CN104196829B - 一种高压大流量密封件测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压大流量密封件测试系统，该系统包括高压电磁换向阀、径向柱塞泵、变频电机、电磁溢流阀、测试液压缸、加载液压缸、单向节流阀等。本发明中密封件安装在尺寸较大的测试液压缸上，利用一个尺寸较小的加载液压缸与尺寸较大的测试液压缸配合使用，加载液压缸一方面为测试液压缸提供加载压力，同时利用测试液压缸和加载液压缸的无杆腔面积差为测试液压缸补充高压小排量径向柱塞泵所不能提供的大流量液压油。克服了以往密封件测试系统对高压大排量泵的依赖，降低了变频电机的功率等级，减小了试验台的搭建成本。

Description

一种高压大流量密封件测试系统
技术领域
本发明涉及液压控制系统领域，特别是一种基于高压小排量液压泵的高压大流量密封件测试系统。
背景技术
在开发一款液压缸密封件的过程中，产品的实物测试往往作为设计的最后一个环节，因而实物测试效果的好坏对于评估该产品的性能有着决定性的作用，直接关乎到设计的成败。在进行液压缸密封件密封效果测试的试验中，为了更好的模拟密封件的实际工况，往往需要高压大流量液压油源。
传统获得高压大流量液压油主要有以下两个途径：第一种是直接采用高压大流量泵获得，这种方法组建的系统虽然结构相对简单，但是需要一个功率等级较高的电动机与之相匹配，因此其成本较高，结构庞大，能耗高，整体经济性不高；第二种是采用低压大流量泵与增压油缸配合使用，这种系统整体的功率等级较第一种虽然有所下降，但是其结构复杂，经济性依然不高，更重要的是目前增压油缸的技术还不成熟，这势必会影响整个系统的可靠性与稳定性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种结构简单、降低成本的基于高压小流量液压泵的高压大流量密封件测试系统。
本发明采用如下技术方案：
一种高压大流量密封件测试系统，其特征在于：包括径向柱塞泵1、变频电机2、电磁溢流阀3、高压电磁换向阀4、第一单向节流阀5、第二单向节流阀6、加载液压缸7和测试液压缸8；该径向柱塞泵1的传动轴与变频电机2输出轴相连，径向柱塞泵1的出油口连接至电磁溢流阀3的进油口，径向柱塞泵1的进油口、电磁溢流阀3的出油口和高压电磁换向阀4的T口均连接至油箱；加载液压缸7的活塞杆与测试液压缸8的活塞杆相连；高压电磁换向阀4的A口分两路，一路经第一单向节流阀5连至加载液压缸7的无杆腔，另一路直接与测试液压缸8的无杆腔相连；高压电磁换向阀4的B口分两路，一路经第二单向节流阀6连至加载液压缸7的有杆腔，另一路直接与测试液压缸8的有杆腔相连。
优选的，所述径向柱塞泵为高压小排量径向柱塞泵。
优选的，第一单向节流阀5包括并联的单向阀和节流阀，单向阀的导通方向为高压电磁换向阀4的A口流向加载液压缸7无杆腔。
优选的，第二单向节流阀6包括并联的单向阀和节流阀，单向阀的导通方向为高压电磁换向阀4的B口流向加载液压缸7有杆腔。
优选的，所述加载液压缸7和所述测试液压缸8的活塞杆直径相同，所述加载液压缸7的无杆腔直径D2小于测试液压缸8的无杆腔直径D1。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
一、通过合理设计两个液压缸的无杆腔的面积差，使得利用一个高压小流量泵就可以满足试验的需求，消除了对大功率泵及电机的依赖，从而使得整个系统功率等级及成本等较之前的两种方案有了大幅度的降低，调节电磁换向阀的得电位置可以改变液压缸的移动方向，调节单向节流阀节流口面积可以控制液压缸相应腔体的压力，调整变频电机的转速可以控制推杆的移动速度。
二、通过电动机转速的调整代替了传统驱动中通过改变液压泵排量来实现液压泵流量与测试所需流量的相匹配。因而系统可以采用定量泵代替变量泵，这不仅降低了成本，同时由于电动机的变转速相对变量泵的变排量具有更快的动态响应，进而可以动态的实现液压泵流量和测试所需流量的匹配。
附图说明
图1本发明的结构原理图。
其中：
1、径向柱塞泵 2、变频电机
3、电磁溢流阀 4、高压电磁换向阀
5、第一单向节流阀 6、第二单向节流阀
7、加载液压缸 8、测试液压缸
9、油箱
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1，一种高压大流量密封件测试系统，包括径向柱塞泵1、变频电机2、电磁溢流阀3、高压电磁换向阀4、第一单向节流阀5、第二单向节流阀6、加载液压缸7和测试液压缸8。该径向柱塞泵1的传动轴与变频电机2输出轴相连，径向柱塞泵1的出油口连接至电磁溢流阀3的进油口，径向柱塞泵1的进油口、电磁溢流阀3的出油口和高压电磁换向阀4的T口均连接至油箱9，油箱9可根据实际需要设置一个或多个。
加载液压缸7的活塞杆与测试液压缸8的活塞杆相连。高压电磁换向阀4的A口分两路，一路经第一单向节流阀5连至加载液压缸7的无杆腔，另一路直接与测试液压缸8的无杆腔相连，第一单向节流阀5包括并联的单向阀和节流阀，其中单向阀的导通方向为高压电磁换向阀4的A口流向加载液压缸7无杆腔。高压电磁换向阀4的B口分两路，一路经第二单向节流阀6连至加载液压缸7的有杆腔，另一路直接与测试液压缸8的有杆腔相连，第二单向节流阀6包括并联的单向阀和节流阀，其中单向阀的导通方向为高压电磁换向阀4的B口流向加载液压缸7有杆腔。
本发明的径向柱塞泵1为高压小排量径向柱塞泵，常规的高压大排量工业用液压泵的高压一般小于35MPa,但流量可以达到几百升，甚至更大，但本发明的高压小排量径向柱塞泵的压力等级为45MPa,63MPa等，流量较小，一般小于20L/min。加载液压缸7和测试液压缸8的活塞杆直径d相同，无杆腔的直径不同，加载液压缸7的无杆腔直径D2小于测试液压缸8的无杆腔直径D1。油源为变频电机2、高压小排量的径向柱塞泵1和油箱9配合提供，通过变频电机2转速的调整来调节测试液压缸8的速度。本发明中密封件安装在尺寸较大的测试液压缸8上，利用一个尺寸较小的加载液压缸7与尺寸较大的测试液压缸8配合使用，加载液压缸7一方面为测试液压缸8提供加载压力，同时利用测试液压缸8和加载液压缸7的无杆腔面积差为测试液压缸7补充高压小排量径向柱塞泵1所不能提供的大流量液压油。克服了以往密封件测试系统对高压大排量泵的依赖，降低了变频电机的功率等级，减小了试验台的搭建成本。
设定加载液压缸7的无杆腔直径为D2、无杆腔和有杆腔压力分别为pi1、pi3，设定测试液压缸8的无杆腔直径为D1，无杆腔和有杆腔压力分别为pi2、pi4，设定径向柱塞泵1的流量为Qp。
本发明详细的工作原理如下：
位置一：当高压电磁换向阀4两边的电磁铁均不得电时，换向阀位于中位，P口与T口相连，高压小排量径向柱塞泵1输出的高压液压油由高压电磁换向阀4的P口进入阀体，直接由其T口流回油箱9，此时液压缸压力pi1、pi2、pi3、pi4相等，测试系统没有工作。
位置二：当高压电磁换向阀4的左侧电磁铁得电，换向阀P口与A口相连，T口与B口相连。此时高压小排量的径向柱塞泵1排出的高压小流量液压油和加载液压缸7无杆腔的液压油一起进入测试液压缸8的无杆腔，假设加载液压缸7和测试液压缸8的此时速度为v1,高压小排量的径向柱塞泵1的流量Qp,则满足以下关系：
因此，因此通过合理设计D1和D2即可通过高压小排量径向柱塞泵1实现高压大流量的测试条件。
第一单向节流阀5的单向阀功能反向截止，加载液压缸7无杆腔的液压油流经第一单向节流阀5的节流口，通过调节第一单向节流阀5的节流口的开度实现调节加载液压缸7的无杆腔压力pi1,由于加载液压缸7有杆腔压力pi3和测试液压缸8的有杆腔压力pi4近似为零，所以测试液压缸8的无杆腔压力Pi2＝Pi1*D2/D1，进而实现了通过第一单向节流阀5调节测试液压缸8的无杆腔压力的功能。
位置三：当高压电磁换向阀4的右侧电磁铁得电，换向阀P口与B口相连，T口与A口相连。此时高压小排量径向柱塞泵1排出的高压小流量液压油和加载液压缸7有杆腔的液压油一起进入测试液压缸8的有杆腔，假设此时加载液压缸7和测试液压缸8的速度为v2,高压小排量径向柱塞泵1的流量Qp,则满足以下关系：
因此，因此通过合理设计D1和D2即可通过高压小排量径向柱塞泵1实现高压大流量的测试条件。
第二单向节流阀6的单向阀功能反向截止，加载液压缸7的有杆腔的液压油流经第二单向节流阀6的节流口，通过调节第二单向节流阀6的节流口的开度实现调节加载液压缸7的有杆腔压力pi3,由于加载液压缸7无杆腔压力pi1和测试液压缸8的无杆腔压力pi2近似为零，所以测试液压缸8的有杆腔压力Pi4＝Pi3*(D2-d)/(D1-d)，进而实现了通过第二单向节流阀6调节测试液压缸8的有杆腔压力的功能。
上述仅为本发明的具体实施方式，液压缸密件的测试仅为本发明的一个应用方向，本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (4)

1.一种高压大流量密封件测试系统，其特征在于：包括径向柱塞泵(1)、变频电机(2)、电磁溢流阀(3)、高压电磁换向阀(4)、第一单向节流阀(5)、第二单向节流阀(6)、加载液压缸(7)和测试液压缸(8)；该径向柱塞泵(1)的传动轴与变频电机(2)输出轴相连，径向柱塞泵(1)的出油口连接至电磁溢流阀(3)的进油口，径向柱塞泵(1)的进油口、电磁溢流阀(3)的出油口和高压电磁换向阀(4)的T口均连接至油箱；加载液压缸(7)的活塞杆与测试液压缸(8)的活塞杆相连；高压电磁换向阀(4)的A口分两路，一路经第一单向节流阀(5)连至加载液压缸(7)的无杆腔，另一路直接与测试液压缸(8)的无杆腔相连；高压电磁换向阀(4)的B口分两路，一路经第二单向节流阀(6)连至加载液压缸(7)的有杆腔，另一路直接与测试液压缸(8)的有杆腔相连；该加载液压缸(7)和所述测试液压缸(8)的活塞杆直径相同，所述加载液压缸(7)的无杆腔直径D2小于测试液压缸(8)的无杆腔直径D1。
2.如权利要求1所述的一种高压大流量密封件测试系统，其特征在于：所述径向柱塞泵(1)为高压小排量径向柱塞泵。
3.如权利要求1所述的一种高压大流量密封件测试系统，其特征在于：第一单向节流阀(5)包括并联的单向阀和节流阀，单向阀的导通方向为高压电磁换向阀(4)的A口流向加载液压缸(7)无杆腔。
4.如权利要求1所述的一种高压大流量密封件测试系统，其特征在于：第二单向节流阀(6)包括并联的单向阀和节流阀，单向阀的导通方向为高压电磁换向阀(4)的B口流向加载液压缸(7)有杆腔。
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