第二口（22）与所述液压泵（10）的第二口（12）通过第二管路（40）连接；

步骤2，检测所述第一管路（30）和所述第二管路（40）上的压力；

步骤3，根据所述第一管路（30）和所述第二管路（40）的压力差计算并生成所述机械装置的载荷谱；

该方法还包括以下步骤：

当所述第一管路（30）作为进油管路时，检测所述第一管路的流量；当所述第二管路（40）作为进油管路时，检测所述第二管路的流量；

接着，利用下式计算得到液压马达的输出转速，即机械装置的输入转速：

n=q×1000/V   公式（2）

其中，

n为液压马达的输出转速，即机械装置的输入转速；

q为进油管路的流量，单位为L/min；

V为液压马达（20）的排量，单位为ml/rad；

接着，在由时间和输出转速构成的二维坐标系内，按时间顺序将计算得到的与输出转速相对应的数值点连接起来，得到转速图。

9.根据权利要求8所述的载荷谱测定方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：

在所述第一管路（30）上设置用于检测所述第一管路（30）的压力的第一压力传感器（51）和第二压力传感器（53），且所述第一压力传感器（51）的量程大于所述第二压力传感器（53）的量程；

在所述第二管路（40）上设置用于检测所述第二管路（40）的压力的第三压力传感器（61）和第四压力传感器（63），且所述第三压力传感器（61）的量程大于所述第四压力传感器（63）的量程；

当所述第一管路（30）作为进油管路时，用所述第一压力传感器（51）检测所述第一管路（30）的压力，用所述第四压力传感器（63）检测所述第二管路（40）的压力；

当所述第二管路（40）作为进油管路时，用所述第二压力传感器（53）检测所述第一管路（30）的压力，用所述第三压力传感器（61）检测所述第二管路（40）的压力。

10.根据权利要求9所述的载荷谱测定方法，其特征在于，将所述第二压力传感器（53）通过第一阀（52）与所述第一管路（30）可通断地连接，将所述第四压力传感器（63）通过第二阀与所述第二管路（40）可通断地连接。

11.根据权利要求10所述的载荷谱测定方法，其特征在于，当所述第一管路（30）作为进油管路时，关闭所述第一阀（52）；当所述第二管路（40）作为进油管路时，关闭所述第二阀（62）。

12.根据权利要求10或11所述的载荷谱测定方法，其特征在于，当所述第一压力传感器（51）测得的压力大于所述第三压力传感器（61）测得的压力时，所述第一管路（30）为进油管路；当所述第一压力传感器（51）测得的压力小于所述第三压力传感器（61）测得的压力时，所述第二管路（40）为进油管路。

13.根据权利要求8-11中任一项所述的载荷谱测定方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤31，通过公式（1）计算所述机械装置的输入扭矩：

T=η₁·η₂·Δp·V/2π   公式（1）

其中：

T为所述机械装置的输入扭矩；

η₁为所述液压马达（20）的总效率；

η₂为所述液压马达（20）与所述机械装置之间的传动效率；

Δp为所述第一管路（30）和所述第二管路（40）的压力差的绝对值；

V为所述液压马达（20）的排量；

步骤32，在由时间和所述输入扭矩构成的二维坐标系内，按时间顺序将所述步骤31计算得到的与所述输入扭矩相对应的数值点连接起来，得到所述载荷谱。