CN115823064B - 一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，属于液压马达性能测试技术领域。该测试系统包括被测马达、加载马达、冲洗系统、节流加载和功率回收加载系统及检测装置。该测试系统可在低转速下采用节流加载，提高最低稳定转速的测试精度，在高转速下采用功率回收加载，减小装机功率和系统发热。两种加载模式通过二位三通换向阀进行快速切换。该测试系统的测试范围广，可满足不同排量规格不同转速范围下的内曲线液压马达的性能测试。

Description

一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统

技术领域

本发明属于液压马达性能测试技术领域，特别涉及一种低速大扭矩液压马达宽转速范围下的性能测试。

背景技术

内曲线液压马达是一种径向柱塞式的低速大扭矩液压马达，具有低转速、大转矩、高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于各种大型装备的旋转驱动。其性能直接影响整个应用系统工作性能，在主机厂装机前、系统故障诊断及维修中均需要对内曲线马达进行全面的性能检测。

内曲线液压马达的性能测试方法根据加载方式的不同可以分为节流加载和功率回收加载两种。节流加载方式结构简单，直接通过调节阀的开度即可改变液压马达的负载大小，但是试验系统温升快，经济性较差。内曲线液压马达单位压力下的输出扭矩大，因而在高速下的所需的加载功率也很大，造成加载元件失效。

液压功率回收加载方式可以使加载马达中输出的高压油重新流入被试马达中进行加载，减小系统能量耗散，且不需要附加的机械或电气元件，经济性较好。但是存在低速下试验转速不稳定的问题。内曲线马达最低稳定转速通常在1r/min以下，此时液压功率回收加载方式下难以测得准确的最低稳定转速。

因此，现有的测试方法无法经济有效地测试内曲线液压马达宽转速范围下的各项性能。

发明内容

本发明针对目前内曲线液压马达性能测试方法目前存在的问题，提出一种基于节流加载和液压功率回收加载的宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试方法。两种加载方式集成在一个液压系统中，通过换向阀的调节快速调整加载方式，无需调整试验台架，在降低内曲线液压马达高速性能测试所需成本的同时提高低速稳定性的测试精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，包括被测马达、加载马达、冲洗系统、节流加载和功率回收加载系统及检测装置；

所述检测装置包含转速转矩仪，所述被测马达和加载马达通过联轴器分别与转速转矩仪相连；

所述被测马达的旋转方向通过三位四通换向阀和换向阀组来调节，所述被测马达的被压通过被压阀调节；被压阀一端与三位四通换向阀的出口相连，另一端连接到油箱；所述加载马达的进出油口连接到换向阀组；

所述冲洗系统包括冲洗泵、冲洗泵溢流阀和节流阀；所述冲洗泵和节流阀串联，所述节流阀通过两个快换接头分别与被测马达和加载马达的冲洗油口相连，所述冲洗泵溢流阀一端连接冲洗泵的一端，冲洗泵溢流阀的另一端和冲洗泵的另一端均连接油箱；

所述节流加载和功率回收加载系统包括补油泵、补油泵溢流阀、加载溢流阀、主泵溢流阀、二位三通换向阀和主泵；所述补油泵溢流阀一端连接补油泵的一端，补油泵溢流阀的另一端和补油泵的另一端均连接油箱；所述主泵溢流阀一端与主泵一端连接，主泵溢流阀的另一端和主泵的另一端均连接油箱，所述补油泵和加载溢流阀均连接二位三通换向阀，所述二位三通换向阀和主泵连接换向阀组；所述节流加载和功率回收加载系统根据加载马达转速的不同选择节流加载或功率回收加载，两种加载模式通过二位三通换向阀进行切换。

进一步地，被测马达和加载马达可以为相同排量，也可以为不同排量。

进一步地，所述检测装置还包含流量测量装置、压力测量装置、温度测量装置，分别用来检测测试系统中格管路的流量、压力和温度

进一步地，所述换向阀组为桥式整理回路。

进一步地，所述补油泵并联有高压定量泵，高压定量泵一端连接在补油泵和二位三通换向阀之间的管路，另一端连接到油箱。

进一步地，所述被测马达和加载马达均具有泄油油路，分别通过第一泄漏口单向阀和第二泄漏口单向阀连接到油箱。

进一步地，所述节流加载用于测试被测马达的最低稳定转速，所述功率回收加载用于测试被测马达的最高稳定转速。

本发明的有益效果：

本发明提供的内曲线液压马达宽转速范围下的性能测试系统，在低转速下，马达的功率较低，采用节流加载方式测试马达低速下的各项性能。此时二位三通阀位于左位，连通加载马达的出口和加载溢流阀，此时系统压力通过加载溢流阀调节，系统流量通过调节补油泵的排量来调节。在高转速下，采用液压功率回收加载方式，此时二位三通阀位于右位，连通加载马达的出口和被测马达的入口，系统压力通过补油泵并联溢流阀调节，系统流量通过主泵排量调节。该测试系统既具有节流加载下的流量稳定性，测得内曲线液压马达的最低稳定转速和相关性能参数，又具有功率回收加载下优良的节能特性，减少系统中能量消耗带来的温升，提高测试精度。因而能够满足不同排量内曲线液压马达宽转速范围下压力、流量、温度、效率、转速转矩脉动等性能测试的要求。

附图说明

图1为宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统液压原理图。

图中，1、油箱；2、油箱液位计；3、油箱温度计；4、空气过滤器；5、风冷却器；6.1、第一低压过滤器；6.2、第二低压过滤器；7、冲洗泵；8、冲洗泵电机；9、补油泵；10、补油泵电机；11、高压定量泵；12、高压定量泵电机；13、主泵；14、主泵电机；15、冲洗泵溢流阀；16、冲洗泵单向阀；17、补油泵溢流阀；18、补油泵单向阀；19、高压定量泵单向阀；20、加载溢流阀；21、主泵溢流阀；22、被压阀；23.1、第一压力表；23.2、第二压力表；23.3、第三压力表；23.4、第四压力表；24、节流阀；25、三位四通换向阀；26、二位三通换向阀；27.1、第一快换接头；27.2、第二快换接头；28.1、第一大量程流量计；28.2、第二大量程流量计；29.1、第一小量程流量计；29.2、第二小量程流量计；30、第一球阀；31、第二球阀；32、泄漏口大量程流量计；33、泄漏口小量程流量计；34、第三球阀；35.1、第一温度传感器；35.2、第二温度传感器；35.3、第三温度传感器；35.4、第四温度传感器；35.5、第五温度传感器；36.1、第一压力传感器；36.2、第二压力传感器；36.3、第三压力传感器；36.4、第四压力传感器；36.5、第五压力传感器；37、转速转矩仪；38、换向阀组；39.1、第一泄漏口单向阀；39.2、第二泄漏口单向阀；40、被测马达；41、加载马达。

具体实施方式

下面结合附图与实例对本发明进行进一步说明：

如图1所示，本发明提供了一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，包括被测马达40、加载马达41、冲洗系统、节流加载和功率回收加载系统及检测装置；

所述被测马达40和加载马达41通过联轴器分别与转速转矩仪37相连；

所述检测装置包括转速转矩仪37、流量测量装置、压力测量装置、温度测量装置，分别用来检测转速转矩、流量、压力、温度。

所述流量测量装置包括第一大量程流量计28.1、第二大量程流量计28.2、第一小量程流量计29.1、第二小量程流量计29.2、泄漏口大量程流量计32、泄漏口小量程流量计33；

所述压力测量装置包括第一压力表23.1、第二压力表23.2、第三压力表23.3、第四压力表23.4、第一压力传感器36.1、第二压力传感器36.2、第三压力传感器36.3、第四压力传感器36.4、第五压力传感器36.5；

所述温度测量装置包括油箱温度计3、第一温度传感器35.1、第二温度传感器35.2、第三温度传感器35.3、第四温度传感器35.4、第五温度传感器35.5；

被测马达40和加载马达41可以为相同排量，也可以为不同排量；所述被测马达40的旋转方向通过三位四通换向阀25和换向阀组38来调节，所述换向阀组38为桥式整理回路，所述被测马达的被压通过被压阀22调节，所述被压阀22的一端与三位四通换向阀25的出口相连，连接的管路上安装有第一压力表23.1，三位四通换向阀25通过第二小量程流量计29.2和第二大量程流量计28.2连通至被测马达40的出油口，第二小量程流量计29.2并联有一个第二球阀31，第二大量程流量计28.2和被测马达40的出油口之间的管路上安装有第二温度传感器35.2和第二压力传感器36.2，被压阀22的另一端与第一低压过滤器6.1相连，所述第一低压过滤器6.1为回油过滤器，通过风冷却器5连接到油箱1。

所述冲洗系统包括冲洗泵电机8、冲洗泵7、冲洗泵溢流阀15、冲洗泵单向阀16、节流阀24、第一快换接头27.1和第二快换接头27.2；

所述冲洗泵7为叶片泵，其上安装有洗泵电机8，冲洗泵7通过冲洗泵单向阀16和节流阀24串联，冲洗泵单向阀16和节流阀24之间的管路上安装有第二压力表23.2，所述冲洗泵溢流阀15与冲洗泵7并联，所述节流阀24末端具有第一快换接头27.1和第二快换接头27.2，所述第一快换接头27.1与被测马达40的冲洗油口相连，所述第二快换接头27.2和加载马达41的冲洗油口相连。

所述节流加载和功率回收加载系统包括补油泵电机10、补油泵9、补油泵单向阀18、补油泵溢流阀17、加载溢流阀20、主泵溢流阀21、二位三通换向阀26、主泵13和主泵电机14；

所述补油泵9为高压变量泵，其上安装有补油泵电机10，所述补油泵溢流阀17一端连接补油泵9，另一端通过第一低压过滤器6.1连接油箱1，补油泵9并联有高压定量泵11，其上安装有高压定量泵电机12，高压定量泵11的管路上安装有高压定量泵单向阀19，所述二位三通换向阀26一端通过换向阀组38连通加载马达41出油口，另一端通过三位四通换向阀25、第一大量程流量计28.1、第一小量程流量计29.1连通被测马达40进油口，第一小量程流量计29.1并联有一个第一球阀30，第一小量程流量计29.1与被测马达40进油口之间的管路上安装有第三温度传感器35.3和第三压力传感器36.3；二位三通换向阀26和三位四通换向阀25之间的管路上安装有第三压力表23.3，补油泵9一端通过补油泵单向阀18连接至二位三通换向阀26和三位四通换向阀25之间的管路，另一端通过第二低压过滤器6.2连接至油箱1。

所述主泵13为变量泵，其上安装有主泵电机14，所述主泵溢流阀21一端与主泵13连接，另一端通过第一低压过滤器6.1和风冷却器5连接至油箱1；主泵13的一端通过换向阀组38连接加载马达41，另一端通过第二低压过滤器6.2连接至油箱1。换向阀组38和加载马达41的进出油口管路上安装分别有第四温度传感器35.4、第四压力传感器36.4、第五温度传感器35.5、第五压力传感器36.5。所述加载溢流阀20一端连接二位三通换向阀26，之间的管路上安装有第四压力表23.4，加载溢流阀20另一端通过第一低压过滤器6.1连接到油箱1。

所述油箱1上安装有油箱液位计2、油箱温度计、空气过滤器4、风冷却器5、第一低压过滤器6.1和第二低压过滤器6.2。风冷却器5安装在油箱1与第一低压过滤器6.1之间，所述第一低压过滤器6.1连接被压阀22、冲洗泵溢流阀15、补油泵溢流阀17、加载溢流阀20和主泵溢流阀21；所述第二低压过滤器6.2连接冲洗泵7、补油泵9、高压定量泵11和主泵13；

所述被测马达40和加载马达41均具有泄油油路，被测马达40通过泄漏口大量程流量计32、泄漏口小量程流量计33、第一泄漏口单向阀39.1、第一低压过滤器6.1和风冷却器5连接至油箱1；所述泄漏口小量程流量计33并联有第三球阀34，被测马达40和泄漏口大量程流量计32之间的管路上安装有第一温度传感器35.1和第一压力传感器36.1；加载马达41通过第二泄漏口单向阀39.2、第一低压过滤器6.1和风冷却器5连接至油箱1。

本发明提供的内曲线液压马达宽转速范围下的性能测试系统，在低转速下，马达的功率较低，采用节流加载方式测试马达低速下的各项性能。此时二位三通阀位于左位，连通加载马达的出口和加载溢流阀，此时系统压力通过加载溢流阀调节，系统流量通过调节补油泵的排量来调节。在高转速下，采用液压功率回收加载方式，此时二位三通阀位于右位，连通加载马达的出口和被测马达的入口，系统压力通过补油泵并联溢流阀调节，系统流量通过主泵排量调节。该测试系统既具有节流加载下的流量稳定性，测得内曲线液压马达的最低稳定转速和相关性能参数，又具有功率回收加载下优良的节能特性，减少系统中能量消耗带来的温升，提高测试精度。因而能够满足不同排量内曲线液压马达宽转速范围下压力、流量、温度、效率、转速转矩脉动等性能测试的要求。

在低转速下，流量较小，关闭与小量程流量计并联的球阀，此时流量值从小量程流量计读出；在高转速下，流量较大，打开与小量程流量计并联的球阀，使其旁通，此时流量值从大量程流量计中读出。

本发明提供的测试系统包含以下四个功能，下面分别进行介绍：

(1)节流加载功能

在试验转速较低的情况下，流量较小，为使被测马达40获得稳定的输入流量，测试其最低稳定转速，采用节流加载方式。此时二位三通换向阀26切换到右位，连通加载马达41的出口和加载溢流阀20。通过调节溢流阀的压力来调节系统加载压力。此时补油泵9给被测马达供油，补油泵溢流阀17功能为安全阀。由于流量小，压力等级高，补油泵可选用较小功率电机驱动。主泵13起增压作用，压力等级低，可选用较小功率电机驱动。换向阀组38保证加载马达41输入低压油，输出高压油，在泵工况下进行工作。

为了保证被测马达40输入流量的稳定，可在补油泵的出口并联蓄能器，减小流量脉动。

(2)功率回收加载功能

在试验转速较高的情况下，流量较大，此时若采用节流加载则系统内的加载功率均以热量的形式耗散，加载溢流阀温升较大，会对元件及系统造成损害。因此采用液压功率回收的加载方式，测试被测马达40的最高稳定转速。此时二位三通换向阀26切换到左位，连通加载马达41的出口和被测马达40的入口。此时加载马达41输出的高压油重新进入被测马达40中，驱动被测马达运转。此时补油泵溢流阀17调节系统压力，补油泵9起补油作用。主泵13提供马达运转所需的主要流量，通过调节主泵排量来调节系统流量，从而调节马达测试转速。主泵溢流阀21通过调节主泵出口压力来补偿系统中的压力损失。在该实例中，主泵的输出流量大，但压力等级较低，补油泵的压力等级高，输出流量小，因此两个泵的驱动电机所需功率都相对较小，可以减小装机功率，起到节能减排的作用。

(3)冲洗功能

本功能是为了对内曲线马达壳体进行冷却，带走马达工作中产生的杂质。冲洗泵7为叶片泵，提供冲洗流量，冲洗泵溢流阀15调节冲洗油路的压力，节流阀24调节冲洗流量。冲洗油路同时连接被测马达和对扭马达，对于有内置刹车功能的内曲线液压马达，冲洗油路也可提供刹车开启所需压力油。冲洗后的油液从马达泄漏口流向第一低压过滤器6.1和风冷却器5，对油液进行过滤和冷却。泄油油路上的第一泄漏口单向阀39.1、第二泄漏口单向阀39.2的作用是防止泄漏油倒灌。

(4)性能参数检测功能

系统中的流量传感器、压力传感器、温度传感器、转速转矩仪的输出信号通过NI信号采集模块进行采集，通过PLC进行信号处理，然后发送给上位机，上位机通过人机交互界面进行性能参数展示。

在此实例中，由于在低速和高速工况下被测马达的进出口流量及泄漏口流量不同，因此在进出油路及泄漏油路上均有两个不同量程的流量传感器。其中小量程传感器与球阀并联，在低速工况下，球阀关闭，液压油流过两个量程的传感器，但只从小量程流量传感器上读取流量；在高速工况下，球阀打开，液压油只从大量程流量传感器流过，小量程流量传感器被旁通，流量数据从小量程流量传感器读出。

综上，本发明实例提供了一种基于节流加载和液压功率回收加载的宽转速范围下内曲线液压马达性能测试系统。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，包括被测马达(40)、加载马达(41)、冲洗系统、节流加载和功率回收加载系统及检测装置；

所述检测装置包含转速转矩仪(37)，所述被测马达(40)和加载马达(41)通过联轴器分别与转速转矩仪(37)相连；

所述被测马达(40)的旋转方向通过三位四通换向阀(25)和换向阀组(38)来调节，所述被测马达的被压通过被压阀(22)调节；被压阀(22)一端与三位四通换向阀(25)的出口相连，另一端连接到油箱(1)；所述加载马达(41)的进出油口连接到换向阀组(38)；

所述冲洗系统包括冲洗泵(7)、冲洗泵溢流阀(15)和节流阀(24)；所述冲洗泵(7)和节流阀(24)串联，所述节流阀(24)通过两个快换接头分别与被测马达(40)和加载马达(41)的冲洗油口相连，所述冲洗泵溢流阀(15)一端连接冲洗泵(7)的一端，冲洗泵溢流阀(15)的另一端和冲洗泵(7)的另一端均连接油箱(1)；

所述节流加载和功率回收加载系统包括补油泵(9)、补油泵溢流阀(17)、加载溢流阀(20)、主泵溢流阀(21)、二位三通换向阀(26)和主泵(13)；所述补油泵溢流阀(17)一端连接补油泵(9)的一端，补油泵溢流阀(17)的另一端和补油泵(9)的另一端均连接油箱(1)；所述主泵溢流阀(21)一端与主泵(13)一端连接，主泵溢流阀(21)的另一端和主泵(13)的另一端均连接油箱(1)，所述补油泵(9)和加载溢流阀(20)均连接二位三通换向阀(26)，所述二位三通换向阀(26)和主泵(13)连接换向阀组(38)；所述节流加载和功率回收加载系统根据加载马达(41)转速的不同选择节流加载或功率回收加载，两种加载模式通过二位三通换向阀(26)进行切换。

2.根据权利要求1所述的一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，被测马达和加载马达可以为相同排量，也可以为不同排量。

3.根据权利要求1所述的一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，所述检测装置还包含流量测量装置、压力测量装置、温度测量装置，分别用来检测测试系统中格管路的流量、压力和温度。

4.根据权利要求1所述的一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，所述换向阀组(38)为桥式整理回路。

5.根据权利要求1所述的一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，所述补油泵(9)并联有高压定量泵(11)，高压定量泵(11)一端连接在补油泵(9)和二位三通换向阀(26)之间的管路，另一端连接到油箱(1)。

6.根据权利要求1所述的一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，所述被测马达(40)和加载马达(41)均具有泄油油路，分别通过第一泄漏口单向阀(39.1)和第二泄漏口单向阀(39.2)连接到油箱(1)。

7.根据权利要求1所述的一种宽转速范围下的内曲线液压马达性能测试系统，其特征在于，所述节流加载用于测试被测马达(40)的最低稳定转速，所述功率回收加载用于测试被测马达(40)的最高稳定转速。