CN107642518B - 一种工程机械工作油缸的流量再生测试装置和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程机械工作油缸的流量再生测试装置和测试方法，其中，流量再生系统的第一液压泵通过再生阀与工作油缸的大腔连通，工作油缸的大腔和小腔之间通过再生阀单向连通，实现流量再生，同时工作油缸的小腔通过再生阀回流至油箱；工作油缸上安装有活塞杆伸缩位置传感器，再生阀上安装有阀芯位移传感器，再生阀的回油口至油箱之间安装有流量传感器；加载系统的第二液压泵与加载油缸的其中一个油腔连通，加载油缸的加载方向与工作油缸的工作方向相反，溢流阀并联连接在第二液压泵和加载油缸之间，并与油箱连通。本发明可以真实模拟测试再生阀的阀芯换向过程工作油缸小腔供应到工作油缸大腔的再生流量，测试数据更全面和准确。

Description

一种工程机械工作油缸的流量再生测试装置和测试方法

技术领域

本发明属于液压测试技术，具体涉及一种工程机械工作油缸的流量再生测 试装置和测试方法。

背景技术

挖掘机的工作装置包括动由臂油缸驱动的动臂、由斗杆油缸驱动的斗杆、 铲斗油缸驱动的铲斗。以斗杆为例，斗杆在内收动作过程中，从斗杆油缸小腔 排出的工作介质流入斗杆油缸大腔中，这里从斗杆油缸小腔流出的工作介质的 一部分被供应到斗杆油缸大腔中过程为流量再生。

根据现有技术用于工作油缸的流量再生测试的方式采用可变排量泵1、斗杆 再生阀2，先导泵3、油箱，具体连接如图1所示。测试方法为斗杆再生阀2通 过先导泵3供应的工作介质进行换向，可变排量泵1提供的工作介质通过斗杆 再生阀流入斗杆油缸的小腔油口，斗杆油缸的大腔油口通过斗杆再生阀连接油 箱，通过计量可变排量泵1的输出流量、斗杆再生阀和斗杆油缸的小腔油口之 间压力值，计算斗杆再生阀和斗杆油缸的小腔油口压力与可变排量泵1输出流 量之间的关系。

如上所述的斗杆流量再生测试方法只能够在斗杆再生阀换向到位时的工况 下进行测试，阀芯换向过程再生流量未能考虑。流量再生过程中斗杆油缸的大 腔压力对流量再生有较大影响，现有技术并未对其进行具体分析。此外，斗杆 流量再生过程，主泵流量、斗杆再生阀节流等影响流量再生，造成对工作油缸 的流量再生测试不准确。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有工程机械工作油缸的流量再生测试存 在的上述不足之处，提供一种新型的工程机械工作油缸的流量再生测试装置和 测试方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种工程机械工作油缸的流量再生测试装置，包括流量再生系统和加载系 统；

所述流量再生系统包括第一液压泵、再生阀和工作油缸，所述第一液压泵 通过再生阀与工作油缸的大腔连通，所述工作油缸的大腔和小腔之间通过再生 阀单向连通，实现流量再生，同时工作油缸的小腔通过再生阀回流至油箱；所 述工作油缸上安装有活塞杆伸缩位置传感器，所述再生阀上安装有阀芯位移传感器，所述再生阀的回油口至油箱之间安装有流量传感器；

所述加载系统包括加载油缸、第二液压泵和溢流阀，所述加载油缸的伸缩 端与工作油缸的工作端连接，所述第二液压泵与加载油缸的其中一个油腔连通， 所述加载油缸的加载方向与工作油缸的工作方向相反，所述溢流阀并联连接在 第二液压泵和加载油缸之间，并与油箱连通。

进一步的，所述再生阀采用液控换向，再生阀的液控端与先导泵连通。

进一步的，所述工作油缸的大腔截面积与加载油缸的大腔截面积相等，所 述工作油缸的小腔截面积与加载油缸的小腔截面积相等。

在本发明的一种工程机械工作油缸的流量再生测试装置中，所述第一液压 泵和第二液压泵分别采用可变排量泵。

本发明还公开了一种采用上述工程机械工作油缸的流量再生测试装置的测 试方法，具体包括如下步骤：

步骤S10：启动第二液压泵，设定溢流阀的溢流压力，通过加载系统的工作 介质推动加载油缸伸缩，对工作油缸进行加载；

步骤S20：启动先导泵，推动再生阀的阀芯换向至流量再生位；

步骤S30：启动第一液压泵，流量再生系统的一部分工作介质通过第一液压 泵泵入工作油缸的大腔，推动工作油缸的活塞杆伸出，另一部分工作介质流回 油箱；同时，工作油缸的小腔内一部分工作介质通过再生阀循环流入工作油缸 的大腔，小腔内的另一部分工作介质通过再生阀流回油箱；

采用如下两个公式计算出工作油缸的再生流量：

Q1＝A×L1/t， (1)

Q＝Q1-Q2， (2)

其中，

L1为通过活塞杆伸缩位置传感器记录工作油缸的伸缩位移，

A为工作油缸的小腔截面积,

t为工作时间，

Q2为流量传感器计量工作油缸经过再生阀流回油箱的流量。

进一步的，本发明还可通过阀芯位移传感器记录再生阀阀芯的不同位置位 移L2，计算阀芯在换向到位过程中不同位置的再生流量。

本发明根据如上所述的技术方案可以测试再生阀的阀芯换向过程工作油缸 小腔供应到工作油缸大腔的再生流量。并且，还可通过加载系统主动模拟工作 油缸的负载工作状态。通过液压泵的流量控制，再生阀的节流调节，更加全面 地测试工作油缸的小腔供应到大腔的再生流量，测试数据更全面和准确。

本发明不仅可以应用于挖掘机的斗杆油缸流量再生测试，还可用于其他需 要设置流量再生的工程机械工作油缸上。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为现有技术中的斗杆油缸再生阀连接示意图。

图2为实施例中用于斗杆油缸的流量再生测试装置的连接示意图。

图3为实施例中的斗杆再生阀结构示意图。

图中标号：1-可变排量泵，2-斗杆再生阀，3-先导泵，4-斗杆油缸，5-加载 油缸，6-加载变量泵，7-溢流阀，8-流量传感器，9-阀芯位移传感器，10-斗杆伸 缩位置传感器。

具体实施方式

实施例

参见图2，图示针对挖掘机的斗杆油缸设计的流量再生测试装置为本发明的 优选方案，具体包括可变排量泵1、斗杆再生阀2、先导泵3、斗杆油缸4、加 载油缸5、加载变量泵6、溢流阀7、流量传感器8、阀芯位移传感器9、斗杆伸 缩位置传感器10。

本实施例以挖掘机的斗杆油缸4作为工作油缸进行具体说明，挖掘机的斗 杆在内收动作过程中，由斗杆油缸的小腔排出的工作介质流入斗杆油缸的大腔 中，为了提高斗杆内收的速度，设计了斗杆再生阀2，在这个过程中，从斗杆油缸小腔流出的工作介质的一部分被供应到斗杆油缸大腔中过程，通过流量再生 提高斗杆内收的工作速度。

如图2所示，本实施例针对斗杆油缸4的流量再生系统包括可变排量泵1、 斗杆再生阀2、先导泵3以及流量传感器8、阀芯位移传感器9和斗杆伸缩位置 传感器10若干计量部件。其中流量再生系统的第一液压泵采用可变排量泵1， 可调整第一液压泵的不同输出流量，可变排量泵1与斗杆再生阀2的进油口连 通，斗杆再生阀2的回油口回流连通至油箱。斗杆再生阀2的内部结构可参考 现有挖掘机上的流量再生阀，本实施例在此不对其内部结构进行赘述。斗杆再 生阀2的工作油口分别连通到斗杆油缸4的大腔和小腔(本实施例这里所指的 大腔和小腔分别对应的油缸的无杆腔和有杆腔)，同时，在斗杆再生阀2的流 量再生工况下，斗杆油缸4的大腔和小腔通过斗杆再生阀实现由小腔到大腔的单向连通。

本实施例的斗杆油缸4上安装有用于检测斗杆油缸伸缩位移的斗杆伸缩位 置传感器10，同时在斗杆再生阀2上安装有用于检测再生阀阀芯移动位移的阀芯位移传感器9，在斗杆再生阀2的回油口和油箱之间还设有流量传感器8。

本实施例为了更好地模拟斗杆油缸的负载工作状态，将斗杆油缸4的伸缩 端连接加载系统，通过加载油缸5、加载变量泵6和溢流阀7组成的加载系统对 斗杆油缸4进行测试加载。其中，加载系统的第二液压泵采用加载变量泵6，可 调节对斗杆油缸的不同加载作用，加载变量泵6的出油口直接与加载油缸5的 小腔连通，在加载变量泵6和加载油缸5的小腔接口之间并联设置溢流阀7，保 证加载压力的稳定，溢流阀7连通至油箱，同时加载油缸内的工作介质也可通 过溢流阀回流至油箱。

为了使加载油缸5对斗杆油缸4加载测试更精确，本实施例中的斗杆油缸4 的大腔截面积与加载油缸5的大腔截面积相等，斗杆油缸4的小腔截面积与加 载油缸5的小腔截面积相等。

本实施例的斗杆在执行内收动作过程中，可变排量泵1将工作介质(液压 油)从斗杆再生阀一部分泵入斗杆油缸4的大腔，另一部分通过节流阀流入油 箱，进入斗杆油缸4大腔的工作介质挤压斗杆油缸4的活塞杆，将斗杆油缸4 小腔的工作介质通过斗杆再生阀6一部分流入斗杆油缸4大腔，小腔内的另一 部分工作介质通过斗杆再生阀回流油箱，变量泵1输出流量通过斗杆再生阀6 一部分流入斗杆油缸4大腔，行程斗杆油缸在驱动斗杆内收动作过程中的流量 再生。

如图3所示，本实施例的斗杆再生阀2包括左右两个极限工作位置，其中 左位为再生工作位，右侧位截止工作位，当再生阀阀芯在两个工作位之间移动 的过程中，形成了一个再生流量实时变化的过渡再生工作位(如图3中的虚线 所示)，在这个过程中，再生阀芯将阀体内的流道连通，并且随着阀芯的移动， 流道连通的开度实时变化，相当于在再生工作位的流道上形成可变节流阀，通 过对阀芯在移动到不同位置的位移L2，计算再生阀阀芯在换向到位过程中不同位置的再生流量。

本实施例在通过上述测试装置进行斗杆油缸的流量再生测试具体包括如下 步骤：

步骤S10：启动加载变量泵6，设定溢流阀7的溢流压力，通过加载系统的 工作介质推动加载油缸5的活塞杆缩回，对斗杆油缸4进行加载；

步骤S20：启动先导泵3，推动斗杆再生阀2的阀芯换向至流量再生位，斗 杆再生阀的阀芯到位后，形成对斗杆油缸的最大再生流量；

步骤S30：启动可变排量泵1，流量再生系统的一部分工作介质通过可变排 量泵1泵入斗杆油缸4的大腔，推动斗杆油缸4的活塞杆伸出，另一部分工作 介质流回油箱；同时，斗杆油缸4的小腔内一部分工作介质通过斗杆再生阀2 循环流入斗杆油缸4的大腔，小腔内的另一部分工作介质通过再生阀流回油箱；

在上述在步骤S20中，斗杆再生阀2的阀芯位移随先导压力的增加而增大 至流量再生位，通过阀芯位移传感器9记录斗杆再生阀2的阀芯位置。

在步骤S30中，斗杆位移传感器12记录斗杆油缸的伸出位移，流量传感器 8计量斗杆油缸4经过斗杆再生阀2流入油箱的流量。

采用如下两个公式进行工作油缸再生流量的计算：

Q1＝A×L1/t， (1)

Q＝Q1-Q2， (2)

其中，

L1为通过活塞杆伸缩位置传感器记录工作油缸的伸缩位移，

A为工作油缸的小腔截面积,

t为工作时间，

Q2为流量传感器计量工作油缸经过再生阀流回油箱的流量。

斗杆再生阀阀芯换向过程中，各流道间的过流面积随着变化，再生量也随 着变化。通过阀芯位移传感器9记录再生阀阀芯的不同位置位移L2，计算阀芯 在换向过程中不同位置的再生流量。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具 体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只 适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依 据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本 说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种工程机械工作油缸的流量再生测试方法，其特征在于：使用流量再生测试装置实现，所述流量再生测试装置包括流量再生系统和加载系统；所述流量再生系统包括第一液压泵、再生阀和工作油缸，所述第一液压泵通过再生阀与工作油缸的大腔连通，所述工作油缸的大腔和小腔之间通过再生阀单向连通，实现流量再生，同时工作油缸的小腔通过再生阀回流至油箱；所述工作油缸上安装有活塞杆伸缩位置传感器，所述再生阀上安装有阀芯位移传感器，所述再生阀的回油口至油箱之间安装有流量传感器；所述加载系统包括加载油缸、第二液压泵和溢流阀，所述加载油缸的伸缩端与工作油缸的工作端连接，所述第二液压泵与加载油缸的其中一个油腔连通，所述加载油缸的加载方向与工作油缸的工作方向相反，所述溢流阀并联连接在第二液压泵和加载油缸之间，并与油箱连通，所述流量再生测试方法具体包括如下步骤：

步骤S10：启动第二液压泵，设定溢流阀的溢流压力，通过加载系统的工作介质推动加载油缸伸缩，对工作油缸进行加载；

步骤S20：启动先导泵，推动再生阀的阀芯换向至流量再生位；

步骤S30：启动第一液压泵，流量再生系统的一部分工作介质通过第一液压泵泵入工作油缸的大腔，推动工作油缸的活塞杆伸出，另一部分工作介质流回油箱；同时，工作油缸的小腔内一部分工作介质通过再生阀循环流入工作油缸的大腔，小腔内的另一部分工作介质通过再生阀流回油箱；

采用如下两个公式计算出工作油缸的再生流量：

Q1＝A×L1/t， (1)

Q＝Q1-Q2， (2)

其中，

L1为通过活塞杆伸缩位置传感器记录工作油缸的伸缩位移，

A为工作油缸的小腔截面积,

t为工作时间，

Q2为流量传感器计量工作油缸经过再生阀流回油箱的流量。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械工作油缸的流量再生测试方法，其特征在于：通过阀芯位移传感器记录再生阀阀芯的不同位置位移L2，计算阀芯在换向到位过程中不同位置的再生流量。

3.根据权利要求1所述的一种工程机械工作油缸的流量再生测试方法，其特征在于：所述再生阀采用液控换向，再生阀的液控端与先导泵连通。

4.根据权利要求1所述的一种工程机械工作油缸的流量再生测试方法，其特征在于：所述工作油缸的大腔截面积与加载油缸的大腔截面积相等，所述工作油缸的小腔截面积与加载油缸的小腔截面积相等。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种工程机械工作油缸的流量再生测试方法，其特征在于：所述第一液压泵和第二液压泵分别采用可变排量泵。