CN117267113A - 一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，包括T型台，T型台上可拆卸连接有被试泵，被试泵为双输入轴泵，被试泵一端输入轴通过第一传动部可拆卸连接有三相异步变频电机输出轴，被试泵另一端输入轴通过第二传动部可拆卸连接有加载系统的输出轴，被试泵开设有总进液口、总出液口、若干润滑油进液口，若干润滑油进液口共同可拆卸连通有润滑系统，总进液口可拆卸连通有辅助系统，总出液口可拆卸连通有三通口管接头，三通口管接头另外一端与加载系统可拆卸连通，三通口管接头第三端、加载系统均与辅助系统可拆卸连通。本发明能对柱塞泵内柱塞副特性和整泵性能进行同步测试，使得测试结果更能真实反映液压泵的实际工作特性。

Description

一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置

技术领域

本发明属于测试装置技术领域，尤其涉及一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置。

背景技术

在煤矿综合机械化采煤装备中，全世界的采煤工作面使用的高水基泵绝大部分是阀配流的卧式柱塞泵，柱塞副多采用盘根密封，且需要减速器减速，故造成泵的结构松散、体积大、重量大、噪声大，难以满足支架用液快速变化需求。因此，对高水基径向柱塞泵的研究成为热点，而对不同工况下高水基径向柱塞泵柱塞副特性以及整泵性能进行综合测试试验是其研究过程中必不可少的。

目前现有的液压泵特性测试装置大多以油介质轴向柱塞泵为研究对象，且其中的柱塞副特性测试装置大多通过简化或改制柱塞泵的结构，通过模拟柱塞泵运动，设计单柱塞或多柱塞试验台，进行局部的参数测量，虽然设计、加工简单易实现，但在功能上与实际柱塞泵差别较大，因此不能真实反映实际泵中存在的各种复杂的机构运行关系及各关键零部件的工作特性，测试结果存在一定的误差。且没有将柱塞副特性测试试验和整泵的性能测试试验同步进行，无法真正反映柱塞副工作特性与整泵性能之间的内在联系。

因此，需要设计一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，以解决上述问题，在尽量保持原有泵的结构形式的基础上，通过改造局部结构，在泵内部布置传感器，对柱塞泵内柱塞副特性和整泵的性能进行同步测试，进而为高水基径向柱塞泵的研究提供支持。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，包括T型台，所述T型台上可拆卸连接有被试泵，所述被试泵为双输入轴泵，所述被试泵一端输入轴通过第一传动部可拆卸连接有三相异步变频电机输出轴，所述被试泵另一端输入轴通过第二传动部可拆卸连接有加载系统的输出轴，所述被试泵开设有总进液口、总出液口、若干润滑油进液口，若干所述润滑油进液口共同可拆卸连通有润滑系统，所述总进液口可拆卸连通有辅助系统，所述总出液口可拆卸连通有三通口管接头，所述三通口管接头另外一端与所述加载系统可拆卸连通，所述三通口管接头第三端、所述加载系统均与所述辅助系统可拆卸连通，所述被试泵开设有测试观察部。

优选的，所述测试观察部包括开设在所述被试泵的泵壳上的若干透视窗口，所述透视窗口与所述被试泵的柱塞副缸套对应，所述被试泵的端盖开设有若干透视孔，所述透视孔与所述透视窗口一一对应。

优选的，所述柱塞副缸套包括第一缸套、第二缸套、第三缸套和若干原装缸套，所述第一缸套外侧壁开设有热电偶温度传感器安装孔，所述第二缸套外侧壁开设有微型压力传感器安装孔和引油孔，所述第三缸套外侧壁开设有电涡流位移传感器安装孔，所述原装缸套上安装有备用传感器。

优选的，所述第一传动部包括第一膜片联轴器，所述第一膜片联轴器一端与所述三相异步变频电机输出轴可拆卸连接，所述第一膜片联轴器另一端固定连接有第一转矩转速仪一端，所述第一转矩转速仪另一端固定连接有第二膜片联轴器一端，所述第二膜片联轴器另一端与所述被试泵一端输入轴可拆卸连接，所述第一转矩转速仪通过第一转矩转速仪底座与所述T型台可拆卸连接。

优选的，所述第二传动部包括第三膜片联轴器，所述第三膜片联轴器一端与所述被试泵另一端输入轴可拆卸连接，所述第三膜片联轴器另一端固定连接有第二转矩转速仪一端，所述第二转矩转速仪通过第二转矩转速仪底座与所述T型台可拆卸连接，所述第二转矩转速仪另一端固定连接有第四膜片联轴器一端，所述第四膜片联轴器另一端固定连接有超越离合器，所述超越离合器与所述加载系统的输出轴可拆卸连接。

优选的，所述加载系统包括加载马达，所述加载马达通过加载马达底座与所述T型台可拆卸连接，所述加载马达输出轴与所述超越离合器可拆卸连接，所述加载马达开设有进液口、出液口，所述进液口与所述三通口管接头可拆卸连通，所述出液口与所述辅助系统可拆卸连通。

优选的，所述润滑系统包括润滑系统泵站，所述润滑系统泵站底端与所述T型台可拆卸连接，所述润滑系统泵站出口端可拆卸连通有润滑油油路集成块，所述润滑油油路集成块与若干所述润滑油进液口可拆卸连通。

优选的，所述辅助系统包括乳化液箱，所述乳化液箱出口端可拆卸连通有离心泵入口端，所述离心泵出口端与所述总进液口可拆卸连通，所述三通口管接头第三端可拆卸连通有先导式比例溢流阀一端，所述先导式比例溢流阀另一端与所述乳化液箱可拆卸连通，所述乳化液箱开设有回液口，所述出液口与所述回液口可拆卸连通。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

1)本发明在尽量保持原有泵的结构形式的基础上，进行局部结构改造，通过在被试泵上设置测试观察部，使得测试结果更能真实反映实际泵的工作特性；

2)本发明对被试泵的整泵的性能和柱塞副特性进行同步测试，综合反映出柱塞副的实际工作特性，通过第一传动部、第二传动部获得被试泵的机械效率与容积效率，并进行不同压力、不同转速的综合试验，以此更能直观的反映柱塞副工作特性与整泵性能之间的内在联系；

3)本发明基于功率回收式设计，三相异步变频电机首先驱动被试泵旋转，产生高压高水基液，然后供给加载系统，进而驱动加载系统旋转，而加载系统的输出轴通过第二传动部与被试泵轴相联接，共同与三相异步变频电机驱动被试泵旋转，实现功率回收，节约资源；

4)本发明存在两套液压系统，高水基液压系统和润滑系统，两者各自独立工作却又相互依存，高水基介质可作为冷却液用于润滑系统中润滑油的冷却，以此实现整个液压系统的封闭循环。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明俯视图；

图2为本发明主视图；

图3为本发明被试泵轴测图；

图4为本发明被试泵泵壳剖视图；

图5为本发明第一缸套示意图；

图6为本发明第二缸套示意图；

图7为本发明第三缸套示意图；

图8为本发明液压系统管路图。

其中，1、T型台；2、润滑系统泵站；3、润滑油油路集成块；4、三相异步变频电机；5、电机底座；6、第一膜片联轴器；7、第一转矩转速仪底座；8、第一转矩转速仪；9、第二膜片联轴器；10、L型支座；11、第三膜片联轴器；12、第二转矩转速仪；13、第二转矩转速仪底座；14、第四膜片联轴器；15、超越离合器；16、加载马达；17、加载马达底座；18、流量计；19、先导式比例溢流阀；20、乳化液箱；21、离心泵；22、泵壳；23、端盖；24、透视孔；25、透视窗口；26、第一缸套；27、第二缸套；28、第三缸套；29、第一阶梯型配合面；30、第二阶梯型配合面；31、平面配合面；32、热电偶温度传感器安装孔；33、微型压力传感器安装孔；34、引油孔；35、电涡流位移传感器安装孔；36、第一吸液管；37、第二吸液管；38、供液总管；39、回液管；40、供液管；41、总进液口；42、总出液口；43、润滑油进液口；44、排液管；45、三通口管接头；46、高压管；47、进液管；48、出液管；49、被试泵；50、进液口；51、出液口；52、回液口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-图8，本发明提供一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，包括T型台1，T型台1上可拆卸连接有被试泵49，被试泵49为双输入轴泵，被试泵49一端输入轴通过第一传动部可拆卸连接有三相异步变频电机4输出轴，被试泵49另一端输入轴通过第二传动部可拆卸连接有加载系统的输出轴，被试泵49开设有总进液口41、总出液口42、若干润滑油进液口43，若干润滑油进液口43共同可拆卸连通有润滑系统，总进液口41可拆卸连通有辅助系统，总出液口42可拆卸连通有三通口管接头45，三通口管接头45另外一端与加载系统可拆卸连通，三通口管接头45第三端、加载系统均与辅助系统可拆卸连通，被试泵49开设有测试观察部。

T型台1固定连接有L型支座10，被试泵49可拆卸安装在L型支座10上，T型台1上还固定连接有电机底座5，三相异步变频电机4可拆卸安装在电机底座5上。

进一步优化方案，测试观察部包括开设在被试泵49的泵壳22上的若干透视窗口25，透视窗口25与被试泵49的柱塞副缸套对应，被试泵49的端盖23开设有若干透视孔24，透视孔24与透视窗口25一一对应。

泵壳22与端盖23通过第一阶梯型配合面29、第二阶梯型配合面30及端盖23上的径向密封装置实现高水基液环形流道的密封，通过平面配合面31及端盖23上的平面密封装置实现润滑油腔的密封。

进一步优化方案，柱塞副缸套包括第一缸套26、第二缸套27、第三缸套28和若干原装缸套，第一缸套26外侧壁开设有热电偶温度传感器安装孔32，第二缸套27外侧壁开设有微型压力传感器安装孔33和引油孔34，第三缸套28外侧壁开设有电涡流位移传感器安装孔35，原装缸套上安装有备用传感器。

进一步的，原装缸套上还可以根据实际的测量需要更换安装相应的传感器。

以上三类传感器安装孔均在各自缸套三个方向的不同位置。且各缸套在传感器安装方向上都切削为平面，以方便传感器的安装，并容纳传感器的体积。

由于径向柱塞泵各柱塞的工作原理均相同，为一次性获取柱塞副油膜的温度、压力及膜厚特征，基于缸套上传感器安装位置限制及传感器出线方便等因素，故选择在第一缸套26、第二缸套27、第三缸套28上分别进行三类传感器的安装。

在第一缸套26表面上加工有三个热电偶温度传感器安装孔32，由于热量传递的连续性以及第一缸套26材料的高导热性，第一缸套26内侧局部位置和油膜的温度近乎一致，同时为了使油膜尽量保持完整，对于油膜温度采取非接触式测量，即在第一缸套26上热电偶温度传感器安装孔32不打穿，形成一个安装盲孔。同时在温度传感器热电偶探针和盲孔之间的间隙内填满环氧树脂。

在第二缸套27表面加工有三个微型压力传感器安装孔33，每个微型压力传感器安装孔33中心加工有引油孔34，由于压力引起的压电陶瓷形变量极小，且为了确保测试精度，需要压力直接作用于传感器表面，所以需采用直接测量的方式。

在第三缸套28表面加工有三个电涡流位移传感器安装孔35。

以上三类传感器安装孔均在各自缸套周向三个不同的方向上，并且可根据不同的柱塞副配合长度，在轴向方向上设定合适的安装孔中心距。三个测压点分布如下：一测点靠近柱塞行程的下止点，一测点靠近柱塞行程的上止点，另一测点则位于上述两测点的中部。传感器可以根据其体积大小，可以先安装在柱塞副缸套上之后，再整体安装到泵壳22上；也可以在柱塞副缸套安装到泵壳22之后，再进行传感器的安装，此时，为便于传感器的安装，传感器的出线设计为航插出线。

进一步优化方案，第一传动部包括第一膜片联轴器6，第一膜片联轴器6一端与三相异步变频电机4输出轴可拆卸连接，第一膜片联轴器6另一端固定连接有第一转矩转速仪8一端，第一转矩转速仪8另一端固定连接有第二膜片联轴器9一端，第二膜片联轴器9另一端与被试泵49一端输入轴可拆卸连接，第一转矩转速仪8通过第一转矩转速仪底座7与T型台1可拆卸连接。

进一步优化方案，第二传动部包括第三膜片联轴器11，第三膜片联轴器11一端与被试泵49另一端输入轴可拆卸连接，第三膜片联轴器11另一端固定连接有第二转矩转速仪12一端，第二转矩转速仪12通过第二转矩转速仪底座13与T型台1可拆卸连接，第二转矩转速仪12另一端固定连接有第四膜片联轴器14一端，第四膜片联轴器14另一端固定连接有超越离合器15，超越离合器15与加载系统的输出轴可拆卸连接。

进一步优化方案，加载系统包括加载马达16，加载马达16通过加载马达底座17与T型台1可拆卸连接，加载马达16输出轴与超越离合器15可拆卸连接，加载马达16开设有进液口50、出液口51，进液口50与三通口管接头45可拆卸连通，出液口51与辅助系统可拆卸连通。

进一步优化方案，润滑系统包括润滑系统泵站2，润滑系统泵站2底端与T型台1可拆卸连接，润滑系统泵站2出口端可拆卸连通有润滑油油路集成块3，润滑油油路集成块3与若干润滑油进液口43可拆卸连通。

润滑系统泵站2由润滑泵、溢流阀、过滤器、冷却器、单向阀等组成，本发明中润滑油进液口43的数量优选为五个，润滑系统泵站2通过供液总管38与润滑油油路集成块3连通，润滑油油路集成块3通过五根供液管40与五个润滑油进液口43连通，润滑系统泵站2通过回液管39与被试泵49连通，润滑系统泵站2、供液总管38、润滑油油路集成块3、供液管40、被试泵49、回液管39、润滑系统泵站2形成闭合回路。

进一步优化方案，辅助系统包括乳化液箱20，乳化液箱20出口端可拆卸连通有离心泵21入口端，离心泵21出口端与总进液口41可拆卸连通，三通口管接头45第三端可拆卸连通有先导式比例溢流阀19一端，先导式比例溢流阀19另一端与乳化液箱20可拆卸连通，乳化液箱20开设有回液口52，出液口51与回液口52可拆卸连通。

乳化液箱20通过第一吸液管36与离心泵21进口端连通，离心泵21出口端通过第二吸液管37与总进液口41连通，总出液口42通过排液管44与三通口管接头45连通，排液管44与三通口管接头45之间设置有流量计18，三通口管接头45另一端通过进液管47与加载马达16的进液口50连通，加载马达16的出液口51通过出液管48与回液口52连通，三通口管接头45第三端通过高压管46与先导式比例溢流阀19连通。

本发明的工作过程如下：

由PLC控制三相异步变频电机4转动，进而驱动被试泵49旋转，产生高压高水基液，高压高水基液经液压管道输入到加载马达16，进而驱动加载马达16旋转，而加载马达16的输出轴通过第三膜片联轴器11、第四膜片联轴器14、超越离合器15与被试泵49的泵轴相连接，故此时加载马达16与三相异步变频电机4一起驱动被试泵49旋转，实现功率回收。为了防止被试泵49吸空，在总进液口41加装离心泵21，提供低压高水基液。润滑系统泵站2通过润滑油油路集成块3、供液管40为被试泵49提供低压润滑油，保证被试泵49各主要摩擦副的润滑，防止造成摩擦磨损；整个综合性能测试试验装置存在两套液压系统，分别是高水基液压系统和润滑系统，两者各自独立工作却又相互依存，高水基介质可作为冷却液用于润滑系统泵站2中润滑油的冷却，以此实现整个液压系统的封闭循环。

在被试泵49与加载马达16之间安装有第三膜片联轴器11、第四膜片联轴器14、超越离合器15，以防止三相异步变频电机4带动被试泵49旋转时，同时带动加载马达16一起旋转，以此降低加载马达16的磨损，并减小三相异步变频电机4的启动负载。在被试泵49、加载马达16之间，未使用齿轮加速装置，传动比为1。当三相异步变频电机4的转速低于加载马达16的转速时，超越离合器15为结合状态，此时加载马达16驱动被试泵49旋转，可以实现功率回收。反之，当加载马达16的转速低于三相异步变频电机4的转速时，超越离合器15为超越状态，加载马达16便会空转，系统的压力无法建立。故要想实现功率回收必须满足流量匹配条件。本试验装置采用先导式比例溢流阀19和加载马达16组合实现系统的加载，选择合适排量的加载马达16与被试泵49实现流量匹配，确保系统有多余的流量从先导式比例溢流阀19流出，保证先导式比例溢流阀19的正常工作，进而实现系统的压力加载与功率回收。同时三相异步变频电机4可补偿因泄漏、摩擦等引起的能量损耗。

综合性能测试试验装置在对被试泵49进行试验时，可通过三相异步变频电机4调节被试泵49的转速，通过先导式比例溢流阀19来控制系统的工作压力，以此实现不同压力、不同转速的试验。并对柱塞泵内柱塞副特性和整泵的性能进行同步测试，通过温度、压力、膜厚三类传感器综合反映出柱塞副的实际工作特性，通过第一转矩转速仪8、第二转矩转速仪12获得被试泵49的机械效率，通过流量计18获得被试泵49的容积效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，包括T型台(1)，所述T型台(1)上可拆卸连接有被试泵(49)，所述被试泵(49)为双输入轴泵，所述被试泵(49)一端输入轴通过第一传动部可拆卸连接有三相异步变频电机(4)的输出轴，所述被试泵(49)另一端输入轴通过第二传动部可拆卸连接有加载系统的输出轴，所述被试泵(49)开设有总进液口(41)、总出液口(42)、若干润滑油进液口(43)，若干所述润滑油进液口(43)共同可拆卸连通有润滑系统，所述总进液口(41)可拆卸连通有辅助系统，所述总出液口(42)可拆卸连通有三通口管接头(45)，所述三通口管接头(45)另外一端与所述加载系统可拆卸连通，所述三通口管接头(45)第三端、所述加载系统均与所述辅助系统可拆卸连通，所述被试泵(49)开设有测试观察部。

2.根据权利要求1所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述测试观察部包括开设在所述被试泵(49)的泵壳(22)上的若干透视窗口(25)，所述透视窗口(25)与所述被试泵(49)的柱塞副缸套对应，所述被试泵(49)的端盖(23)开设有若干透视孔(24)，所述透视孔(24)与所述透视窗口(25)一一对应。

3.根据权利要求2所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述柱塞副缸套包括第一缸套(26)、第二缸套(27)、第三缸套(28)和若干原装缸套，所述第一缸套(26)外侧壁开设有热电偶温度传感器安装孔(32)，所述第二缸套(27)外侧壁开设有微型压力传感器安装孔(33)和引油孔(34)，所述第三缸套(28)外侧壁开设有电涡流位移传感器安装孔(35)，所述原装缸套上安装有备用传感器。

4.根据权利要求1所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述第一传动部包括第一膜片联轴器(6)，所述第一膜片联轴器(6)一端与所述三相异步变频电机(4)输出轴可拆卸连接，所述第一膜片联轴器(6)另一端固定连接有第一转矩转速仪(8)一端，所述第一转矩转速仪(8)另一端固定连接有第二膜片联轴器(9)一端，所述第二膜片联轴器(9)另一端与所述被试泵(49)一端输入轴可拆卸连接，所述第一转矩转速仪(8)通过第一转矩转速仪底座(7)与所述T型台(1)可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述第二传动部包括第三膜片联轴器(11)，所述第三膜片联轴器(11)一端与所述被试泵(49)另一端输入轴可拆卸连接，所述第三膜片联轴器(11)另一端固定连接有第二转矩转速仪(12)一端，所述第二转矩转速仪(12)通过第二转矩转速仪底座(13)与所述T型台(1)可拆卸连接，所述第二转矩转速仪(12)另一端固定连接有第四膜片联轴器(14)一端，所述第四膜片联轴器(14)另一端固定连接有超越离合器(15)，所述超越离合器(15)与所述加载系统的输出轴可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述加载系统包括加载马达(16)，所述加载马达(16)通过加载马达底座(17)与所述T型台(1)可拆卸连接，所述加载马达(16)输出轴与所述超越离合器(15)可拆卸连接，所述加载马达(16)开设有进液口(50)、出液口(51)，所述进液口(50)与所述三通口管接头(45)可拆卸连通，所述出液口(51)与所述辅助系统可拆卸连通。

7.根据权利要求1所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述润滑系统包括润滑系统泵站(2)，所述润滑系统泵站(2)底端与所述T型台(1)可拆卸连接，所述润滑系统泵站(2)出口端可拆卸连通有润滑油油路集成块(3)，所述润滑油油路集成块(3)与若干所述润滑油进液口(43)可拆卸连通。

8.根据权利要求6所述的一种高水基径向柱塞泵综合性能测试试验装置，其特征在于，所述辅助系统包括乳化液箱(20)，所述乳化液箱(20)出口端可拆卸连通有离心泵(21)入口端，所述离心泵(21)出口端与所述总进液口(41)可拆卸连通，所述三通口管接头(45)第三端可拆卸连通有先导式比例溢流阀(19)一端，所述先导式比例溢流阀(19)另一端与所述乳化液箱(20)可拆卸连通，所述乳化液箱(20)开设有回液口(52)，所述出液口(51)与所述回液口(52)可拆卸连通。