CN203702734U - 用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，包括一液压泵、第一换向阀、增压元件和液压马达；其中，液压泵自油源泵取油液并提供试验用压力油液；第一换向阀设置在液压泵的下游侧，以切换压力油液输出至压力模拟支路或回转模拟支路；增压元件设置在压力模拟支路，用于根据压力油液输出高压油液至中央回转接头的测试油路；液压马达设置在回转模拟支路，用于根据压力油液输出旋转驱动力至中央回转接头的转动部件。本方案针对试验所用动力源的集成化、单一化处理，降低了元件成本，并可减少能源消耗；同时，能够可靠地实现回转运动的无极调速，可适应快速启动、制动、频繁换向等操作。

Description

用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置

技术领域

本实用新型涉及液压元件的性能测试技术领域，具体涉及一种用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置。

背景技术

众所周知，中央回转接头大多用于上、下车相对回转的工程机械。例如，挖掘机，挖掘机整车分为上车和下车两个部分，下车液压系统和上车液压系统共用一个泵站，其所需的油液需要自上车通过管路进行连接；中央回转接头的壳体和芯轴之间可以相对转动，从而能够确保必要的连接管路不产生任何扭转，满足上、下车液压系统共用一个泵站的功能需要。

显然，对于上、下车相对回转的液控工程机械而言，作为核心部件的中央回转接头，其可靠性和稳定性以及反应产品性能的各类参数要求尤为重要。中央回转接头内部不同油道之间相互独立，壳体部分和芯轴部分的制造精度直接影响到不同油道之间的密封性能，因此，中央回转接头的密封实验是不可缺少的。此外，运转时的扭转力矩是回转接头设计时的关键参数，力矩的实时测量同样是很重要的。

现有技术中，中央回转接头的性能测试装置大多采用电机与减速机配合带动回转接头模拟实现回转运动，同时利用高压泵模拟不同工况载荷提供高压油液。然而，受其自身工作原理的限制，需采用变频电机和变频器实现调速功能，但当电机实际转速偏离额定转速过大时，会产生大量热量，大大降低能源利用率，同时长期如此会影响电机的使用寿命；另外，电机起动较不平稳，且有换向冲击，无法进行快速起动、制动和频繁换向的试验操作。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有中央回转接头的性能试验技术进行优化设计，在有效利用能源、降低配置成本的基础上，大大提高试验操作的运动平稳可靠性。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，以通过系统配置优化克服现有技术存在的上述缺陷。

本实用新型提供的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，包括一液压泵、第一换向阀、增压元件和液压马达；其中，所述液压泵自油源泵取油液并提供试验用压力油液；所述第一换向阀设置在所述液压泵的下游侧，以切换所述压力油液输出至压力模拟支路或回转模拟支路；所述增压元件设置在压力模拟支路，用于根据所述压力油液输出高压油液至所述中央回转接头的测试油路；所述液压马达设置在所述回转模拟支路，用于根据所述压力油液输出旋转驱动力至所述中央回转接头的转动部件。

优选地，所述增压元件具体为增压缸。

优选地，还包括：设置在所述增压缸与所述第一换向阀和回油油路之间的第二换向阀，以切换所述增压缸的大腔与所述压力模拟支路或回油油路连通；建立所述增压缸的小腔与所述测试油路的进口之间单向导通的第一单向阀；建立油源至所述增压缸的小腔之间单向导通的第二单向阀。

优选地，所述第二换向阀具有两个工作位置，位于第一工作位置下其第一油口与第二油口连通、第三油口与第四油口连通，位于第二工作位置下其第一油口与第四油口连通、第三油口与第二油口连通；其中，所述第一油口与所述第一换向阀连通，所述第二油口与所述增压缸的大腔连通，所述第三油口与回油油路连通，所述第四油口与所述增压缸的中腔连通。

优选地，还包括建立所述第一换向阀至所述第二换向阀之间单向导通的第三单向阀。

优选地，还包括设置在所述中央回转接头的测试油路的出口与回油油路之间的开关阀。

优选地，所述第一换向阀、所述第二换向阀和所述开关阀均为电磁控制阀。

优选地，还包括：设置在所述液压马达的两个工作油口与所述第一换向阀和回油油路之间的第三换向阀，以控制所述液压马达的正反转。

优选地，所述液压泵与所述第一换向阀之间设置有第一溢流阀，所述第一换向阀与所述第三换向阀之间设置有第二溢流阀，所述第一溢流阀的设定压力大于所述第二溢流阀的设定压力。

优选地，所述第三换向阀为电磁控制阀。

与现有技术相比，本实用新型所述中央回转接头的性能试验装置采用一个液压泵作为压力模拟及回转模拟的动力源，一方面利用增加元件根据进入压力模拟支路的压力油液输出高压油液，至中央回转接头的测试油路，模拟不同工况下的负载进行密封保压等试验；另一方面，进入回转模拟去路的压力油液输出至液压马达，借助马达的旋转带动中央回转接头的转动部件回转运动。如此设置，本方案改变了传统的液压系统和回转结构的双动力源形式（液压泵提供给液压系统压力及流量、变频电机带动回转），实现了动力源的集成化、单一化，减少了回转电机及变频器、减速器等附加设备的使用，从而可降低系统配置的元件成本，完全规避了电机超载发热的问题，为有效控制能源消耗提供了可靠保障；同时，本方案中增压元件的设置可以配置小流量、低压力的液压泵作为动力源，进一步节省能源消耗。此外，应用液压马达作为回转模拟的执行元件，便于实现回转运动的无极调速，可适应快速启动、制动、频繁换向等类似操作，具有较好的操作稳定性。

本实用新型优选方案中的增压元件具体为增压缸，结构简单且工作可靠性高。进一步地，第二换向阀设置在增压缸与第一换向阀和回油油路之间，以切换增压缸的大腔与压力模拟支路或回油油路连通；当压力油液进入增压缸大腔时，其内部活塞位移并自小腔输出高压油液至中央回转接头的测试油路，模拟相应测试油路的工作载荷；当增压缸的大腔与回油油路连通活塞复位时，第一单向阀的设置使得中央回转接头的测试油路至增压缸小腔之间非导通，第二单向阀的设置使得增压缸的小腔可以自油源实现补油，由此储备下一次高压油输出。

在本实用新型的另一优选方案中，在中央回转接头的测试油路出口与回油油路之间设置有开关阀，可以根据试验需要截止测试油路，检验其静态的密封性能，具有较好的可操作性。

本实用新型提供的全液动力式性能试验装置适用于任何形式的中央回转接头，特别适用于工程机械用中央回转接头。

附图说明

图1为具体实施方式所述全液动力式性能试验装置的液控原理示意图。

图中：

液压泵1、第一换向阀2、中央回转接头3、液压马达4、增压缸5、第二换向阀6、第一油口61、第二油口62、第三油口63、第四油口64、第一单向阀7、第二单向阀8、第三单向阀9、开关阀10、第三换向阀11、第一溢流阀12、第二溢流阀13、第一过滤器14、第二过滤器15。

具体实施方式

基于中央回转接头的性能试验要求，本实用新型的核心是提供一种配置优化的全液动力性能试验装置，以实现了试验所用动力源的集成化、单一化，降低元件成本，减少能源消耗；同时，能够可靠地实现回转运动的无极调速，并适应快速启动、制动、频繁换向等操作。下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

请参见图1，该图为本实施方式所述全液动力式性能试验装置的液控原理示意图。

不失一般性，本方案以中央回转接头4为待测主体进行详细说明，具体涉及工作压力及回转运动的模拟。应当理解，该中央回转接头1的结构形式并不构成对全液动力式性能试验装置的限制。

与现有中央回转接头的性能试验装置相比，本方案为全液动力式。即，采用一个液压泵1自油源泵取油液并提供试验用压力油液，优选采用变量泵。如图所示，该全液动力式性能试验装置以一个液压泵作为全部性能试验的动力源，一路压力油液输出至压力模拟支路A，另一路压力油液输出至回转模拟支路B；具体地，在液压泵1的下游测设置有第一换向阀2，以切换液压泵1泵出的压力油液输出至压力模拟支路A或回转模拟支路B。其中，压力模拟支路A上设置有增加元件，用于根据进入支路的压力油液输出高压油液至中央回转接头3的测试油路，模拟负载下工作压力；本文中，“测试油路”是指中央回转接头内部所建立的不同待测工作油路。其中，回转模拟支路B上设置有液压马达4，优选变量马达，用于根据进入支路的压力油液输出旋转驱动力至中央回转接头3的转动部件，模拟启动、制动、换向以及调速等操作。根据具体产品的不同，该液压马达4可以选择带动中央回转接头3的壳体或者芯轴回转。

需要说明的是，设置于压力模拟支路A的增加元件可以采用不同的实现方式，图中所示的增压元件具体为增压缸5，利用增压缸5输入腔与输出腔的截面积比实现高压油的转化。也可以采用增压阀将液压传动系统中的低压油按比例转化为高压油，只要满足可靠输出中央回转接头的试验需要均可。当然，采用增压缸5确保密封性试验所需的高压油，相比较而言，元件配置成本较低，且便于使用维护。

为了获得更加稳定的可操作性，可以在增压缸5与第一换向阀2和回油油路T之间设置第二换向阀6，以切换增压缸5的大腔与压力模拟支路A或回油油路T连通，实现增压缸5的动作及复位；同时，第一单向阀7设置在增压缸5小腔与中央回转接头3的测试油路进口之间，以建立增压缸5小腔与测试油路的进口之间的单向导通；第二单向阀8设置在油源与增压缸5小腔之间，以建立油源至增压缸5小腔之间的单向导通。由此，增压缸5内部活塞复位过程中，油源提供的储备油液自第二单向阀8进入增压缸5的小腔。这里的“油源”可以为独立配置的液压油箱，也可以与其他试验装置共用的液压油箱，只要满足提供试验用油的需要均可。

具体地，可以利用进入压力模拟支路A的压力油液实现增加缸5的复位。这里，第二换向阀6至少为二位四通换向阀，其中，第一油口61与第一换向阀2连通，第二油口62与增压缸5的大腔连通，第三油口63与回油油路T连通，第四油口64与增压缸5的中腔连通。位于第一工作位置（左位）下其第一油口61与第二油口62连通、第三油口63与第四油口64连通，此状态下，增压缸5动作后小腔输出高压油；位于第二工作位置（右位）下其第一油口61与第四油口64连通、第三油口63与第二油口62连通，此状态下，增压缸5复位后小腔补入储备油。这里的“回油油路”可以为与液压油箱直接连通的油路，也可以为间接连通的任意低压油路，只要满足增压缸5的可靠复位均可。

进一步地，可以通过第三单向阀9建立第一换向阀2至第二换向阀6之间的单向导通，以避免压力模拟支路A形成非正常压力冲击影响液压泵1的使用性能。

通常情况下，需要针对中央回转接头的待测油路进行静态的密封性能试验。如图所示，可以在中央回转接头3的测试油路的出口与回油油路T之间设置开关阀10，开关阀10保持在截止状态即可进行静态的密封性能试验。

另外，在液压马达4的两个工作油口与第一换向阀2和回油油路T之间，可以设置第三换向阀11以控制液压马达4的正反转。

本方案中，第一换向阀2、第二换向阀6、开关阀10和第三换向阀11均可以为电磁控制阀。图中所示，第一换向阀2具有三个工作位置，常态下处于中位非导通工作状态，左位状态下压力油液输出至压力模拟支路，右位状态下压力油液输出至回转模拟支路；当然，该第一换向2也可以仅具有满足双支路控制的左右两个工作位置。此外，开关阀10也可以常态下非导通的二位二通换向阀。

在液压泵1与第一换向阀2之间设置有第一溢流阀12，保证系统安全稳定运行；同时，为了兼顾压力模拟支路与回转模拟支路不同的压力需要，可以在第一换向阀2与第三换向阀11之间设置有第二溢流阀13，第一溢流阀12的设定压力大于第二溢流阀13的设定压力。

下面简要说明该全液动力式性能试验装置的工作原理。

一、压力密封性能试验

液压泵1启动后，经由第一过滤器14油液过滤后的油液输出至第二换向阀2。当YA1得电时，液压油通过第三单向阀9进入第二换向阀6，当YA3得电时，液压油进入增压缸5大腔，并从增压缸5右腔排出高压油进入中央回转接头3的待测工作油路，进行保压试验（此时YA4未得电），检验回转接头静态的密封性能。当需要泄压时，YA4得电即可实现泄压。当YA1得电、YA3未得电时，可使增压缸5内部活塞回到原位，同时活塞回缩过程中通过打开单向阀8为增压缸5右腔进行补油。

二、回转性能试验

当YA2得电时，液压油进入第三换向阀11，当YA5不得电时，液压马达4带动中央回转接头3正向转动，并经由第二过滤器15流回油箱；当YA5得电时，液压马达4带动中央回转接头3反向转动。第二溢流阀13起到对马达的保护作用。通过改变进入液压马达4的流量或者直接改变液压马达4的排量可实现中央回转接头3的无级变速。需要测量扭矩时，在液压马达4与中央回转接头3之间串联扭矩传感器，即可实现其扭矩值的测量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，包括：

一液压泵，自油源泵取油液并提供试验用压力油液；

第一换向阀，设置在所述液压泵的下游侧，以切换所述压力油液输出至压力模拟支路或回转模拟支路；

增压元件，设置在压力模拟支路，用于根据所述压力油液输出高压油液至所述中央回转接头的测试油路；

液压马达，设置在所述回转模拟支路，用于根据所述压力油液输出旋转驱动力至所述中央回转接头的转动部件。

2.根据权利要求1所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，所述增压元件具体为增压缸。

3.根据权利要求2所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，还包括：

第二换向阀，设置在所述增压缸与所述第一换向阀和回油油路之间，以切换所述增压缸的大腔与所述压力模拟支路或回油油路连通；

第一单向阀，建立所述增压缸的小腔与所述测试油路的进口之间的单向导通；

第二单向阀，建立油源至所述增压缸的小腔之间的单向导通。

4.根据权利要求3所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，所述第二换向阀具有两个工作位置，位于第一工作位置下其第一油口与第二油口连通、第三油口与第四油口连通，位于第二工作位置下其第一油口与第四油口连通、第三油口与第二油口连通；其中，所述第一油口与所述第一换向阀连通，所述第二油口与所述增压缸的大腔连通，所述第三油口与回油油路连通，所述第四油口与所述增压缸的中腔连通。

5.根据权利要求3或4所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，还包括：

第三单向阀，建立所述第一换向阀至所述第二换向阀之间的单向导通。

6.根据权利要求5所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，还包括：

开关阀，设置在所述中央回转接头的所述测试油路的出口与回油油路之间。

7.根据权利要求6所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，所述第一换向阀、所述第二换向阀和所述开关阀均为电磁控制阀。

8.根据权利要求1所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，还包括：

第三换向阀，设置在所述液压马达的两个工作油口与所述第一换向阀和回油油路之间，以控制所述液压马达的正反转。

9.根据权利要求7所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，所述液压泵与所述第一换向阀之间设置有第一溢流阀，所述第一换向阀与所述第三换向阀之间设置有第二溢流阀，所述第一溢流阀的设定压力大于所述第二溢流阀的设定压力。

10.根据权利要求8或9所述的用于中央回转接头的全液动力式性能试验装置，其特征在于，所述第三换向阀为电磁控制阀。