CN103982489B - 用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其模块组成主要包括两级级换向模块(1)、溢流加载与能量回收式加载切换模块(2)、溢流加载模块(3)和回油流量处理模块(4)。各模块可集成布置于同一液压集成阀块上，也可根据实际需要单独模块布置，各模块间通过管路连接。本发明基于模块化设计和通用性设计的理念，实现集小功率溢流加载和大功率能量回收式加载功能于一体，提高液压泵试验测试和液压马达试验测试平台的通用性，减少液压泵和液压马达测试试验装置规格，提高设备利用率，减小大功率测试溢流损失。

Description

用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置

技术领域

本发明涉及一种测试液压泵和液压马达的设备制造领域，尤其涉及一种用于测试液压泵和液压马达的控制阀块设备。

背景技术

测试技术的发展为装备制造业技术进步提供了重要的支撑，液压测试技术的发展为液压元件的不断完善和液压系统的持续优化提供了必要的技术保障。随着对液压产品可靠性要求的不断提高，液压元件可靠性主题已经上升到行业的整体认识上来，液压元件测试已经成为衡量液压元件研发、系统集成设计和优化等技术水平高低的重要手段。液压泵和液压马达作为液压工程运用领域重要的动力和执行元件，其性能的高低也直接影响着液压系统的整体技术指标。

根据GB/T17491-1998《液压泵、马达和整体传动装置稳态性能的测定》和GB/T23253-2009《液压传动电控液压泵性能试验方法》等液压元件试验标准的规定和要求可知，试验标准中提出了推荐式的测试回路，即采用液压溢流加载方式进行液压泵和液压马达的性能试验测试，即目前现有技术中主要采用的试验测试方式，它主要采用通过调节加载溢流阀的调节压力来改变液压泵和液压马达系统测试的负载，主要通过改变试验测试回路流量的方式来改变被测液压马达的转速等。采用溢流加载方式的试验测试，在液压泵和液压马达低功率测试时是合理、可行的，且其具有测试回路原理较为简单、管路连接清晰、实现成本较为低廉和对测试操作人员的要求较低等特点。

然而，随着我国液压技术的长足进步和蓬勃发展，大功率液压元件已广泛运用于船舶、矿山、隧道建设和工程机械等领域，大型或超大型液压工程机械的普及使用，使得大功率液压泵和液压马达等液压元件的市场需求正趋于迫切，这也为大功率液压泵和液压马达的测试试验装置提出了更高的要求。

用于大功率液压泵和液压马达的测试试验装置除了应满足通用的测试要求外，还应充分考虑系统的环保节能特性，如果依然采用现有技术中采用的溢流加载方式进行试验，那么系统将面临另一个严酷的问题，即大功率能量损失，原有的试验方式运用到大功率液压泵和马达测试中将使得系统成为功率损失大、系统发热严重、辅助散热系统庞大的测试系统。显然，针对大功率液压泵和液压马达测试应有一套更为合理、可行的测试系统回路设计。

同时，为了减少液压泵和液压马达测试实验装置的规格，一种能够将小功率溢流加载测试和大功率能量回收式加载测试统一的实验装置无疑是更为合理和优化的集成化设计方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于液压泵和液压马达试验测试的控制装置，以解决系统大功率液压泵和液压马达溢流加载测试时的能量损失大，系统发热严重和辅助散热系统庞大等问题，同时实现液压泵和液压马达小功率溢流加载和大功率能量回收加载的统一集成设计。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，包括两级换向模块1、溢流加载与能量回收式加载切换模块2、溢流加载模块3和回油流量处理模块4；所述各模块集成布置于同一液压集成阀块上，或者通过管路连接单独布置的各模块。

优选的，所述两级换向模块1包括二位三通换向阀(101、104、107、112)、逻辑方向阀插芯(102、103、105、106、108、109、110、111、113、114、115、116)和主安全模块5，所述主安全模块5包括逻辑压力阀插芯117和溢流插芯118；

两级换向模块1的第一级换向功能由逻辑方向阀插芯(102、103、105和106)、二位三通换向阀(101、104)和主安全模块5的组合连接实现，其中逻辑方向阀插的A和B中的任一腔连接口分别与逻辑方向阀插芯的A或B腔和逻辑方向阀插芯的B或A腔连接口连接；

主安全模块5中逻辑压力阀插芯117的A或B腔连接口与动力单元连接，逻辑压力阀插芯117的B或A腔连接口与回油流量处理模块中逻辑方向阀插芯406与逻辑方向阀插芯407的共同连接口连接，同时分别连接至逻辑方向阀插芯106与103逻辑方向阀插芯的公共连接口和逻辑方向阀插芯102与逻辑方向阀插芯105的公共连接口。

优选的，逻辑方向阀插芯106的A和B中的任一腔连接口分别与逻辑方向阀插芯102的A或B腔和逻辑方向阀插芯103的B或A腔连接口连接，逻辑方向阀插芯105的A和B中的任一腔连接口分别与逻辑方向阀插芯103的A或B腔和逻辑方向阀插芯102的B或A腔连接口连接。

优选的，二位三通换向阀(101、104、107、112)的进油口与Ps油路相连，其中二位三通换向阀101的出油口与逻辑方向阀插芯(102、103)的C腔连接，二位三通换向阀104的出油口与逻辑方向阀插芯(105、106)的C腔连接，二位三通换向阀107的出油口与逻辑方向阀插芯(108、109、110、111)的C腔连接，二位三通换向阀112的出油口与逻辑方向阀插芯(113、114、115、116)的C腔连接。

优选的，二位三通换向阀(101、104、107和112)的进油口与外部控制油相连。

优选的，所述溢流加载与能量回收式加载切换模块2包括二位三通换向阀201和逻辑方向阀插芯202，其中逻辑方向阀插芯202的A或B腔与逻辑方向阀插芯401的B或A腔连接，其B或A腔与Ps油路连接，二位三通换向阀201进油口与逻辑方向阀插芯202的A或B腔相连，其出油控制口与逻辑方向阀插芯202的C腔连接。

优选的，所述溢流加载模块3包括逻辑压力阀插芯301、溢流阀302和电比例溢流阀303；

溢流阀302与电比例溢流阀303两者的进油口和逻辑压力阀插芯301的C腔均与逻辑方向阀插芯202的A或B腔以及逻辑压力阀插芯301的A腔连接。

优选的，所述回油流量处理模块4包括逻辑方向阀插芯(401、402、403、404、405、406、407、408)、三位四通电磁换向阀409、流量测试装置414、流量测试装置安全模块6和补油压力调节模块7；

逻辑方向阀插芯401的A或B腔与逻辑方向阀插芯402的A或B腔以及C腔连接，并与Ps油路连通，逻辑方向阀插芯(401、404)的B或A腔与C腔连接，并与逻辑方向阀插芯202的A或B腔连接，逻辑方向阀插芯404的A或B腔与逻辑方向阀插芯403的A或B腔以及C腔连接，逻辑方向阀插芯402的B或A腔与逻辑方向阀插芯403的B或A腔连接；

流量测试装置安全模块6中逻辑压力阀芯410的B腔与逻辑方向阀插芯(405、406)的B或A腔连接，逻辑压力阀芯410的A腔与逻辑方向阀插芯(407、408)的B或A腔连接；

逻辑方向阀插芯(405、408)的A或B腔与逻辑压力阀插芯301的B腔连接，逻辑方向阀插芯(406、407)的A或B腔与逻辑方向阀插芯(102、105)的B或A腔、三位四通电磁换向阀(409)的进油口连接，三位四通电磁换向阀(409)的两个出油控制口分别与逻辑方向阀插芯(405、407)和(406、408)的C腔连接。

优选的，流量测量装置414一端与逻辑方向阀插芯(407、408)的B或A腔连接，一端与补油压力调节模块7的逻辑压力阀插芯的A腔连接，同时，逻辑压力阀插芯的A腔一股先导油与C腔连接，并与溢流阀412的进口连接，其出口与逻辑压力阀插芯的B腔连接，并与T1口连接。

本发明具有以下有益效果：

针对现有技术中大功率液压泵和液压马达测试装置试验时存在能量损失大，系统发热严重和辅助散热系统庞大等问题，本发明基于模块化设计和通用性设计的理念，实现集小功率溢流加载和大功率能量回收式加载功能于一体，提高液压泵试验测试和液压马达试验测试平台的通用性，减少液压泵和液压马达测试实验装置规格，提高设备利用率。

本发明提供一种基于模块化设计理念的实现液压泵和液压马达能量回收与溢流加载一体化测试试验装置。

本发明提供的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，主要包括了二级换向模块、溢流加载模块和回油流量处理模块，各模块可集成于一个液压集成阀块之上，也可以将各功能模块单独布置，各模块间通过管路连接。

采用本发明的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，实现了将液压泵和液压马达测试回路一体化，即采用同一个液压测试控制装置，可以方便地实现液压泵和液压马达的加载测试试验，同时本发明集成了溢流加载和能量回收式加载两种模式，可以实现液压泵和液压马达在小功率和大功率测试时采用不同加载模型进行试验，既简化了系统回路设计，又能极大地减小系统动力单元的功率配置，由于液压泵和液压马达在能量回收式加载模式下，系统动力单元的供油只需要提供系统运行时机械损失和容积损失等能量损失补充，所以其功率配置小。

采用本发明用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，在分别实现液压泵和液压马达能量回收式加载测试试验时，对应地将测试试验系统中作为常设配置的可变排量的液压马达分别看成是液压马达和液压泵，即此时该常设液压马达既可以做马达使用，又可以作为液压泵使用，它所起到的作用将会根据被测对象的变化而变化，当然被测对象的改变，对应测试系统中电控元件的通、断电状态等也将有相应的改变。

本发明用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，还包括设置有回油流量测量安装接口，可以将流量测量装置集成于液压集成阀块之上，也可以将流量测量装置外置，之间通过管路连接。

所述的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，各液压阀的通流能力可根据该测试控制装置最大流量范围进行选择。

采用本发明的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，可以避免双向液压泵和双向液压马达试验测试由于换向测试时的改变管路连接操作，即针对双向液压泵和液压马达可做到一次性安装、连接完成加载测试项目，减少了测试的辅助时间，提高了试验测试效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

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是本发明优选实施例的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置模块组成结构原理图；

图2是本发明优选实施例的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置结构原理图；

图3是本发明优选实施例的逻辑阀插芯结构原理示意图；

图4是本发明优选实施例的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置在测试系统中的连接原理图；

图5是本发明优选实施例的适用测试对象举例示意图。

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，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明的用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其模块组成主要包括两级换向模块1、溢流加载与能量回收式加载切换模块2、溢流加载模块3和回油流量处理模块4。各模块可集成布置于同一液压集成阀块上，也可根据实际需要单独模块布置，各模块间通过管路连接。

结合图3对图2用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置内部模块连接进行说明，两级换向模块1主要由二位三通换向阀(101、104、107和112)、逻辑方向阀插芯(102、103、105、106、108、109、110、111、113、114、115和116)和主安全模块5组成，其中主安全模块5由逻辑压力阀插芯117和溢流插芯118组成。

两级换向模块1的第一级换向功能由逻辑方向阀插芯(102、103、105和106)、二位三通换向阀(101和104)和主安全模块5的组合连接实现，其中逻辑方向阀插芯106的A(或B)和B(或A)腔连接口分别与逻辑方向阀插芯102的A(或B)腔和逻辑方向阀插芯103的B(或A)腔连接口连接，逻辑方向阀插芯105的A(或B)和B(或A)腔连接口分别与逻辑方向阀插芯103的A(或B)腔和逻辑方向阀插芯102的B(或A)腔连接口连接，主安全模块5中逻辑压力阀插芯117的A(或B)腔连接口与动力单元连接，逻辑压力阀插芯117B(或A)腔连接口与回油流量处理模块中逻辑方向阀插芯406与407的共同连接口连接，同时分别连接至逻辑方向阀插芯106与103的公共连接口和逻辑方向阀插芯102与105的公共连接口。二位三通换向阀(101、104、107和112)的进油口与Ps油路相连(或与外部控制油相连)，其中二位三通换向阀101的出油口与逻辑方向阀插芯(102、103)的C腔连接，二位三通换向阀104的出油口与逻辑方向阀插芯(105、106)的C腔连接，二位三通换向阀(107)的出油口与逻辑方向阀插芯(108、109、110和111)的C腔连接，二位三通换向阀(112)的出油口与逻辑方向阀插芯(113、114、115和116)的C腔连接。

溢流加载与能量回收式加载切换模块2主要由二位三通换向阀201和逻辑方向阀插芯202组成。其中逻辑方向阀插芯202的A(或B)腔与逻辑方向阀插芯401的B(或A)腔连接，其B(或A)腔与Ps油路连接，二位三通换向阀201进油口与逻辑方向阀插芯202的A(或B)腔相连，其出油控制口与逻辑方向阀插芯202的C腔连接。

溢流加载模块3主要由逻辑压力阀插芯301、溢流阀302和电比例溢流阀303组成，其中与溢流阀302与电比例溢流阀303的进油口连接在一起，并与逻辑压力阀插芯301的C腔连接，同时均与逻辑方向阀插芯202的A(或B)腔和逻辑压力阀插芯301的A腔连接。

回油流量处理模块4主要由逻辑方向阀插芯(401、402、403、404、405、406、407和408)、三位四通电磁换向阀409、流量测试装置414、流量测试装置安全模块6和补油压力调节模块7组成。逻辑方向阀插芯401的A(或B)腔与逻辑方向阀插芯402的A(或B)腔、C腔连接，并与Ps油路连通，逻辑方向阀插芯(401、404)的B(或A)腔与C腔连接，并与逻辑方向阀插芯202的A(或B)腔连接，逻辑方向阀插芯404的A(或B)腔与逻辑方向阀插芯403的A(或B)腔、C腔连接，逻辑方向阀插芯402的B(或A)腔与逻辑方向阀插芯403的B(或A)腔连接。逻辑方向阀插芯(405、406、407和408)与流量测试装置安全模块6的连接与两级换向模块1的第一级换向模块类似。逻辑方向阀插芯(405、408)的A(B)腔与逻辑压力阀插芯301的B腔连接，逻辑方向阀插芯(406、407)的A(或B)腔与逻辑方向阀插芯(102、105)的B(或A)腔、三位四通电磁换向阀409的进油口连接，三位四通电磁换向阀409的两个出油控制口分别与逻辑方向阀插芯(405、407)和逻辑方向阀插芯(406、408)的C腔连接。流量测量装置414一端与逻辑方向阀插芯(407、408)的B(或A)腔连接，一端与补油压力调节模块7的逻辑压力阀插芯的A腔连接，同时，逻辑压力阀插芯的A腔一股先导油与C腔连接，同时与溢流阀412的进口连接，其出口与逻辑压力阀插芯的B腔连接，同时与T1口连接。

图4所示，液压泵和液压马达加载测试试验系统主要包括液压动力单元9、变量液压马达10及其壳体流量测试装置1101、转速扭矩测量装置12和被试元件13及其泄漏流量测试装置1102等。

以分别右旋液压泵和液压马达为例对用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置功能进行说明。当进行右旋液压泵溢流加载时，通过变量液压马达10驱动被试液压泵13，此时，二位三通电磁换向阀(101、107和201)得电，图例所示三位四通电磁换向阀409左侧电磁铁得电，溢流阀302设定压力高于系统最大负载测试压力，溢流阀(411、412)分别设定压力为10MPa和0MPa左右，液压动力单元9的供油经Ps口进入两级换向模块1，并经过逻辑方向阀插芯(103、109)到达B2口，进而驱动变量液压马达10，并驱动被测液压泵13右旋，变量液压马达10的回油由A2口经过逻辑方向阀插芯(111、102)进入回油流量处理模块4，再经过回油流量处理模块4，再经逻辑方向阀插芯407进入流量测量装置414，一部分回油将经由补油压力调节模块7流回油箱，一部分经逻辑方向阀插芯(403、108)进入B1口液压泵的吸油口，液压泵的出油经A1口，逻辑方向阀插芯(110、401)进入溢流加载模块3，通过调节电比例溢流阀303可实现对加载压力的调节，从而实现被测液压泵13的加载试验，溢流加载模块3的出油分别经过逻辑方向阀插芯405、逻辑压力阀插芯410和逻辑方向阀插芯406与经过流量测量装置414的变量液压马达10的回油汇合。

当进行右旋液压泵能量回收加载时，通过变量液压马达10驱动被试液压泵13，此时，二位三通电磁换向阀(107、201)得电，图例所示三位四通电磁换向阀409左侧电磁铁得电，溢流阀302设定压力高于系统最大负载测试压力，电比例溢流阀303给定最大参数电流，溢流阀(411、412)分别设定压力为10MPa和0MPa左右。能量回收式加载时，被测液压泵13的出油不再经过溢流加载模块3，而是再回到Ps口与液压动力单元9的供油汇合，再共同驱动马达，如此实现驱动能量的回收，此时液压动力单元9提供的功率即要求满足补充系统机械和流体损失的能量即可，从而大大降低了系统功率损失。

当进行右旋液压马达溢流加载和能量回收加载时，将变量液压马达10当做液压泵来使用，此时由Ps口进油先驱动被测液压马达13，由被测液压马达13驱动变量液压马达10(液压马达当液压泵使用)，通过改变二位三通电磁换向阀的得失电状态，实现加载功能。

图5所示为运用本发明可完成加载测试试验的液压泵和液压马达类型。

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 (8)

1.用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：包括两级换向模块(1)、溢流加载与能量回收式加载切换模块(2)、溢流加载模块(3)和回油流量处理模块(4)；所述各模块集成布置于同一液压集成阀块上，或者通过管路连接单独布置的各模块；

所述两级换向模块(1)包括二位三通换向阀(101、104、107、112)、逻辑方向阀插芯(102、103、105、106、108、109、110、111、113、114、115、116)和主安全模块(5)，所述主安全模块(5)包括逻辑压力阀插芯(117)和溢流插芯(118)；

两级换向模块(1)的第一级换向功能由逻辑方向阀插芯(102、103、105和106)、二位三通换向阀(101、104)和主安全模块(5)的组合连接实现，其中逻辑方向阀插的A和B中的任一腔连接口分别与逻辑方向阀插芯的A或B腔和逻辑方向阀插芯的B或A腔连接口连接；

主安全模块(5)中逻辑压力阀插芯(117)的A或B腔连接口与动力单元连接，逻辑压力阀插芯(117)的B或A腔连接口与回油流量处理模块中逻辑方向阀插芯(406)与逻辑方向阀插芯(407)的共同连接口连接，同时分别连接至逻辑方向阀插芯(106)与(103)逻辑方向阀插芯的公共连接口和逻辑方向阀插芯(102)与逻辑方向阀插芯(105)的公共连接口。

2.根据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：

逻辑方向阀插芯(106)的A和B中的任一腔连接口分别与逻辑方向阀插芯(102)的A或B腔和逻辑方向阀插芯(103)的B或A腔连接口连接，逻辑方向阀插芯(105)的A和B中的任一腔连接口分别与逻辑方向阀插芯(103)的A或B腔和逻辑方向阀插芯(102)的B或A腔连接口连接。

3.根据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：

二位三通换向阀(101、104、107、112)的进油口与Ps油路相连，其中二位三通换向阀(101)的出油口与逻辑方向阀插芯(102、103)的C腔连接，二位三通换向阀(104)的出油口与逻辑方向阀插芯(105、106)的C腔连接，二位三通换向阀(107)的出油口与逻辑方向阀插芯(108、109、110、111)的C腔连接，二位三通换向阀(112)的出油口与逻辑方向阀插芯(113、114、115、116)的C腔连接。

4.根据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：

二位三通换向阀(101、104、107和112)的进油口与外部控制油相连。

5.根据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：所述溢流加载与能量回收式加载切换模块(2)包括二位三通换向阀(201)和逻辑方向阀插芯(202)，其中逻辑方向阀插芯(202)的A或B腔与逻辑方向阀插芯(401)的B或A腔连接，其B或A腔与Ps油路连接，二位三通换向阀(201)进油口与逻辑方向阀插芯(202)的A或B腔相连，其出油控制口与逻辑方向阀插芯(202)的C腔连接。

6.据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：所述溢流加载模块(3)包括逻辑压力阀插芯(301)、溢流阀(302)和电比例溢流阀(303)；

溢流阀(302)与电比例溢流阀(303)两者的进油口和逻辑压力阀插芯(301)的C腔均与逻辑方向阀插芯(202)的A或B腔以及逻辑压力阀插芯(301)的A腔连接。

7.根据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：所述回油流量处理模块(4)包括逻辑方向阀插芯(401、402、403、404、405、406、407、408)、三位四通电磁换向阀(409)、流量测试装置(414)、流量测试装置安全模块(6)和补油压力调节模块(7)；

逻辑方向阀插芯(401)的A或B腔与逻辑方向阀插芯(402)的A或B腔以及C腔连接，并与Ps油路连通，逻辑方向阀插芯(401、404)的B或A腔与C腔连接，并与逻辑方向阀插芯(202)的A或B腔连接，逻辑方向阀插芯(404)的A或B腔与逻辑方向阀插芯(403)的A或B腔以及C腔连接，逻辑方向阀插芯(402)的B或A腔与逻辑方向阀插芯(403)的B或A腔连接；

流量测试装置安全模块(6)中逻辑压力阀芯(410)的B腔与逻辑方向阀插芯(405、406)的B或A腔连接，逻辑压力阀芯(410)的A腔与逻辑方向阀插芯(407、408)的B或A腔连接；

逻辑方向阀插芯(405、408)的A或B腔与逻辑压力阀插芯(301)的B腔连接，逻辑方向阀插芯(406、407)的A或B腔与逻辑方向阀插芯(102、105)的B或A腔、三位四通电磁换向阀(409)的进油口连接，三位四通电磁换向阀(409)的两个出油控制口分别与逻辑方向阀插芯(405、407)和(406、408)的C腔连接。

8.根据权利要求1所述用于液压泵和液压马达测试的模块化控制装置，其特征在于：

流量测量装置(414)一端与逻辑方向阀插芯(407、408)的B或A腔连接，一端与补油压力调节模块(7)的逻辑压力阀插芯的A腔连接，同时，逻辑压力阀插芯的A腔一股先导油与C腔连接，并与溢流阀(412)的进口连接，其出口与逻辑压力阀插芯的B腔连接，并与T1口连接。