CN109058234A - 一种电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统及检测方法，属于挖掘机技术领域。本发明包括模拟右手柄、模拟左手柄、主溢流阀、吸油过滤器、油箱、比例变量泵、测功机、电动机、单向阀、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅲ、压力传感器Ⅳ，电比例多路阀、电比例节流阀、液压马达、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ，控制器；采用了电比例控制，电反馈的形式设计了电比例控制的挖掘机压力补偿液压系统性能测试实验台，可以研究现有挖掘机液压系统的性能特性，可以采用独立的设计，改动比较容易，同时动力消耗比较小，数据采集比较容易，可以实现很好的实验研究效果。

Description

一种电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统及检测 方法

技术领域

本发明涉及一种挖掘机液压系统性能测试系统及检测方法，尤其涉及一种挖掘机技术领域的电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统及检测方法。

背景技术

液压挖掘机执行元件多、复合动作复杂、工作强度大、燃油消耗高，对环境的污染十分严重。近年来，随着世界范围内工业技术的发展，能源短缺和环境污染问题日趋严重，对节能技术的需求越来越迫切。液压挖掘机的负载敏感系统可以根据负载的压力来进行主动调整泵的排量，能够很好的进行动力匹配和实现负载良好的控制特性，因此对挖掘机负载敏感系统的研究具有重要的意义。基于实车的研究动力消耗高，风险系数高，改动困难，耗费大量资金和人力物力，因此模拟实验研究具有很好的经济价值。

发明内容

针对上述技术问题的不足之处，提供一种燃油消耗低，不污染环境，改动成本低，实验风低的电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统及检测方法。

为实现上述技术目的，本发明的电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统，它包括模拟右手柄、模拟左手柄、主溢流阀、吸油过滤器、油箱、比例变量泵、测功机、电动机、单向阀、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅲ、压力传感器Ⅳ，电比例多路阀、电比例节流阀、液压马达、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ，控制器；

其中模拟右手柄、模拟左手柄设置在控制面板上并与控制器相互连接，控制器的输出端分别与液压系统相连接，液压系统包括模拟供油系统和模拟挖掘机液压阀控制系统：

所述模拟供油系统包括与控制器输出端线路连接的电动机，电动机与比例变量泵相连接，所述比例变量泵与电动机之间设有测功机，比例变量泵的控制信号与控制器相连接，比例变量泵的入口通过吸油过滤器与油箱相连接，油箱内设有由主溢流阀，比例变量泵的输出端通过管路分别与模拟挖掘机液压阀控制系统和主溢流阀连接，比例变量泵出口上设有单向阀和压力传感器Ⅰ；

所述模拟挖掘机液压阀控制系统包括三组电比例组合阀，其中电比例组合阀包括电比例多路阀和电比例节流阀，电比例节流阀安装在比例多路阀上，其中电比例多路阀的电比例控制信号分别与控制器线路连接，电比例多路阀的进油口通过管路分别与比例变量泵的油路输出口相连接；所述第一组电比例组合阀中的电比例多路阀的出油口通过液压管路与液压马达相连接，第一组电比例组合阀中的电比例节流阀上设有检测压力信息的压力传感器Ⅱ，压力传感器Ⅱ与控制器相连接，第二组电比例组合阀中的压力传感器Ⅲ与控制器相连接，第二组电比例组合阀中电比例多路阀用来控制液压缸Ⅰ，第二组电比例组合阀中的电比例节流阀上设有压力传感器Ⅲ，第三组电比例组合阀中电比例多路阀用来控制液压缸Ⅱ，第三组电比例组合阀中的电比例节流阀上设有压力传感器Ⅳ，压力传感器Ⅳ采集的压力信号传递给控制器。

根据需要电比例节流阀。安装在比例多路阀。的入口处进行控制阀前补偿，也可以安装在比例多路阀。的出口处进行控制阀发后补偿。

一种电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试方法：

操作模拟右手柄和模拟左手柄输出操作信号，输出的信号与操作角度成比例，输出的操纵信号输入给控制器，控制器根据操纵信号控制电比例多路阀阀芯的位置，发动机和比例变量泵为整机提供液压动力源，比例变量泵的排量由控制器输出的信号进行控制；

压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅲ、压力传感器Ⅳ分别测量电比例多路阀进油口和出油口的压力并生成压力信号，并将采集到的压力信号传递到控制器中，控制器根据预设控制策略和预设控制算法控制比例节流阀，利用调节比例节流阀的阀芯开口大小实现压力补偿；

安装于电动机和比例变量泵之间的测功机实时测量电动机输出给比例变量泵的功率。

电比例多路阀的出油口通过液压管路与液压马达相连接，电比例多路阀控制液压缸Ⅰ和液压缸Ⅱ形成负载，实现压力藕联下多个执行元件之间进行流量分配的研究。

有益效果：该系统用来解决在挖掘机上进行实验研究存在的改动困难，燃油消耗高，改动成本高和实验研究困难和参数改动不灵活的问题。通过采用电比例控制的多路阀和电比例控制的节流阀构成阀后补偿实验模型，通过电比例变量泵进行供给流量的调节，安装测功机用来测量输入给液压泵的功率，安装压力传感器测量系统的压力给控制器，控制中可以灵活的进行控制测量的调整，来控制系统的运行工况。可以非常方便的进行控制策略的调整，可以灵活的进行系统参数的采集和存储。可以为实际挖掘机动力系统的研究提供实验数据。

附图说明

图1是本发明的电比例控制阀后补偿挖掘机液压系统性能测试实验系统结构框图。

图2是本发明的电比例控制阀前补偿挖掘机液压系统性能测试实验系统结构框图。

图中：2-模拟右手柄，3-模拟左手柄，4-主溢流阀就，5-吸油过滤器，6-油箱，7-比例变量泵，8-测功机，9-电动机，10-单向阀，11-压力传感器Ⅰ，12-电比例多路阀，13-电比例节流阀，14-压力传感器Ⅱ，15-液压马达，16-压力传感器Ⅲ，17-液压缸Ⅰ，18-压力传感器Ⅳ，19-液压缸Ⅱ，1-控制器。

具体实施方式

下面对本申请的一个实施例做进一步说明：

如图1或图2所示，本发明的电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统，包括模拟右手柄2、模拟左手柄3、主溢流阀4、吸油过滤器5、油箱6、比例变量泵7、测功机8、电动机9、单向阀10、压力传感器Ⅰ11、压力传感器Ⅱ14、压力传感器Ⅲ16、压力传感器Ⅳ18，电比例多路阀12、电比例节流阀13、液压马达15、液压缸Ⅰ17、液压缸Ⅱ19，控制器1构成；

其中模拟右手柄2、模拟左手柄3设置在控制面板上并与控制器1相互连接，控制器1的输出端分别与液压系统相连接，液压系统包括模拟供油系统和模拟挖掘机液压阀控制系统：

所述模拟供油系统包括与控制器1输出端线路连接的电动机9，电动机9与比例变量泵7相连接，所述比例变量泵7与电动机9之间设有测功机8，比例变量泵7的控制信号与控制器1相连接，比例变量泵7的入口通过吸油过滤器5与油箱6相连接，油箱6内设有由主溢流阀4，比例变量泵7的输出端通过管路分别与模拟挖掘机液压阀控制系统和主溢流阀4连接，比例变量泵7出口上设有单向阀10和压力传感器Ⅰ11；

所述模拟挖掘机液压阀控制系统包括三组电比例组合阀，其中电比例组合阀包括电比例多路阀12和电比例节流阀13，电比例节流阀13安装在比例多路阀12上，根据需要电比例节流阀13安装在比例多路阀12的入口处进行控制阀前补偿，也可以安装在比例多路阀12的出口处进行控制阀发后补偿，，其中电比例多路阀12的电比例控制信号分别与控制器线路连接，电比例多路阀12的进油口通过管路分别与比例变量泵7的油路输出口相连接；所述第一组电比例组合阀中的电比例多路阀12的出油口通过液压管路与液压马达15相连接，第一组电比例组合阀中的电比例节流阀13上设有检测压力信息的压力传感器Ⅱ14，压力传感器Ⅱ14与控制器1相连接，第二组电比例组合阀中的压力传感器Ⅲ16与控制器1相连接，第二组电比例组合阀中电比例多路阀12用来控制液压缸Ⅰ17，第二组电比例组合阀中的电比例节流阀13上设有压力传感器Ⅲ16，第三组电比例组合阀中电比例多路阀12用来控制液压缸Ⅱ19，第三组电比例组合阀中的电比例节流阀13上设有压力传感器Ⅳ18，压力传感器Ⅳ18采集的压力信号传递给控制器1。

一种使用电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统的测试方法，

操作模拟右手柄2和模拟左手柄3输出操作信号，输出的信号与操作角度成比例，输出的操纵信号输入给控制器1，控制器1根据操纵信号控制电比例多路阀12阀芯的位置，发动机9和比例变量泵7为整机提供液压动力源，比例变量泵的排量由控制器1输出的信号进行控制；

压力传感器Ⅰ11、压力传感器Ⅱ14、压力传感器Ⅲ16、压力传感器Ⅳ18分别测量电比例多路阀12进油口和出油口的压力并生成压力信号，并将采集到的压力信号传递到控制器1中，控制器1根据预设控制策略和预设控制算法控制比例节流阀13，利用调节比例节流阀13的阀芯开口大小实现压力补偿；

安装于电动机9和比例变量泵7之间的测功机8实时测量电动机9输出给比例变量泵7的功率。

电比例多路阀12的出油口通过液压管路与液压马达15相连接，电比例多路阀12控制液压缸Ⅰ17和液压缸Ⅱ19形成负载，实现压力藕联下多个执行元件之间进行流量分配的研究。

阀后补偿是指压力藕联液压系统中存在多个负载时，为实现复合动作时各个执行元件的流量分配，液压系统将最大负载的压力作为反馈信号，来控制泵提供相应的排量，同时采用压力补偿阀的方式平衡由于各个执行元件之间由于负载不同存在的压力差，实现不同执行元件的流量按控制目标进行独立分配，实现执行元件的复合动作，实现对负载运动的控制不受负载的影响。目前挖掘机液压系统多为压力补偿液压系统，大多数的工程机械液压系统也采用了压力补偿液压系统。但是在挖掘机上进行测试研究比较困难，存在安全隐患，改动成本高，实验成本高，因此基于压力补偿液压系统的原理，

具体实施例一：

电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试实验系统由模拟右手柄2、模拟左手柄3、主溢流阀4、吸油过滤器5、油箱6、比例变量泵7、测功机8、电动机9、单向阀10、压力传感器10、14、16、18，电比例多路阀12、电比例节流阀13、液压马达15、液压缸17、19，控制器1构成。模拟右手柄2和模拟左手柄3产生操作信号，输出的信号与操作角度成比例，输出的操纵信号输入给控制器1，控制器1根据操纵信号来控制比例多路阀12阀芯的位置。压力传感器10、14、16、18采集系统的压力信号，将压力信号传递到控制器1中，控制器根据控制策略和控制算法控制比例节流阀13，通过调节比例节流阀13的阀芯开口大小来实现压力补偿。测功机8安装于电动机9和比例变量泵7之间，测量电动机9输出给变量泵7的功率

本实施方式的模拟右手柄2和模拟左手柄3产生操作信号，输出的信号与操作角度成比例，输出的操纵信号输入给控制器1。

电动机9驱动比例变量泵7为系统提供压力油源，控制器1产生的控制信号控制电动机9的转速和电比例变量泵7的排量。

测功机8安装在电动机9和比例变量泵7之间，测量电动机9输出给比例变量泵7的功率，测量数据传递给控制器1。

安装压力传感器10、14、16、18采集系统的压力信号，将压力信号传递到控制器1中。

如图1所示，电比例节流阀13安装在电比例多路阀12的出口处，电比例节流阀13根据控制器1的控制信号进行调节，实现压力补偿；如图2所示，电比例节流阀13安装在电比例多路阀12的入口处，电比例节流阀13根据控制器1的控制信号进行调节，实现压力补偿。

Claims (3)

1.一种电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统，其特征在于：它包括模拟右手柄(2)、模拟左手柄(3)、主溢流阀(4)、吸油过滤器(5)、油箱(6)、比例变量泵(7)、测功机(8)、电动机(9)、单向阀(10)、压力传感器Ⅰ(11)、压力传感器Ⅱ(14)、压力传感器Ⅲ(16)、压力传感器Ⅳ(18)，电比例多路阀(12)、电比例节流阀(13)、液压马达(15)、液压缸Ⅰ(17)、液压缸Ⅱ(19)，控制器(1)构成；

其中模拟右手柄(2)、模拟左手柄(3)设置在控制面板上并与控制器(1)相互连接，控制器(1)的输出端分别与液压系统相连接，液压系统包括模拟供油系统和模拟挖掘机液压阀控制系统：

所述模拟供油系统包括与控制器(1)输出端线路连接的电动机(9)，电动机(9)与比例变量泵(7)相连接，所述比例变量泵(7)与电动机(9)之间设有测功机(8)，比例变量泵(7)的控制信号与控制器(1)相连接，比例变量泵(7)的入口通过吸油过滤器(5)与油箱(6)相连接，油箱(6)内设有由主溢流阀(4)，比例变量泵(7)的输出端通过管路分别与模拟挖掘机液压阀控制系统和主溢流阀(4)连接，比例变量泵(7)出口上设有单向阀(10)和压力传感器Ⅰ(11)；

所述模拟挖掘机液压阀控制系统包括三组电比例组合阀，其中电比例组合阀包括电比例多路阀(12)和电比例节流阀(13)，电比例节流阀(13)安装在比例多路阀(12)上，其中电比例多路阀(12)的电比例控制信号分别与控制器线路连接，电比例多路阀(12)的进油口通过管路分别与比例变量泵(7)的油路输出口相连接；所述第一组电比例组合阀中的电比例多路阀(12)的出油口通过液压管路与液压马达(15)相连接，第一组电比例组合阀中的电比例节流阀(13)上设有检测压力信息的压力传感器Ⅱ(14)，压力传感器Ⅱ(14)与控制器(1)相连接，第二组电比例组合阀中的压力传感器Ⅲ(16)与控制器(1)相连接，第二组电比例组合阀中电比例多路阀(12)用来控制液压缸Ⅰ(17)，第二组电比例组合阀中的电比例节流阀(13)上设有压力传感器Ⅲ(16)，第三组电比例组合阀中电比例多路阀(12)用来控制液压缸Ⅱ(19)，第三组电比例组合阀中的电比例节流阀(13)上设有压力传感器Ⅳ(18)，压力传感器Ⅳ(18)采集的压力信号传递给控制器(1)。

2.根据权利要求1所述的电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统，其特征在于：根据需要电比例节流阀(13)安装在比例多路阀(12)的入口处进行控制阀前补偿，也可以安装在比例多路阀(12)的出口处进行控制阀发后补偿。

3.一种使用权利要求1所述电比例控制阀补偿挖掘机液压系统性能测试系统的测试方法，其特征在于：

操作模拟右手柄(2)和模拟左手柄(3)输出操作信号，输出的信号与操作角度成比例，输出的操纵信号输入给控制器(1)，控制器(1)根据操纵信号控制电比例多路阀(12)阀芯的位置，发动机(9)和比例变量泵(7)为整机提供液压动力源，比例变量泵的排量由控制器(1)输出的信号进行控制；

压力传感器Ⅰ(11)、压力传感器Ⅱ(14)、压力传感器Ⅲ(16)、压力传感器Ⅳ(18)分别测量电比例多路阀(12)进油口和出油口的压力并生成压力信号，并将采集到的压力信号传递到控制器(1)中，控制器(1)根据预设控制策略和预设控制算法控制比例节流阀(13)，利用调节比例节流阀(13)的阀芯开口大小实现压力补偿；

安装于电动机(9)和比例变量泵(7)之间的测功机(8)实时测量电动机(9)输出给比例变量泵(7)的功率。

电比例多路阀(12)的出油口通过液压管路与液压马达(15)相连接，电比例多路阀(12)控制液压缸Ⅰ(17)和液压缸Ⅱ(19)形成负载，实现压力藕联下多个执行元件之间进行流量分配的研究。