CN112377487A - 一种液压综合试验平台 - Google Patents

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CN112377487A CN202011150642.1A CN202011150642A CN112377487A CN 112377487 A CN112377487 A CN 112377487A CN 202011150642 A CN202011150642 A CN 202011150642A CN 112377487 A CN112377487 A CN 112377487A
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李小冬
夏自祥
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祝雁辉
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Abstract

本发明公开一种液压综合试验平台，属于试验装置及方法技术领域，包括：动力源：将机械能转化为液压能，向整个液压综合试验平台提供动力；油液过滤冷却系统：用于对液压综合试验平台内的液压油进行过滤和冷却；油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；阀类测试系统：对多种不同的液压阀进行测试；马达测试加载系统：用于对马达提供加载和测试；实现整个试验平台的自动测试与控制，可完成液压元件(如液压泵、液压马达、方向阀、压力阀、流量阀等)性能测试，基于工况的动态开、闭环回路测试，工程机械\农业机械液压系统匹配性试验。

Description

一种液压综合试验平台
技术领域
本发明涉及一种液压综合试验平台，属于试验装置及方法技术领域。
背景技术
工程机械的发展对我国工业的发展与推进有着巨大的作用，智能化作为如今社会的一大亮点，在工程机械中也得到了鲜明的体现。工程机械的智能化为我国机械的发展指明了良好的发展方向，沿着智能化这条道路发展，工程机械必将在以后的工业化进程中发挥更加重要的作用。工程机械智能化的研究具有深刻的现实意义与历史意义。
液压系统作为工程机械的核心技术，其性能优劣直接影响产品品质，为了更好的开发、测试液压系统，缩短产品研发周期，建立一种高性能的液压综合试验平台变得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液压综合试验平台，解决了现有技术中出现的问题。
本发明所述的一种液压综合试验平台，包括：动力源：将机械能转化为液压能，向整个液压综合试验平台提供动力；
油液过滤冷却系统：用于对液压综合试验平台内的液压油进行过滤和冷却；
油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；
阀类测试系统：用于对多种不同的液压阀进行测试；
马达测试加载系统：用于对马达提供加载和测试；
数据采集与监控系统：用于实时检测和采集液压综合试验平台中各液压元件及管路中的各项参数，数据采集与监控系统根据所采集的信号，调整各参量，并把调整后的控制信号输送到各液压元件，实现整个试验平台的自动测试与控制。
所述油液过滤冷却系统包括液压油箱组件，液压油箱组件包括吸油过滤器Ⅰ、蝶阀、油箱、液位控制器、空气滤清器、挠性接头、温度控制器、回油过滤器、吸油过滤器Ⅱ和风冷却器，其中吸油过滤器Ⅰ、回油过滤器安装在油箱箱体内，液位控制器、空气滤清器、温度控制器安装在油箱上面板上，吸油过滤器Ⅱ安装在油箱箱体内，风冷却器安装在油箱侧面，吸油过滤器Ⅱ和风冷却器通过硬管相连，蝶阀和挠性接头依次安装在连接吸油过滤器Ⅰ的吸油管道上。
所述的开式泵测试系统包括两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件，闭式泵测试系统包括闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件，阀类测试系统包括两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件。
所述的开式泵组包括变量柱塞泵Ⅰ、电机、转矩转速传感器、联轴器、板式溢流阀Ⅰ、管式单向阀Ⅰ、变量柱塞泵、齿轮泵Ⅱ、板式溢流阀Ⅱ和电磁换向阀Ⅰ，电机通过联轴器连接转矩转速传感器，转矩转速传感器通过联轴器与变量柱塞泵Ⅰ连接，电机同时驱动变量柱塞泵Ⅱ和齿轮泵Ⅱ，两变量柱塞泵的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ，两变量柱塞泵的负载敏感感应油口汇集于负载敏感油路LS，负载敏感油路LS上安装电磁换向阀Ⅰ，齿轮泵Ⅱ为先导油路LD供油，先导油路LD上安装板式溢流阀Ⅱ。
所述的闭式系统泵组包括闭式柱塞泵、变频电机、测功机、齿轮泵Ⅰ、转速转矩传感器和联轴器，闭式柱塞泵内含有补油泵，补油泵与油箱通过吸油管道相连，吸油管道上依次安装有吸油过滤器、蝶阀、压力传感器和耐震压力表，补油泵出口S连接有低压小流量模块SM04的P501口，低压小流量模块SM04的D201口连接闭式泵组的D201-1口，变频电机通过联轴器依次连接测功机、转速转矩传感器和闭式柱塞泵，闭式泵组的TP-01口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的A301口，闭式泵组的P402口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的B301口。
所述的多路阀模块包括先导控制模块、负载敏感多路阀、高压球阀、板式溢流阀Ⅲ、板式溢流阀Ⅳ和调速阀，先导控制模块分别与两套负载敏感多路阀相连，高压球阀分别安装在2套负载敏感多路阀的工作油口A1、B1、A2、B2处，板式溢流阀、调速阀安装在与D101-06油口相连的主进油管路上，板式溢流阀Ⅲ安装在与D201-01口相连的负载敏感管路上，负载敏感多路阀的A301口与马达测试模块的A301口相连，负载敏感多路阀的B301口与马达测试模块的B301口相连，负载敏感多路阀的A302口与马达测试模块的A302口相连，负载敏感多路阀的B302口与马达测试模块的B302口相连。
所述的进回油集成阀块包括进油阀块和回油阀块，所述进油阀块上设有比例溢流阀、板式球阀、电磁换向阀Ⅱ和耐震压力表，回油集成阀块为油泵测试系统、阀类测试系统和马达加载测试系统提供回油油路。
所述的传感器采集模块包括高压大流量模块、高压小流量模块、低压大流量模块和低压小流量模块，其中高压大流量模块上设有快插接头、高压压力传感器、大流量计和温度传感器，高压小流量模块上设有快插接头、高压压力传感器、小流量计和温度传感器，低压大流量模块上设有快插接头、低压压力传感器、大流量计和温度传感器，低压小流量模块上设有快插接头、低压压力传感器、小流量计和温度传感器。
所述的马达测试加载系统包括电机、测功机、转矩转速传感器和联轴器，测功机与被试马达通过转速转矩传感器和联轴器相连。
所述的液压综合试验平台还包括散热系统，散热系统包括吸油过滤器和风冷却器，吸油过滤器安装在液压油箱内，通过管道与风冷却器相连。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明所述的一种液压综合试验平台，能够实现液压元件(如液压泵、液压马达、方向阀、压力阀、流量阀等)性能测试，基于工况的动态开、闭环回路测试，工程机械\农业机械液压系统匹配性试验。具有以下特点：
1)高动态性，采用负载敏感多路阀，按流量需求控制泵，高效的动态控制性能能够有效缩短作业循环时间；
2)精确控制，实现高的控制精度和重复精度；
3)模块化设计，极高的系统柔性；
4)复合运动下，仍能保持最佳的动作连贯性；
5)优化的能量匹配控制，能够增强整机操控性；
6)管道优化，管道布置过程中优先选用直线布置，结构紧凑，集成度高，能够有效降低系统液压油渗漏，环保性能优异；
7)不同工况加载，通过调节加载装置，可对液压系统典型工况进行模拟，以满足部件及回路测试的需求；
8)安全阀工作口开启时，有负载保护功能，能够有效防止管道油路压力超出设定值，保证试验的安全；
9)系统支持多级报警，保障人员、设备安全；
10)保护功能：运行过程中，系统油液油温控制在38-42℃，最高不超过65℃，油箱上装有液位指示计，以使液面不得低于液位指示计的中间位置，系统具有温度过高、液面过低等报警和保护功能。解决了现有技术中存在的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的整体框图；
图2为本发明实施例中油泵测试系统的液压原理图；
图3为本发明实施例中进油集成阀块的液压原理图；
图4为本发明实施例中回油集成阀块的液压原理图；
图5为本发明实施例中传感器安装模块的液压原理图；
图6为本发明实施例中阀类测试系统的液压原理图；
图7为本发明实施例中多路阀测试模块的液压原理图；
图8为本发明实施例中马达测试模块的液压原理图；
图中：1、吸油过滤器Ⅰ；2、蝶阀；3、油箱；4、液位控制器；5、空气滤清器；6、挠性接头；7、温度传感器；8、回油过滤器；9、吸油过滤器Ⅱ；10、风冷却器；11、闭式柱塞泵；12、变频电机；13、测功机Ⅰ；14、齿轮泵Ⅰ；15、变量柱塞泵Ⅰ；16、电机；17、转速转矩传感器；18、联轴器；19、板式溢流阀Ⅰ；20、管式单向阀Ⅰ；21、变量柱塞泵Ⅱ；22、齿轮泵Ⅱ；23、板式溢流阀Ⅱ；24、电磁换向阀Ⅰ；25、比例溢流阀；26、板式球阀；27、电磁换向阀Ⅱ；28、耐震压力表；29、快插接头Ⅰ；30、高压压力传感器；31、大流量计；32、快插接头Ⅱ；33、低压压力传感器；34、小流量计；35、快插接头Ⅲ；36、减压阀；38、节流阀；39、电磁换向阀Ⅲ；40、顺序阀；41、手动换向阀；42、负载敏感多路阀；43、高压球阀；44、板式溢流阀Ⅲ；45、板式溢流阀Ⅳ；46、调速阀；47、溢流阀Ⅱ；48、电液换向阀；49、被测马达；50、测功机Ⅱ；51、管式单向阀Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
如图1-8所示，本发明所述的一种液压综合试验平台，包括：
动力源：将机械能转化为液压能，向整个液压综合试验平台提供动力；
油液过滤冷却系统：用于对液压综合试验平台内的液压油进行过滤和冷却；
油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；
阀类测试系统：用于对多种不同的液压阀进行测试；
马达测试加载系统：用于对马达提供加载和测试；
数据采集与监控系统：用于实时检测和采集液压综合试验平台中各液压元件及管路中的各项参数，数据采集与监控系统根据所采集的信号，调整各参量，并把调整后的控制信号输送到各液压元件，实现整个试验平台的自动测试与控制。
如图2所示，油液过滤冷却系统包括液压油箱组件，液压油箱组件包括吸油过滤器Ⅰ1、蝶阀2、油箱3、液位控制器4、空气滤清器5、挠性接头6、温度控制器7、回油过滤器8、吸油过滤器Ⅱ9和风冷却器10，其中吸油过滤器Ⅰ1、回油过滤器8安装在油箱3箱体内，液位控制器4、空气滤清器5、温度控制器7安装在油箱3上面板上，吸油过滤器Ⅱ9安装在油箱3箱体内，风冷却器10安装在油箱3侧面，吸油过滤器Ⅱ9和风冷却器10通过硬管相连，蝶阀2和挠性接头6依次安装在连接吸油过滤器Ⅰ1的吸油管道上。
开式泵测试系统包括两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件，闭式泵测试系统包括闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件，阀类测试系统包括两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件。
开式泵组包括变量柱塞泵Ⅰ15、电机16、转矩转速传感器17、联轴器18、板式溢流阀Ⅰ19、管式单向阀Ⅰ20、变量柱塞泵Ⅱ21、齿轮泵Ⅱ22、板式溢流阀Ⅱ23和电磁换向阀Ⅰ24，电机16通过联轴器18连接转矩转速传感器17，转矩转速传感器17通过联轴器18与变量柱塞泵Ⅰ15连接，电机16同时驱动变量柱塞泵Ⅱ21和齿轮泵Ⅱ22，变量柱塞泵Ⅰ15和变量柱塞泵Ⅱ21的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ20，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ19，变量柱塞泵Ⅰ15和变量柱塞泵Ⅱ21的负载敏感感应油口汇集于负载敏感油路LS，负载敏感油路LS上安装电磁换向阀Ⅰ24，齿轮泵Ⅱ22为先导油路LD供油，先导油路LD上安装板式溢流阀Ⅱ23。
闭式系统泵组包括闭式柱塞泵11、变频电机12、测功机Ⅰ13、齿轮泵Ⅰ14、转速转矩传感器17和联轴器18，闭式柱塞泵11内含有补油泵，补油泵与油箱3通过吸油管道相连，吸油管道上依次安装有吸油过滤器Ⅰ1、蝶阀2、压力传感器30和耐震压力表28，补油泵出口S连接有低压小流量模块SM04的P501口，低压小流量模块SM04的D201口连接闭式泵组的D201-1口，变频电机12通过联轴器18依次连接测功机Ⅰ13、转速转矩传感器17和闭式柱塞泵11，闭式泵组的TP-01口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的A301口，闭式泵组的P402口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的B301口。
液压阀测试系统主要由两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统、液压油箱组件等组成。开式系统泵组由变量柱塞泵Ⅰ15、电机16、转矩转速传感器17、联轴器18、板式溢流阀Ⅰ19、管式单向阀Ⅰ20、变量柱塞泵Ⅱ21、齿轮泵Ⅱ22、板式溢流阀Ⅱ23、电磁换向阀Ⅰ24组成。电机MKL1通过联轴器18连接转矩转速传感器17，转矩转速传感器17通过联轴器18与变量柱塞泵Ⅰ15连接。电机MKL2同时驱动变量柱塞泵21和齿轮泵Ⅱ22，电机MKL2通过联轴器18连接转矩转速传感器17，转矩转速传感器17通过联轴器18连接变量柱塞泵21。变量柱塞泵Ⅰ15、21的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ20，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ19。
开式系统泵组主油路M与进油集成阀块M口相连。进油集成阀块M口依次与板式球阀26(SV07)、板式球阀26(SV06)、板式球阀26(SV04)、比例溢流阀25进油口相连，板式球阀26(SV04)与板式球阀26(SV06)之间安装耐震压力表28，比例溢流阀25出油口与D301-02口相连，进油集成块D301-02口与回油集成块D201-03口相连，回油集成阀块T101-02口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。进油集成阀块M口与板式球阀26(SV08)进油口相连，板式球阀26(SV08)出油口与电磁换向阀Ⅱ27进油口P相连。电磁换向阀Ⅱ27工作油口A连接P201-03口，其管路中间安装耐震压力表28，P201-03口连接高压大流量模块SM01的P201口，高压大流量模块SM01的D101口连接阀测试模块(如减压阀测试模块D101-11，溢流阀D101-12等)各进油口。阀测试模块(如减压阀测试模块B201-11，溢流阀B201-12等)各回油口连接低压大流量模块SM03的B201口，低压大流量模块SM03的E101口连接进油集成阀块E101-01口。进油集成阀块E101-01口与电磁换向阀Ⅱ27工作油口B相连，其管路中间安装耐震压力表28。电磁换向阀Ⅱ27回油口T与T101-01口相连，进油集成阀块T101-01口与回油集成块的E101-03口连接，回油集成块T101-02口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。
如图7、8所示，多路阀模块包括先导控制模块41、负载敏感多路阀42、高压球阀43、板式溢流阀Ⅲ44、板式溢流阀Ⅳ45和调速阀46，先导控制模块41分别与两套负载敏感多路阀42相连，高压球阀43分别安装在2套负载敏感多路阀42的工作油口A1、B1、A2、B2处，板式溢流阀Ⅲ44、调速阀46安装在与D101-06油口相连的主进油管路上，板式溢流阀Ⅲ44安装在与D201-01口相连的负载敏感管路上，负载敏感多路阀42的A301口与马达测试模块的A301口相连，负载敏感多路阀42的B301口与马达测试模块的B301口相连，负载敏感多路阀42的A302口与马达测试模块的A302口相连，负载敏感多路阀42的B302口与马达测试模块的B302口相连。
马达测试模块由两套相同的马达测试装置组成，每套测试装置包括溢流阀Ⅱ47、电液换向阀48、被测马达49、测功机Ⅱ50、管式单向阀Ⅱ51。电液换向阀48并联在液压马达49的进回油路上，溢流阀Ⅱ47连接在电液换向阀48的出口处，溢流阀Ⅱ47的出口连接管式单向阀Ⅱ51，两套马达测试装置的单向阀出油口管道汇集于P501-07口，P501-07口与低压小流量模块SM04的P501口相连，低压小流量模块SM04的D201口与回油集成块的D201-04连接，回油集成块T101-03口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。板式溢流阀Ⅲ44和板式溢流阀Ⅳ45的出油口汇集于油口D301-01，油口D301-01与低压大流量模块SM03的D301口相连，低压大流量模块SM03的E101口与回油集成块的E101-02口连接，回油集成块T101-02口与回油管道T101口连接，回油管道上安装单向阀和回油过滤器8。
进回油集成阀块包括进油阀块和回油阀块，所述进油阀块上设有比例溢流阀25、板式球阀26、电磁换向阀Ⅱ27和耐震压力表28，回油集成阀块为油泵测试系统、阀类测试系统和马达加载测试系统提供回油油路。
传感器采集模块包括高压大流量模块、高压小流量模块、低压大流量模块和低压小流量模块，，其中高压大流量模块上设有快插接头Ⅰ29、高压压力传感器30、大流量计31和温度传感器7，高压小流量模块上设有快插接头Ⅱ32、高压压力传感器30、小流量计34和温度传感器7，低压大流量模块上设有快插接头Ⅰ29、低压压力传感器33、大流量计31和温度传感器7，低压小流量模块上设有快插接头Ⅱ32、低压压力传感器33、小流量计34和温度传感器7。
马达测试加载系统包括电机、测功机Ⅱ50和转矩转速传感器17和联轴器18，测功机Ⅱ50与被试马达49通过转速转矩传感器17和联轴器18相连。
液压综合试验平台还包括散热系统，散热系统包括吸油过滤器Ⅱ9和风冷却器10，吸油过滤器Ⅱ9安装在液压油箱内，通过管道与风冷却器10相连。
本实施例的工作原理为：液压系统应根据液压控制系统的动作依次严格操作，现把液压系统工作过程叙述如下：
系统工作时将循环过滤冷却油泵电机打开，随时对进入系统的介质进行过滤，以保证介质的清洁度在所允许范围内。
为保证系统工作时介质温度在所允许范围内，可根据情况开启散热器对油温进行控制。
主油泵启动时，电磁溢流阀电磁铁不通电，系统处于泄荷状态，当执行机构需要动作时，电磁溢流阀电磁铁通电，系统切换至工作状态，系统压力为油泵溢流阀调定压力，压力值通过溢流阀调节(顺时针旋转手柄压力上升，反之压力下降)，调节压力的同时可通过压力表去观察读取调定压力。
试验台可测试的元件主要有液压泵、液压马达、多路换向阀、溢流阀、减压阀36、节流阀、电磁换向阀、顺序阀等。本系统可以做开式系统回路测试，也可以做闭式系统回路测试，并可将液压元件通过快速组合成所需的测试回路，比如行走回路，举升回路，调压回路，调速回路等典型的液压回路。进行回路匹配性测试时将系统油泵的比例溢流阀25调至测试压力，变频电机12转速调至需要的转速以获取合适的油泵流量，所调节的油泵压力值、油泵的出油量可通过设于油泵压油口的压力传感器及流量计进行读数，掰动多路阀的手柄或者给电磁换向阀通电换向可以对油路进行换向调节，通过换向阀的换向可实现接入测试回路的执行元件如马达、油缸换向动作。当被测马达49需要进行加载试验时，可通过调整测功机Ⅰ13的电参数进行加载，马达油口的压力，马达的转速和扭矩均可通过相对应的传感器测得，并且数值会显示在控制系统的屏幕上。
液压开式系统主要由两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统、液压油箱组件等组成。
测试方法及内容：
启动液压系统：在启动液压系统前再次检查各管路是否连接好，溢流阀(或卸荷溢流阀)是否调整到最小压力，泵体内注满清洁的液压油，首次启动时必须给泵内注油；变量柱塞泵Ⅰ上的压力调整是否调整到最小压力；点动液压油泵电机，观察电机的转向是否正确(电机顺时针转动为正确转向)，如转向不正确，则调整电机连线，以保证电机正确转向；点动电机三到五次，以便油泵充分吸油，然后正常启动电机，(为防止泵吸空，在首次启动时，建议油泵启动后，不要加压，让油泵空运行10-30分钟，再次启动时因液压元件、管道内有存储的油液而不再需要空转)。
定频电机驱动开式泵输出高压油，通过压力表测得泵出口处压力，先导系统油路和负载感应油路的压力也通过压力表测得，在泵的出口处高压大流量模块可以测得主油路的压力、温度和流量。液压泵输出的高压油经过两路多路阀控制分配给液压马达，先导油泵串联在开式泵上，通过先导控制模块可以转换马达的进出口油路。马达的转速和转矩能够通过转速转矩传感器17测量得到，调节加载系统电机转速可以调节液压马达的转矩，模拟开式系统的各种负载工况。两个马达的加载和测量方式相同，这样可模拟两路马达在不同工况下的试验，模拟所设计系统多个动作的同时联动。
在回油路上有低压大流量模块可以测得回油路上的压力、流量和温度等参数，低压小流量模块可以测得马达溢流处液压油的压力、温度和流量。
1开式泵测试
开式泵测试项目：容积效率；PQ特性；总效率。
开式泵测试原理：将出油口的截止阀关闭，用油泵出油口的比例溢流阀25对被测油泵进行加载，可以检测油泵的输入扭矩、转速、输出流量和压力等参数。
1)进口压力
在每次试验中，要按生产商的规定，保持进口压力国家测试内容中的测量准确度等级C允许变化范围的恒定值，如果需要，在不同的进口压力下进行试验。
表1测量准确度等级允许变化范围
Figure BDA0002741100370000091
2)试验测量
记录以下测量数据
a)输入转矩；
b)输入转速；
c)出口流量；
d)出口压力；
e)泄油流量(适用时)；
e)液体温度。
在恒定转速和若干输出压力下，测出一组数据，以便在出口压力的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
在其他转速时，重复(2)的测量，在转速的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
3)变量
在试验规定的最低转速和最低出口压力下，如果泵是变量式的，则应对最大排量值及要求的其他排量值(如最大排量的75％，50％和25％)，进行全部试验。
4)反向流动
如果泵的流动方式可以借助于变量机构来反向，则根据需要针对两种流动方向进行试验。
5)部分流量整体式补油泵
如果补油泵与主泵成整体，使功率输入无法分开，但补油泵仅向主泵的液压回路供给一部分流量而其余部分旁通或用于某些辅助用途如冷却循环等。此时，应测量并记录来自补油泵的流量。
2马达测试
马达测试项目：容积效率；总效率；有效输入流量；输出转矩、输出功率
马达测试原理：把被测马达接入开式系统，利用测功机Ⅱ50对被测马达进行加载，可以检测马达的输出扭矩、输出转速、输入流量和压力等参数。
1)出口压力
控制马达的出口压力，并在整个试验过程中保持出口压力的恒定。此出口压力应与为该马达类型设定的应用场合及制造商的建议一致。
2)试验测量
记录下列测量值：
a)输入压力；
b)输入流量；
c)输出转速；
d)输出转矩；
e)油温；
f)泄油流量。
在马达的整个转速范围内和若干个输入压力下，给出在输入压力的整个范围内马达性能的有代表型的示值。
3)变量
如果马达是变量式的，则应对最大和最小排量及要求的其他排量(如：总排量的75％、50％和25％)进行试验。
通过调节变量机构得到一定比例排量，以便在零输出转矩下针对同样的进口流量给出所需比例的转速。以马达在最小排量时实现最高转速运转来确定进口流量。
4)反向旋转
对于需要沿两个旋转方向工作的马达，根据需要针对两个旋转方向进行试验。
3阀测试
阀测试种类及项目：
1)减压阀：调压试验、流量试验；
2)节流阀：调压范围试验、压差特性试验、流量特性试验；
3)溢流阀：调压试验、启闭特性、卸荷压力特性；
4)换向阀：压力损失、内泄量、换向机能；
5)顺序阀：启闭特性；
6)多路阀：压力损失、耐压性能、换向机能、密封性能。
总体实施步骤：
1)将油路与泵站接通；
2)将主油路旁路截止阀打开；
3)主油路接通，液压油将P201路和E101路导通；
4)开启电机，根据试验要求设定溢流阀压力；
5)给电比例溢流阀电磁铁通电，使电比例溢流阀移动到右位，油路接通；
6)读取进出油路的流量与压力值；
7)调节进油压力，观察读取流量与压力值；
8)完成试验。
3.1减压阀测试
减压阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对减压阀的测试内容有：
1)调压试验
2)流量特性试验
1)调压试验
调节被试阀的调节手轮，从全开至全闭，再至全开，从压力表看出压力上升与下降情况以及调压范围。压力表指针应平稳上升与下降，调压范围应满足规定的调压范围，在最高压力时，压力脉动值不得超过规定值。
具体步骤：减压阀关闭(调节弹簧处于自由状态)，开启减压阀后的截止阀，调进口压力为最高工作压力，缓慢调节减压阀的调节螺钉(或手轮)，使出口压力在该压力级弹簧的最大与最小之间连续变化。反复两次，每调一档时，必须使出口压力表指针回零，否则重新调整截止阀开度。调节要灵敏，不得有卡阻和异常振动，记录观察情况。
2)流量特性试验
原理及步骤：给定最高进口工作压力，调节减压阀为某一进口压力，同时调节减压阀后的截止阀使出口流量为该工况下的20％最大流量。然后再逐渐开启截止阀使出口流量达该工况下的100％最大流量。
3.2溢流阀测试
溢流阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机16驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对溢流阀测试内容有：
1)调压性能、
2)启闭特性
3)卸荷压力特性
1)调压范围
检测被试阀能否满足厂家规定的调压范围0.5-10MPa。调节阀的调压手柄从全开至额定压力值，在回至全开，通过压力表观察压力升降是否均匀，是否有突变或滞后等现象。反复试验不少于三次。
具体步骤：将被试阀关闭，将进油路中的比例溢流阀25完全打开。启动泵，运行半分钟后，调节比例溢流阀25，使泵出口压力升至10MPa。将被试阀完全打开，泵的压力降至最低值。调节被试阀的手柄，从全开至全关，再全关至全开，观察压力的变化理否平稳，并测量压力的变化范围是否符合规定的调节范围。
2)启闭特性
启闭特性曲线的获得，可采用自动记录法，需将压力和流量通过传感器经两次仪表输给记录仪直接绘出，试验结果的可信性和真实性较高，且试验效率高。
具体步骤：关闭进油路中的电比例溢流阀，将被试阀调定在所需压力值(比如5MPa)，打开比例溢流阀25，使通过被试阀的流量为零，逐渐关闭比例溢流阀25并记录相对应的压力，流量。并通过对压力和溢流量的比值的分析，可以绘制特性曲线图。开启试验作完后，再将比例溢流阀逐渐打开，分别记录下各压力处的流量。即得到闭合数据。
3)卸荷压力损失
通过额定流量时，测出阀前后压差即为泄荷压力。由于阀后阻力很小，可忽略不计，所以此时压力表的值即为泄荷压力，反复试验不少于两次。
具体步骤：关闭进油路中的比例溢流阀，将被试阀调定在所需试验压力下(比如5MPa)，将电磁阀通电，系统处于卸荷状态，然后将电磁阀断电。卸荷控制阀换向阀切换时，数据采集系统记录测试被试阀从所控制的压力卸到最低压力值所需的时间和重新建立控制压力值的时间。电磁阀的切换时间不得大于被试阀的响应时间的10％，最大不超过10ms。
3.3顺序阀测试
顺序阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机16驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对顺序阀的测试内容有：
启闭特性
启闭特性测试
关闭比例溢流阀，调节被试阀至最高压力，调节电比例溢流阀使系统逐渐降压，当降至被试阀的闭合压力时测量被试阀的溢流量。调节电比例溢流阀，从被试阀不溢流开始，使系统逐渐升压，当升至被试阀的开启压力时，测量被阀的溢流量。
具体步骤：关闭进油路中的比例溢流阀，将被试阀调定在所需压力值(比如5MPa)，打开比例溢流阀25，使通过被试阀的流量为零，逐渐关闭比例溢流阀25并记录相对应的压力，流量。并通过对压力和溢流量的比值的分析，可以绘制特性曲线图。开启试验作完后，再将比例溢流阀25逐渐打开，分别记录下各压力处的流量，即得到闭合数据。
3.4节流阀测试
节流阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机16驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对流量阀的测试内容有：
1)调节范围试验；
2)压差与流量特性试验。
1)调节范围试验
检测被试阀能否满足厂家规定的调节范围。调节阀的调压手柄从全开至额定压力值，在回至全开，通过压力表观察压力升降是否均匀，是否有突变或滞后等现象。反复试验不少于三次。
具体步骤：将被试阀关闭，将进油路中的比例溢流阀25完全打开。启动泵，运行半分钟后，调节比例溢流阀25。将被试阀完全打开，泵的压力降至最低值。调节被试阀的手柄，从全开至全关，再全关至全开，观察压力的变化是否平稳，并测量压力的变化范围是否符合规定的调节范围。
2)压差与流量特性试验
通过试验系统的流量调节装置，在被试阀所允许的流量范围内调节流量，测定不同流量通过被试阀给定通道时的压差。
具体步骤：将系统中的比例溢流阀25设定到所需压力值，开启油泵，在被试阀所允许的流量范围内，通过调节进油路上的节流阀的流量，改变被试阀的进油流量，测定不同流量时的压差。
3.5换向阀测试
换向阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机16驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
根据国家测试标准对换向阀的测试内容有：
1)压力损失
2)内泄量
3)换向机能试验。
1)压力损失
换向阀在公称流量下的压力损失是指进油口到工作油口或回油口的压力差，压力损失应按下列公式(1)～公式(4)计算：
a)当油流方向为P到T时，压力损失为：
△p＝pp-pT………………………………………………...…....(1)
b)当油流方向为P到A、B到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pA)+(pB-pT)....…………………………………….....(2)
c)当油流方向为P到B、A到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pB)+(pA-pT)………………………………………......(3)
d)对于A(B)型滑阀，当油流方向为P到A(B)时，压力损失为：
△p＝pp-pA(B)………………………………………………......(4)式中：
pp——P口压力值；
pT——T口压力值；
pA——A口压力值；
pB——B口压力值。
具体步骤：将被试阀的阀芯置于各通油位置，并使通过被试阀的流量为额定流量，分别用压力表测出各油口的压力。对三位四通中间位置为K、M、H型滑阀机能的被试阀，油流方向为P到T时，压力损失为△p＝pp-pT。其他滑阀机能，在中间位置不做试验。
2)内泄量
过载阀、补油阀泄漏量不应大于下表的规定：
表2内泄漏量表
Figure BDA0002741100370000151
具体步骤：调节溢流阀，使被试阀的P油口压力为公称压力。按照被试阀的滑阀机能和结构，分别从A(或B)和T油口测量被试阀的阀芯在各不同位置时的内泄漏量，在测试内泄漏量前，将被试阀动作十次，30秒钟后再测量内泄漏量。
3)换向机能
换向阀的换向过程应操纵手感灵活，复位迅速，无卡滞，定位准确可靠。
具体步骤：调节比例溢流阀使被试阀的P油口压力为公称压力，并使通过被试阀的流量为试验流量。在上述试验条件下，将被试阀的电磁铁通电和断点，连续动作十次以上，试验被试阀的换向和复位。
3.6液压多路换向阀测试
多路阀的进油口与高压大流量模块相连，出油口与低压大流量模块相连。调节溢流阀设定系统压力，起动电机16驱动开式泵输出高压油。高压大流量模块能够测量进油路上的流量、压力和温度等参数；低压大流量模块能够测量回油路上的流量、压力和温度等参数。
多路阀测试项目
1)压力损失；
2)耐压性能；
3)换向机能；
4)密封性能。
1)压力损失：
多路阀在公称流量下的压力损失不应大于下表的规定。下表中指标是指多路阀联数为4联时，每一流向的压力损失。多路阀联数每增加(或减少)1联，压力损失指标增加(或减少)0.05MPa。
表3压力损失表
Figure BDA0002741100370000161
压力损失应按下列公式(1)～公式(4)计算：
a)当油流方向为P到T时，压力损失为：
△p＝pp-pT………………………………………………...…....(1)
b)当油流方向为P到A、B到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pA)+(pB-pT)....…………………………………….....(2)
c)当油流方向为P到B、A到T时，压力损失为：
△p＝(pp-pB)+(pA-pT)………………………………………......(3)
d)对于A(B)型滑阀，当油流方向为P到A(B)时，压力损失为：
△p＝pp-pA(B)………………………………………………......(4)式中：
pp——P口压力值；
pT——T口压力值；
pA——A口压力值；
pB——B口压力值。
2)耐压性能：多路阀应能承受其公称压力1.5倍的压力，不应有外泄漏、零部件损坏及安全问题；
3)换向性能：多路阀换向过程应操纵手感灵活，复位迅速，无卡滞，定位准确可靠；
4)密封性能：静密封处不应渗油，动密封处不应滴油。
液压闭式系统主要由闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统、液压油箱组件等组成。
测试方法及内容：
启动液压系统：在启动液压系统前再次检查各管路是否连接好，溢流阀(或卸荷溢流阀)是否调整到最小压力，泵体内注满清洁的液压油，首次启动时必须给泵内注油；变量柱塞泵Ⅰ上的压力调整是否调整到最小压力；点动液压油泵电机，观察电机16的转向是否正确(电机顺时针转动为正确转向)，如转向不正确，则调整电机连线，以保证电机正确转向；点动电机三到五次，以便油泵充分吸油，然后正常启动电机，(为防止泵吸空，在首次启动时，建议油泵启动后，不要加压，让油泵空运行10-30分钟，再次启动时因液压元件、管道内有存储的油液而不再空转)。
变频电机12驱动闭式泵输出高压油，同时驱动补油泵进行补油，补油量根据系统泄漏量自动进行补油，高压油经高压大流量模块流入马达，驱动马达运转。闭式泵的输入转速和转矩由转矩转速传感器测量，输出压力和流量由压力传感器和流量计测得。布置在马达进出口油路上的高压大流量模块，能够测量油路的压力、流量和温度等参数。低压小流量模块能够测量补油泵补油路上的压力、流量和温度等参数。马达的转速和转矩能够通过转速转矩传感器测量得到，调节加载系统电机转速可以调节液压马达的转矩，模拟闭式系统的加载试验，进行闭式系统的优化和功能开发等测试。
闭式泵测试
闭式泵测试项目：容积效率；PQ特性；总效率。
闭式泵测试原理：将出油口的截止阀关闭，用油泵出油口的比例溢流阀对被测油泵进行加载，可以检测油泵的输入转矩、转速、输出流量和压力等参数。
1)进口压力
在每次试验中，要按生产商的规定，保持进口压力国家测试内容中的测量准确度等级C允许变化范围的恒定值，如果需要，在不同的进口压力下进行试验。
表4测量准确度等级允许变化范围
Figure BDA0002741100370000181
2)试验测量
记录以下测量数据
a)输入转矩；
b)输入转速；
c)出口流量；
d)出口压力；
e)泄油流量(适用时)；
e)液体温度。
在恒定转速和若干输出压力下，测出一组数据，以便在出口压力的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
在其他转速时，重复(2)的测量，在转速的整个范围内给出泵性能的具有代表性的示值。
3)变量
在试验规定的最低转速和最低出口压力下，如果泵是变量式的，则应对最大排量值及要求的其他排量值(如最大排量的75％，50％和25％)，进行全部试验。
4)反向流动
如果泵的流动方式可以借助于变量机构来反向，则根据需要针对两种流动方向进行试验。
5)部分流量整体式补油泵
如果补油泵与主泵成整体，使功率输入无法分开，但补油泵仅向主泵的液压回路供给一部分流量而其余部分旁通或用于某些辅助用途如冷却循环等。此时，应测量并记录来自补油泵的流量。
马达测试加载系统由变频器系统、电力测功机系统、测量控制系统及控制软件、数据采集系统、联轴器及保护罩、被试件安装支架、平板及减振器、集装箱系统等组成；可模拟不同元件的各种工况，为被测元件提供加载力，测试元件性能。
1系统用途及说明
本系统主要用于液压系统及其零部件(液压泵、液压马达、控制阀等)的综合性能试验以及使用方自定义的研发试验，并负责控制外围其它设备，自动完成相应的测试循环和用户定义的测试循环。具有实时数据采集和试验结果处理功能，实现本技术要求所提出的全部试验要求或规范标准。
2系统设备选型及功能特点
1)电力测功机
交流电力测功机采用国产电力测功机专用电机，体积小，重量轻，噪音小，电机上加装扭矩法兰用于扭矩测量；电力测功机含风冷装置(风机)、旋转编码器及轴温监测系统，电机轴承选用进口轴承。
转速信号通过专用屏蔽电缆送往变频驱动柜及下位机，扭矩信号采用原装屏蔽电缆送往下位机控制系统，以形成闭环控制。与此同时该转速、扭矩值均在计算机单元存贮、显示、调节控制。
2)变频控制系统
本系统所选变频器矢量控制功能与传动要求相适应。矢量电流控制能快速地将电流以最短的采样时间接入到电机绕组中。转矩的相对高的动态上升率是高水平的闭环控制回路一个很好的基础。可以选择电流控制形式和U/f控制形式。U/f控制形式可以用于同步电机和异步电机的运行。电流控制形式用于带有或不带有速度检测的不同编码器的异步电机控制运行。
3)扭矩法兰
本系统所选扭矩法兰具有紧凑的外形和多种可选择的安装方式。不仅适用于实验室，也适用于工业环境中。供电和测量信号都采用非接触式传输方式，磨损低，使用时间长，并且无需任何维护。
采用以上结合附图描述的本发明的实施例的一种液压综合试验平台，利用虚拟仪器进行组态监控和试验数据采集。解决了现有技术中存在的问题。但本发明不局限于所描述的实施方式，在不脱离本发明的原理和精神的情况下这些对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压综合试验平台，其特征在于：包括：
动力源：将机械能转化为液压能，向整个液压综合试验平台提供动力；
油液过滤冷却系统：用于对液压综合试验平台内的液压油进行过滤和冷却；
油泵测试系统：包括开式泵测试系统和闭式泵测试系统，分别对开式泵和闭式泵进行测试；
阀类测试系统：用于对多种不同的液压阀进行测试；
马达测试加载系统：用于对马达提供加载和测试；
数据采集与监控系统：用于实时检测和采集液压综合试验平台中各液压元件及管路中的各项参数，数据采集与监控系统根据所采集的信号，调整各参量，并把调整后的控制信号输送到各液压元件，实现整个试验平台的自动测试与控制。
2.根据权利要求1所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述油液过滤冷却系统包括液压油箱组件，液压油箱组件包括吸油过滤器Ⅰ(1)、蝶阀(2)、油箱(3)、液位控制器(4)、空气滤清器(5)、挠性接头(6)、温度控制器(7)、回油过滤器(8)、吸油过滤器Ⅱ(9)和风冷却器(10)，其中吸油过滤器Ⅰ(1)、回油过滤器(8)安装在油箱(3)箱体内，液位控制器(4)、空气滤清器(5)、温度控制器(7)安装在油箱(3)上面板上，吸油过滤器Ⅱ(9)安装在油箱(3)箱体内，风冷却器(10)安装在油箱(3)侧面，吸油过滤器Ⅱ(9)和风冷却器(10)通过硬管相连，蝶阀(2)和挠性接头(6)依次安装在连接吸油过滤器Ⅰ(1)的吸油管道上。
3.根据权利要求1所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的开式泵测试系统包括两套开式泵组、两套马达测试模块、先导控制模块、多路阀模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件；所述闭式泵测试系统包括闭式泵组、一套马达测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件；所述阀类测试系统包括两套开式泵组、阀测试模块、进回油集成阀块、传感器采集模块、散热系统和液压油箱组件。
4.根据权利要求3所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的开式泵组包括变量柱塞泵Ⅰ(15)、电机(16)、转矩转速传感器(17)、联轴器(18)、板式溢流阀Ⅰ(19)、管式单向阀Ⅰ(20)、变量柱塞泵Ⅱ(21)、齿轮泵Ⅱ(22)、板式溢流阀Ⅱ(23)和电磁换向阀Ⅰ(24)，电机(16)通过联轴器(18)连接转矩转速传感器(17)，转矩转速传感器(17)通过联轴器(18)与变量柱塞泵Ⅰ(15)连接，电机(16)同时驱动变量柱塞泵Ⅱ(21)和齿轮泵Ⅱ(22)，变量柱塞泵Ⅰ(15)和变量柱塞泵Ⅱ(21)的出油口分别连接管式单向阀Ⅰ(20)，并汇集于主油路M，主油路M上安装板式溢流阀Ⅰ(19)，变量柱塞泵Ⅰ(15)和变量柱塞泵Ⅱ(21)的负载敏感感应油口汇集于负载敏感油路LS，负载敏感油路LS上安装电磁换向阀Ⅰ(24)，齿轮泵Ⅱ为先导油路LD供油，先导油路LD上安装板式溢流阀Ⅱ(23)。
5.根据权利要求3所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的闭式系统泵组包括闭式柱塞泵(11)、变频电机(12)、测功机Ⅰ(13)、齿轮泵Ⅰ(14)、转速转矩传感器(17)和联轴器(18)，闭式柱塞泵(11)内含有补油泵，补油泵与油箱(3)通过吸油管道相连，吸油管道上依次安装有吸油过滤器Ⅰ(1)、蝶阀(2)、压力传感器(30)和耐震压力表(28)，补油泵出口S连接有低压小流量模块SM04的P501口，低压小流量模块SM04的D201口连接闭式泵组的D201-1口，变频电机(12)通过联轴器(18)依次连接测功机Ⅰ(13)、转速转矩传感器(17)和闭式柱塞泵(11)，闭式泵组的TP-01口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的A301口，闭式泵组的P402口连接高压大流量SM01的P201口，高压大流量SM01的D101口连接马达测试装置的B301口。
6.根据权利要求3所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的多路阀模块包括先导控制模块(41)、负载敏感多路阀(42)、高压球阀(43)、板式溢流阀Ⅲ(44)、板式溢流阀Ⅳ(45)和调速阀(46)，先导控制模块(41)分别与两套负载敏感多路阀(42)相连，高压球阀(43)分别安装在2套负载敏感多路阀(42)的工作油口A1、B1、A2、B2处，板式溢流阀Ⅲ(44)、调速阀(46)安装在与D101-06油口相连的主进油管路上，板式溢流阀Ⅳ(45)安装在与D201-01口相连的负载敏感管路上，负载敏感多路阀(42)的A301口与马达测试模块的A301口相连，负载敏感多路阀(42)的B301口与马达测试模块的B301口相连，负载敏感多路阀(42)的A302口与马达测试模块的A302口相连，负载敏感多路阀(42)的B302口与马达测试模块的B302口相连。
7.根据权利要求3所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的进回油集成阀块包括进油阀块和回油阀块，所述进油阀块上设有比例溢流阀(25)、板式球阀(26)、电磁换向阀Ⅱ(27)和耐震压力表(28)，回油集成阀块为油泵测试系统、阀类测试系统和马达加载测试系统提供回油油路。
8.根据权利要求3所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的传感器采集模块包括高压大流量模块、高压小流量模块、低压大流量模块和低压小流量模块，其中高压大流量模块上设有快插接头Ⅰ(29)、高压压力传感器(30)、大流量计(31)和温度传感器(7)，高压小流量模块上设有快插接头Ⅱ(32)、高压压力传感器(30)、小流量计(34)和温度传感器(7)，低压大流量模块上设有快插接头Ⅰ(29)、低压压力传感器(33)、大流量计(31)和温度传感器(7)，低压小流量模块上设有快插接头Ⅲ(35)、低压压力传感器(33)、小流量计(34)和温度传感器(7)。
9.根据权利要求1所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的马达测试加载系统包括电机、测功机Ⅱ(50)、转矩转速传感器(17)和联轴器(18)，测功机Ⅱ(50)与被试马达(49)通过转速转矩传感器(17)和联轴器(18)相连。
10.根据权利要求1所述的一种液压综合试验平台，其特征在于：所述的液压综合试验平台还包括散热系统，散热系统包括吸油过滤器Ⅱ(9)和风冷却器(10)，吸油过滤器Ⅱ(9)安装在液压油箱内，通过管道与风冷却器(10)相连。
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