CN206830573U - 一种多功能液压试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及液压试验装置技术领域，公开了一种多功能液压试验装置，包括液压试验系统、液压试验加载系统和控制器；液压试验系统包括开式试验油路和闭式试验油路，开式试验油路包括电机、开式变量泵、过滤器、试验负载敏感控制阀组和试验元件依次连接；液压试验加载系统包括变频器、电机、定量泵、过滤器、加载负载敏感控制阀组、桥式组合阀和加载元件依次连接，试验油路与各加载油路对应连接，即闭式马达、试验元件分别与加载元件一一对应连接，闭式马达与加载元件之间设置转矩转速传感器，试验元件与加载元件之间设置传感器；本实用新型满足单回路试验、多回路同时试验、单液压元件试验，液压试验过程的效率及精确度高，节能降耗效果好。

Description

一种多功能液压试验装置

技术领域

本实用新型涉及液压试验装置技术领域，特别涉及一种多功能液压试验装置。尤其适用于液压工程机械的研发试验。

背景技术

随着近些年社会的不断建设和发展，在建筑工程、隧道、地铁、公路等等的施工设备中，液压工程机械的应用占有较大的比例。特别是液压挖掘机、液压装载机、液压破碎机几乎成了工地施工的必备液压机械。在新型液压装备或液压元件的研发，现有液压装备或液压元件的升级改造都离不开相应的液压试验装置。液压试验装置在液压工程机械及液压元件的研发与检测中起着非常关键的作用。通过对国内液压试验装置的研究分析，目前国内液压试验装置多为面向液压元件的性能检测，而少数面向液压系统的多功能液压试验装置也存在试验功能单一，应用及研究范围窄，试验精度低且不够节能。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种多功能液压试验装置，满足单回路试验、多回路同时试验、单液压元件试验，且液压试验过程的效率及精确度高，节能降耗效果好。

本实用新型采用的技术方案是这样的：一种多功能液压试验装置，包括液压试验系统、液压试验加载系统和控制器；

所述液压试验系统包括开式试验油路和闭式试验油路，所述开式试验油路包括电机、开式变量泵、过滤器、试验负载敏感控制阀组和试验元件依次连接而成，所述试验负载敏感控制阀组包括多个并列的控制阀片，每个控制阀片入口均与同一过滤器连接，多个控制阀片出口分别单独连接一个试验元件，使得主试验油路在过滤器之后分成多个并列的支油路，从而形成多路开式试验支油路；所述闭式试验油路包括电机、闭式变量泵和闭式马达依次连接而成，形成闭式试验油路；

所述液压试验加载系统包括变频器、电机、定量泵、过滤器、加载负载敏感控制阀组、桥式组合阀和加载元件依次连接而成，所述加载负载敏感控制阀组包括多个并列的控制阀片，每个控制阀片入口均与同一过滤器连接，多个控制阀片出口分别单独连接一个桥式组合阀，每个桥式组合阀均单独连接一个加载元件，使得主加载油路在过滤器之后分成多个并列的支油路，从而形成多路加载支油路；

各试验油路与各加载油路相对应连接，即闭式马达、试验元件分别与加载元件一一对应连接，闭式马达与加载元件之间设置有转矩转速传感器，试验元件与加载元件之间设置有传感器；

所述控制阀片包括压力补偿阀、电液比例换向主阀、2个电比例换向阀和梭阀，压力补偿阀入口与过滤器连接、其出口与电液比例换向主阀入口连接；在液压试验系统中，电液比例换向主阀出口与对应的试验元件连接，在液压试验加载系统中，电液比例换向主阀出口与对应的加载元件连接；梭阀左端分别与压力补偿阀和电液比例换向主阀连接，右端与下一个控制阀片中的梭阀的上端连接；2个电比例换向阀的左端出口分别与电液比例换向主阀的左端和右端连接，电比例换向阀右端入口与控制油路连接；

在所述液压试验系统中，所述梭阀与开式变量泵连接；

在液压试验加载系统中，所述桥式组合阀上连接有电比例溢流阀，所述定量泵与加载负载敏感控制阀组之间设置有溢流油路，所述溢流油路上设置有定差溢流阀，所述梭阀与定差溢流阀连接，且在梭阀与定差溢流阀之间设置有压力传感器，所述定量泵出口设置有压力传感器；

所述转矩转速传感器、传感器、压力传感器、电机、变频器、闭式变量泵、过滤器、电比例换向阀和电比例溢流阀均与控制器电连接。

本实用新型所述的一种多功能液压试验装置，所述试验元件为开式马达或油缸，所述加载元件为加载马达、加载泵或加载缸；其中，开式马达与加载马达或加载泵对应连接，油缸与加载缸对应连接。

本实用新型所述的一种多功能液压试验装置，开式马达与加载马达或加载泵对应连接时，所述传感器为转矩转速传感器；油缸与加载缸对应连接时，所述传感器为力位移传感器。

本实用新型所述的一种多功能液压试验装置，所述溢流油路引出点位于定量泵与过滤器之间。

本实用新型所述的一种多功能液压试验装置，所述液压试验加载系统还包括补油油路，补油油路包括在过滤器后依次连接补油控制阀片和减压阀，减压阀与桥式组合阀连接。

本实用新型所述的一种多功能液压试验装置，还包括回油冷却系统，所述回油冷却系统包括过滤器、冷却器和油箱依次连接而成；所述试验元件、加载元件和定差溢流阀通过管路与过滤器连接，所述电比例溢流阀通过管路与油箱连接；所述回油冷却系统还包括电机、开式变量泵、压力传感器、冷却风扇马达通过管路依次连接而成的回油冷却油路，电机、压力传感器与控制器电连接，冷却风扇马达通过管路与油箱连接，开式变量泵入口与油箱连接，开式变量泵将油箱中的回油泵出，经过冷却风扇马达进行冷却后再送回油箱；所述闭式变量泵、开式变量泵和定量泵均通过管路与油箱连接。

本实用新型所述的一种多功能液压试验装置，在所述闭式试验油路中，电机与闭式变量泵之间设置有转矩转速传感器，闭式变量泵出口依次设置有压力传感器和流量计；在所述开式试验油路中，电机与开式变量泵之间设置有转矩转速传感器，开式变量泵出口设置有压力传感器，过滤器出口连接有流量计；在各支试验油路中，各控制阀片与试验元件之间均分别依次设置有流量计和压力传感器；在所述加载系统中过滤器出口连接有流量计，定差溢流阀出口连接有流量计；所述电比例溢流阀入口处和桥式组合阀入口处均设置有压力传感器；且转矩转速传感器、压力传感器和流量计均与控制器电连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)所述试验装置采用“变量泵(定量泵)+负载敏感”控制技术，可实现全液压多回路同时试验工况、单回路试验工况、单液压元件试验。实现多液压支路(或多个液压元件)可同时试验，且相互不干扰；实现节能降耗。

(2)液压加载系统采用“变频器+电机+定量泵+负载敏感阀”压力闭环流量调节技术，通过负载敏感阀反馈的负载压力，调节定量泵的转速，实现控制泵的输出流量达到节能目的。

(3)液压加载系统闭环负载加载控制，液压试验系统闭环调速控制，提高液压试验的精确度。液压试验与加载系统能模拟多种工况对开式泵-马达液压传动系统、闭式泵-马达液压传动系统、开式泵-缸液压传动系统进行加载，其载荷值可调，完成预设的液压传动与控制试验。

(4)所述装置可实现：全液压回路同时试验、单回路试验、单液压元件试验。实现高效率、低功率损失的工作，简化试验装置。

附图说明

图1是本实用新型中液压试验加载系统压力闭环流量调节、闭环负载加载控制和液压试验系统闭环闭环调速示意图；

图2是本实用新型中电比例溢流阀工作原理示意图；

图3是本实用新型结构连接示意图；

图4是本实用新型中液压试验系统结构示意图；

图5是本实用新型中液压试验加载系统结构示意图；

图6是本实用新型中第三路和第四路试验-加载油路连接示意图；

图7是图6中A部分的放大图；

图8是图6中B部分的放大图。

图中标记：A1～A5为转矩、转速传感器，B1～B3为力位移传感器，C1～C23为压力传感器，D1～D9为流量计，F1～F2为过滤器，T1～T2为温度传感器，Ⅰ～Ⅶ为油路接口。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-8所示，一种多功能液压试验装置，包括液压试验系统、液压试验加载系统和控制器；

所述液压试验系统包括开式试验油路和闭式试验油路，所述开式试验油路包括电机、开式变量泵、过滤器、试验负载敏感控制阀组和试验元件依次连接而成，所述试验负载敏感控制阀组包括多个并列的控制阀片，每个控制阀片入口均与同一过滤器连接，多个控制阀片出口分别单独连接一个试验元件，使得主试验油路在过滤器之后分成多个并列的支油路，从而形成多路开式试验支油路；所述闭式试验油路包括电机、闭式变量泵和闭式马达依次连接而成，形成闭式试验油路；

所述液压试验加载系统包括变频器、电机、定量泵、过滤器、加载负载敏感控制阀组、桥式组合阀和加载元件依次连接而成，所述加载负载敏感控制阀组包括多个并列的控制阀片，每个控制阀片入口均与同一过滤器连接，多个控制阀片出口分别单独连接一个桥式组合阀，每个桥式组合阀均单独连接一个加载元件，使得主加载油路在过滤器之后分成多个并列的支油路，从而形成多路加载支油路；

各试验油路与各加载油路相对应连接，即闭式马达、试验元件分别与加载元件一一对应连接，闭式马达与加载元件之间设置有转矩转速传感器，试验元件与加载元件之间设置有传感器；

所述控制阀片包括压力补偿阀、电液比例换向主阀、2个电比例换向阀和梭阀，压力补偿阀入口与过滤器连接、其出口与电液比例换向主阀入口连接；在液压试验系统中，电液比例换向主阀出口与对应的试验元件连接，在液压试验加载系统中，电液比例换向主阀出口与对应的加载元件连接；梭阀左端分别与压力补偿阀和电液比例换向主阀连接，右端与下一个控制阀片中的梭阀的上端连接；2个电比例换向阀的左端出口分别与电液比例换向主阀的左端和右端连接，电比例换向阀右端入口与控制油路连接；

在所述液压试验系统中，所述梭阀与开式变量泵连接，形成压力反馈油路；

在液压试验加载系统中，所述桥式组合阀上连接有电比例溢流阀，所述定量泵与加载负载敏感控制阀组之间设置有溢流油路，所述溢流油路上设置有定差溢流阀，所述梭阀与定差溢流阀连接，形成压力反馈油路，且在梭阀与定差溢流阀之间设置有压力传感器，所述定量泵出口设置有压力传感器；

所述转矩转速传感器、传感器、压力传感器、电机、变频器、闭式变量泵、过滤器、电比例换向阀和电比例溢流阀均与控制器电连接。

所述试验元件为开式马达或油缸，所述加载元件为加载马达、加载泵或加载缸；其中，开式马达与加载马达或加载泵对应连接，油缸与加载缸对应连接。

开式马达与加载马达或加载泵对应连接时，所述传感器为转矩转速传感器；油缸与加载缸对应连接时，所述传感器为力位移传感器。

所述溢流油路引出点位于定量泵与过滤器之间。

所述液压试验加载系统还包括补油油路，补油油路包括在过滤器后依次连接补油控制阀片和减压阀，减压阀与桥式组合阀连接。

还包括回油冷却系统，所述回油冷却系统包括过滤器、冷却器和油箱依次连接而成；所述试验元件、加载元件和定差溢流阀通过管路与过滤器连接，所述电比例溢流阀通过管路与油箱连接；所述回油冷却系统还包括电机、开式变量泵、压力传感器、冷却风扇马达通过管路依次连接而成的回油冷却油路，电机、压力传感器与控制器电连接，冷却风扇马达通过管路与油箱连接，开式变量泵入口与油箱连接，开式变量泵将油箱中的回油泵出，经过冷却风扇马达进行冷却后再送回油箱；所述闭式变量泵、开式变量泵和定量泵均通过管路与油箱连接。

在所述闭式试验油路中，电机与闭式变量泵之间设置有转矩转速传感器，闭式变量泵出口依次设置有压力传感器和流量计；在所述开式试验油路中，电机与开式变量泵之间设置有转矩转速传感器，开式变量泵出口设置有压力传感器，过滤器出口连接有流量计；在各支试验油路中，各控制阀片与试验元件之间均分别依次设置有流量计和压力传感器；在所述加载系统中过滤器出口连接有流量计，定差溢流阀出口连接有流量计；所述电比例溢流阀入口处和桥式组合阀入口处均设置有压力传感器；且转矩转速传感器、压力传感器和流量计均与控制器电连接。

具体地，一种多功能液压试验装置，包括液压试验系统、液压试验加载系统和控制器；液压试验系统包括1路闭式试验油路和1条开式试验主油路，并在开式试验主油路的流量计后具体分为5路开式试验支油路；液压试验加载系统包括1条加载主油路，并在流量计后具体分为6路加载支油路和1路补油油路；

开式试验主油路：电机2、转矩转速传感器、开式变量泵、压力传感器、过滤器和流量计依次连接，其中，电机2、转矩转速传感器、开式变量泵之间通过联轴器连接，开式变量泵、压力传感器、过滤器、流量计之间通过管路连接；电机2、转矩转速传感器、压力传感器、过滤器和流量计均与控制器电连接，开式变量泵入口与油箱通过管路连接；

加载主油路：变频器、电机3、定量泵、压力传感器、过滤器和流量计依次连接，其中，电机3、定量泵之间通过联轴器连接，定量泵、压力传感器、过滤器、流量计之间通过管路连接；变频器、压力传感器、过滤器和流量计均与控制器电连接，定量泵入口与油箱通过管路连接；定量泵与过滤器之间通过管路连接有溢流油路，溢流油路上设有定差溢流阀。

第一路试验-加载油路(闭式试验油路与第1路加载支油路对应连接)：

闭式试验油路：电机1、转矩转速传感器、闭式变量泵、压力传感器、流量计、闭式马达1依次连接，其中，电机1、转矩转速传感器、闭式变量泵之间通过联轴器连接，闭式变量泵、压力传感器、流量计、闭式马达1之间通过管路连接；电机1、转矩转速传感器、闭式变量泵、压力传感器、流量计均与控制器电连接；

第1路加载支油路：控制阀片1、压力传感器、桥式组合阀、加载马达1或加载泵1通过管路依次连接，桥式组合阀上通过管路依次连接有压力传感器和电比例溢流阀；压力传感器、电比例溢流阀均与控制器电连接；

闭式马达1与加载马达1或加载泵1之间通过联轴器连接有转矩转速传感器，转矩转速传感器与控制器电连接。

第二路试验-加载油路(第1路开式试验支油路与第2路加载支油路对应连接)：

第1路开式试验支油路：控制阀片1、流量计、压力传感器、开式马达2通过管路依次连接；流量计、压力传感器与控制器电连接；

第2路加载支油路：控制阀片2、压力传感器、桥式组合阀、加载马达2或加载泵2通过管路依次连接，桥式组合阀上通过管路依次连接有压力传感器和电比例溢流阀；压力传感器、电比例溢流阀均与控制器电连接；

闭式马达2与加载马达2或加载泵2之间通过联轴器连接有转矩转速传感器，转矩转速传感器与控制器电连接。

第三路试验-加载油路(第2路开式试验支油路与第3路加载支油路对应连接)：

第2路开式试验支油路：控制阀片2、流量计、压力传感器、开式马达3通过管路依次连接；流量计、压力传感器与控制器电连接；

第3路加载支油路：控制阀片3、压力传感器、桥式组合阀、加载马达3或加载泵3通过管路依次连接，桥式组合阀上通过管路依次连接有压力传感器和电比例溢流阀；压力传感器、电比例溢流阀均与控制器电连接；

闭式马达3与加载马达3或加载泵3之间通过联轴器连接有转矩转速传感器，转矩转速传感器与控制器电连接。

第四路试验-加载油路(第3路开式试验支油路与第4路加载支油路对应连接)：

第3路开式试验支油路：控制阀片3、流量计、压力传感器、油缸1通过管路依次连接；流量计、压力传感器与控制器电连接；

第4路加载支油路：控制阀片4、压力传感器、液压锁1、桥式组合阀、加载缸1通过管路依次连接，桥式组合阀上通过管路依次连接有压力传感器和电比例溢流阀；压力传感器、电比例溢流阀均与控制器电连接；

油缸1与加载缸1之间通过联轴器连接有力位移传感器，力位移传感器与控制器电连接。

第五路试验-加载油路(第4路开式试验支油路与第5路加载支油路对应连接)：

第4路开式试验支油路：控制阀片4、流量计、压力传感器、油缸2通过管路依次连接；流量计、压力传感器与控制器电连接；

第5路加载支油路：控制阀片5、压力传感器、液压锁2、桥式组合阀、加载缸2通过管路依次连接，桥式组合阀上通过管路依次连接有压力传感器和电比例溢流阀；压力传感器、电比例溢流阀均与控制器电连接；

油缸2与加载缸2之间通过联轴器连接有力位移传感器，力位移传感器与控制器电连接。

第六路试验-加载油路(第5路开式试验支油路与第6路加载支油路对应连接)：

第5路开式试验支油路：控制阀片5、流量计、压力传感器、油缸3通过管路依次连接；流量计、压力传感器与控制器电连接；

第6路加载支油路：控制阀片6、压力传感器、液压锁3、桥式组合阀、加载缸3通过管路依次连接，桥式组合阀上通过管路依次连接有压力传感器和电比例溢流阀；压力传感器、电比例溢流阀均与控制器电连接；

油缸3与加载缸3之间通过联轴器连接有力位移传感器，力位移传感器与控制器电连接。

加载系统的补油油路：补油控制阀片、减压阀、压力传感器、桥式组合阀依次通过管路连接，压力传感器与控制器电连接，当各路加载支油路停止供油后，由于惯性力作用，各加载马达、加载泵将继续转动，各加载缸将继续移动，不会马上停止工作，供油口成为吸油口产生空穴，当加载元件为工作状态时，压力上升，空穴被压溃，产生气蚀，损坏加载元件，补油油路就是在各加载支油路停止供油与加载元件停止工作之间起到补油的作用。

加载系统的回油冷却系统：回油冷却系统包括过滤器、冷却器和油箱通过管路依次连接而成，冷却器和油箱上设置有温度传感器，温度传感器与控制器电连接；试验元件、加载元件、电液比例换向主阀和定差溢流阀通过回油管路与过滤器连接，回油通过过滤器过滤后再通过冷却器冷却至合适温度返回油箱，以供闭式变量泵、开式变量泵和定量泵使用，电比例溢流阀通过管路与油箱连接，电比例溢流阀的回油直接返回油箱；闭式变量泵、开式变量泵和定量泵的入口均通过管路与油箱连接。还包括电机4、开式变量泵、压力传感器、冷却风扇马达通过管路依次连接而成的回油冷却油路，电机4、压力传感器与控制器电连接，冷却风扇马达通过管路与油箱连接，开设变量泵入口与油箱连接，开式变量泵将油箱中的回油泵出，经过回油冷却油路上的冷却风扇马达进行冷却后再送回油箱，使得油箱中的油达到合适温度。

(1)开式变量泵-马达试验与加载系统(第二路和第三路试验-加载油路)：转矩转速传感器A5用于测量电机2的输出转矩与转速，A3、A4用于分别测量第二路和第三路试验-加载油路的转矩与转速；压力传感器C22测量开式变量泵的出口压力，压力传感器C19测量定量泵的出口压力，C13、C14用于分别测量闭式马达和开式马达入口压力，C3、C4、C5、C6分别用于测量加载支油路与电比例溢流阀入口压力；流量计D2测量开式变量泵的出口流量，流量计D3测量定量泵的出口流量，流量计D4、D5用于分别测量第1路和第2路开式试验支油路流量。

试验原理如图3所示：

1)第1路和第2路开式试验支油路控制：由控制器给出“开式试验油路”中电机2与第1路和第2路开式试验支油路中控制阀片1和控制阀片2的控制命令，实现油路的启动、停止、调速、正反向运动；

2)第2路和第3路加载支油路控制：由控制器给出“液压试验加载系统”中电机3与第2路和第3路加载支油路中控制阀片2和控制阀片3的控制命令，实现油路的启动、停止、调速、正反向运动；

3)加载支油路的闭环负载加载：由控制器向“液压试验加载系统”中的电比例溢流阀给出预设的加载电信号，通过“电比例溢流阀”调节“加载马达/泵”输出的加载扭矩。然后将实测的马达转矩值与预设转矩值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号的电信号值，输给电比例溢流阀来控制其进油口压力大小；通过控制电比例溢流阀进油口压力的方式实现按预设的加载曲线系统进行闭环加载；

4)开式试验支油路的闭环调速：由控制器向“开式试验油路”中控制阀片1和2的电比例换向阀给出预设的加载电信号，通过各电比例换向阀调节各电液比例换向主阀阀芯的开口面积，实现闭式马达和开式马达油路的流量控制，实现对各马达的转速控制。然后将实测的各试验支油路马达转速值与给定的目标转速值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号电压值，输给控制阀片1和控制阀片2里的电比例换向阀，由此控制各电液比例换向主阀阀芯的开口面积，实现控制闭式马达和开式马达油路的流量控制，实现马达的转速闭环控制。

(2)闭式变量泵-马达试验与加载系统(第一路试验-加载油路)：转矩转速传感器A1用于测量电机1的输出转矩与转速，转矩转速传感器A2测量第一路试验-加载油路的转速与转矩。压力传感器C23测量闭式变量泵的出口压力，压力传感器C19测量定量泵的出口压力，C1、C2分别用于测量加载支油路与电比例溢流阀入口压力。流量计D1测量闭式变量泵的出口流量，流量计D3测量定量泵的出口流量，。

试验原理如图3所示：

1)闭式试验油路控制：由控制器给出“闭式试验油路”中电机1的控制命令，实现油路的启动、停止、调速、正反向运动；

2)第1路加载支油路控制：由控制器给出“液压试验加载系统”中电机3与第1路加载支油路中控制阀片1的控制命令，实现油路的启动、停止、调速、正反向运动；

3)加载支油路的闭环负载加载：由控制器向“液压试验加载系统”中的电比例溢流阀给出预设的加载电信号，通过“电比例溢流阀”调节“加载马达/泵”输出的加载扭矩。然后将实测的马达转矩值与预设转矩值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号的电信号值，输给电比例溢流阀来控制其进油口压力大小；通过控制电比例溢流阀进油口压力的方式实现按预设的加载曲线系统进行闭环加载；

(3)开式变量泵-油缸试验与加载系统(第四路、第五路和第六路试验-加载油路)：压力传感器C22测量开式变量泵的出口压力，压力传感器C19测量定量泵的出口压力，流量计D2测量开式变量泵的出口流量，流量计D3测量定量泵的出口流量，流量计D6、D7、D8用于分别测量第3路、第4路、第5路开式试验支油路流量，压力传感器C15、C16、C17用于分别测量油缸1、油缸2和油缸3的入口压力，C7、C8、C9、C10、C11、C12分别用于测量加载支油路与电比例溢流阀入口压力。力位移传感器B1、B2、B3用于分别测量第四路、第五路和第六路试验-加载油路中油缸和加载缸的力、位移。

试验原理如图3所示：

1)第3路、第4路、第5路开式试验支油路控制：由控制器给出“开式试验油路”中电机2与控制阀片3、控制阀片4、控制阀片5的控制命令，实现油路的启动、停止、位移运动；

2)第4路、第5路、第6路加载支油路控制：由控制器给出“液压试验加载系统”中电机3与控制阀片4、控制阀片5、控制阀片6的控制命令，实现油路的启动、停止、位移运动；

3)加载支油路的闭环负载加载：由控制器向“液压试验加载系统”中的电比例溢流阀给出预设的加载电信号，通过“电比例溢流阀”调节“加载缸”输出的加载力。然后将实测的加载缸输出力值与预设力值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号的电信号值，输给电比例溢流阀来控制其进油口压力大小；通过“电比例溢流阀”调节“加载缸”输出的加载力，实现按预设的加载曲线系统进行闭环加载；

4)开式试验支油路的闭环调速：由控制器向“开式试验油路”中控制阀片3、控制阀片4和控制阀片5的电比例换向阀给出预设的加载电信号，通过各电比例换向阀调节各电液比例换向主阀阀芯的开口面积，调节各油缸油路的流量，实现各油缸输出速度控制。然后将实测的各油缸输出速度值与给定的目标转速值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号电压值，输给控制阀片3、控制阀片4和控制阀片5里的电比例换向阀，由此控制各电液比例换向主阀阀芯的开口面积，实现控制各油缸的流量控制，实现各油缸的输出速度闭环控制。

(4)补油油路：流量计D3用于测量定量泵出口流量，C19用于测量定量泵的出口压力，C18用于测量减压阀出口压力。

试验原理如图3所示：由控制器给出“补油油路”中电机3与补油控制阀片的控制命令，补油阀打开，实现油路补油。

具体的闭环调速、闭环流量调节、闭环负载加载调节如下：

(1)负载传感控制多功能试验装置如图3示：主要进行开式变量泵-马达液压系统、闭式变量泵-马达液压系统、开式变量泵-缸液压系统的液压传动与控制性能试验；进行相应的液压元件(泵、马达、缸、主要控制阀)基本性能测试；液压系统控制功能与性能试验。

(2)液压试验系统实现全液压多回路同时试验工况的技术方案是：采用“变量泵+负载敏感”、“定量泵+负载敏感”控制，可实现全液压多回路同时试验工况、单回路试验工况、单液压元件试验。同时负载敏感系统可降低液压系统能耗，改善系统可控性，降低系统油温，延长液压系统寿命。当只需某一或某几支回路试验时，打开需要试验的支回路即可，不必打开所有试验回路，实现节能降耗的目的。

“定量泵+负载敏感阀”实现液压试验加载系统多机构可以同时工作原理(如图1、图4所示)：负载敏感控制阀片结构(主要由电液比例换向主阀、电比例换向阀、压力补偿阀、梭阀等组成)中的梭阀将负载的最高压力传递给定量泵出口的定差溢流阀，从而调节定量泵输出的压力比最高的负载压力略高，从而使多负载同时工作。定差溢流阀的原理为：(P_p-P_L)A＝F。式中：P_p是泵的出口压力，P_L是最高的负载压力，A是阀芯的面积，F是弹簧的预压力，因此泵的出口压力始终比最高的负载压力高出F/A。压力补偿阀保证负载的速度不会因另一负载的压力和速度的变化而发生变化。实现系统能耗低,精度高，并且能够实现同步动作的几个液压加载执行元件在运动时互不干扰。

(3)液压试验系统实现闭环调速具体为：在每一试验油路上采用“电比例换向阀+电液比例换向主阀+转速传感器(位移传感器)”闭环控制。可实现全液压回路同时试验工况的闭环调速、单回路试验工况的闭环调速、单液压元件试验工况的闭环调速。

每一试验油路上均采用的“电比例换向阀+电液比例换向主阀+转速传感器(或位移传感器)”闭环调速由控制器控制，试验支油路调速原理如图1所示：试验支油路测得的马达转速值与给定的目标转速值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号电压值，输给控制阀片里的电比例换向阀，由此控制电液比例换向主阀阀芯的开口面积，实现控制马达油路的流量控制，实现马达的转速闭环控制。若实测转速值低于目标值，则两者差值作为输入信号给控制器，输给电比例换向阀的控制电信号，使阀芯的开口面积增大，使电液比例换向主阀阀芯控制液压油流量增大，作用在电液比例换向主阀阀芯作用力增大，主阀阀芯的开口面积增大，使试验油路流量增大、马达输出转速增加；若实测压力值高于目标值，则主阀阀芯的开口面积减小，使试验油路流量减小、马达输出转速减小。

(4)液压试验加载系统实现压力闭环流量调节，实现液压加载节能的技术方案是：当定量泵的输出流量大于系统的工作流量时，系统压力将升高；反之系统压力低于设定压力。加载支油路压力闭环流量调节原理如图1所示：梭阀将负载的最高压力传递给定量泵出口的定差溢流阀，同时压力传感器测得的最高压力信号与给定的目标压力值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号的电信号值，输给变频器来控制电机3转速，通过控制电机3转速的方式实现对加载支油路闭环流量调节。若实测压力值低于目标值，则两者差值作为输入信号给控制器，输出为转速控制电压信号给变频器，使电机3升速，系统流量增大，压力上升；若实测压力值高于目标值，则电机3降速，系统流量减小，压力下降。

综上所述：无论全系统同时试验工况或是一个或几个支油路试验工况，电机3的转速均能随着工况的变化而变化，实现压力闭环流量调节，起到按需供油的节能效果。

电机3的转速随着负载压力的变化而变化原理：在液压试验加载系统中，定量泵流量与电机3转速的关系为

Q＝nq (4.1)

式中n—电机转速，q—定量泵的排量，Q—定量泵的流量，其中电动机转速为

n＝60f/p (4.2)

式中：f—电源频率，P—磁极对数将式(4.1)、(4.2)结合，可得到

Q＝60fq/p＝kf (4.3)

式中k—比例系数，k＝60q/p，对于每一个确定的流量，按式(4.3)可以得到一个与之对应的频率:

f＝Q/k (4.4)

按照式(4.4)，就可以将每一工艺阶段的流量转换为对应的频率，这样就从理论上解决了频率确定的问题。对于定量泵而言，流量与转速成正比，而轴功率与转速的立方成正比，即:

Q∝n，P∝n³ (4.5)

根据上述关系，泵的流量与转速成正比，当系统流量需求减少，则电机转速将降低；轴功率与转速的立方成正比，电机转速降低，其轴功率大幅降低。由此可见变频流量控制具有十分明显的节能效果。

(5)液压试验加载系统实现闭环负载加载控制的技术方案是：负载闭环加载控制原理如图1所示，以泵—马达试验油路加载为例介绍：液压试验加载系统工况与液压试验系统工况匹配，按预设的加载曲线系统进行闭环加载。转矩、转速传感器测得的转矩值大小由液压试验加载系统中电比例溢流阀的开启(进油口)压力确定，电比例溢流阀的开启(进油口)压力由控制器预设的加载曲线确定。实测的转矩值与预设转矩值进行比较，将偏差值信号作为输入控制信号输给控制器，计算出对应信号的电信号值，输给电比例溢流阀来控制其进油口压力大小；通过控制电比例溢流阀进油口压力的方式实现按预设的加载曲线系统进行闭环加载。若实测转矩值低于目标值，则两者差值作为输入信号给控制器，输出为转矩控制电信号给电比例溢流阀，升高电比例溢流阀进油口压力，液压加载阻力矩增大，试验系统转矩值上升；若实测转矩值值高于目标值，降低电比例溢流阀进油口压力，液压加载阻力矩减小，试验系统转矩值减小。

液压试验系统转矩值随液压试验加载系统负载的变化而变化的原理：

液压试验系统中闭式或开式马达输出转矩值与油路压力的关系为：

式中：T-马达实际输出转矩，η_m-马达机械效率，T_L-马达理论输出转矩，V-马达排量，p-马达工作压力。

阀芯的力平衡方程式：

式中：F-比例电磁铁输出力，d-直径，p-先导阀阀腔内所控制的液压力，C-阀的流量系数，x-阀芯的位移量，-锥阀阀芯的出流角，F_f-阀芯、衔铁等运动部分的运动摩擦力。

比例电磁铁的吸力方程式F＝F_L+F_B＝C_FI²(5.3)

式中：F_L—比例电磁铁的锥面力，F_B—比例电磁铁的底面力，C_F—比例电磁铁的吸力系数，I_—控制电流。

忽略阀内摩擦力及阀流量等影响，根据受力平衡关系，可得出阀的压力与控制电流间的关系为：

联立(5.1)与(5.4)式得:

表明电比例溢流阀的稳态性能，即阀输出控制压力与输入控制电流的二次方成正比。忽略摩擦力等因素的影响，则能够得出阀输入控制电流大小决定了其输出控制压力大小。

按照式(5.1～5.5)，就可以将每一工艺阶段的转矩转换为对应的电流，这样就从理论上解决了电流确定的问题。对于马达而言，转矩与电流平方成正比，压力与电流平方成正比，即:

P∝I²，T∝I² (5.6)

同理，液压试验系统中油缸的推力与油路压力的关系为：F＝πR²P(5.7)

式中，F－油缸的推力；R－油缸半径；P－油路压力；

联立(5.4)与(5.7)式得:

同理，按照式(5.7～5.8)，对于油缸而言，推力与电流平方成正比，压力与电流平方成正比，即：

P∝I²，F∝I²。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多功能液压试验装置，其特征在于：包括液压试验系统、液压试验加载系统和控制器；

所述液压试验系统包括开式试验油路和闭式试验油路，所述开式试验油路包括电机、开式变量泵、过滤器、试验负载敏感控制阀组和试验元件依次连接而成，所述试验负载敏感控制阀组包括多个并列的控制阀片，每个控制阀片入口均与同一过滤器连接，多个控制阀片出口分别单独连接一个试验元件，使得主试验油路在过滤器之后分成多个并列的支油路，从而形成多路开式试验支油路；所述闭式试验油路包括电机、闭式变量泵和闭式马达依次连接而成，形成闭式试验油路；

所述液压试验加载系统包括变频器、电机、定量泵、过滤器、加载负载敏感控制阀组、桥式组合阀和加载元件依次连接而成，所述加载负载敏感控制阀组包括多个并列的控制阀片，每个控制阀片入口均与同一过滤器连接，多个控制阀片出口分别单独连接一个桥式组合阀，每个桥式组合阀均单独连接一个加载元件，使得主加载油路在过滤器之后分成多个并列的支油路，从而形成多路加载支油路；

各试验油路与各加载油路相对应连接，即闭式马达、试验元件分别与加载元件一一对应连接，闭式马达与加载元件之间设置有转矩转速传感器，试验元件与加载元件之间设置有传感器；

所述控制阀片包括压力补偿阀、电液比例换向主阀、2个电比例换向阀和梭阀，压力补偿阀入口与过滤器连接、其出口与电液比例换向主阀入口连接；在液压试验系统中，电液比例换向主阀出口与对应的试验元件连接，在液压试验加载系统中，电液比例换向主阀出口与对应的加载元件连接；梭阀左端分别与压力补偿阀和电液比例换向主阀连接，右端与下一个控制阀片中的梭阀的上端连接；2个电比例换向阀的左端出口分别与电液比例换向主阀的左端和右端连接，电比例换向阀右端入口与控制油路连接；

在所述液压试验系统中，所述梭阀与开式变量泵连接；

在液压试验加载系统中，所述桥式组合阀上连接有电比例溢流阀，所述定量泵与加载负载敏感控制阀组之间设置有溢流油路，所述溢流油路上设置有定差溢流阀，所述梭阀与定差溢流阀连接，且在梭阀与定差溢流阀之间设置有压力传感器，所述定量泵出口设置有压力传感器；

所述转矩转速传感器、传感器、压力传感器、电机、变频器、闭式变量泵、过滤器、电比例换向阀和电比例溢流阀均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能液压试验装置，其特征在于：所述试验元件为开式马达或油缸，所述加载元件为加载马达、加载泵或加载缸；其中，开式马达与加载马达或加载泵对应连接，油缸与加载缸对应连接。

3.根据权利要求2所述的一种多功能液压试验装置，其特征在于：开式马达与加载马达或加载泵对应连接时，所述传感器为转矩转速传感器；油缸与加载缸对应连接时，所述传感器为力位移传感器。

4.根据权利要求1所述的一种多功能液压试验装置，其特征在于：所述溢流油路引出点位于定量泵与过滤器之间。

5.根据权利要求1所述的一种多功能液压试验装置，其特征在于：所述液压试验加载系统还包括补油油路，补油油路包括在过滤器后依次连接补油控制阀片和减压阀，减压阀与桥式组合阀连接。

6.根据权利要求1所述的一种多功能液压试验装置，其特征在于：还包括回油冷却系统，所述回油冷却系统包括过滤器、冷却器和油箱依次连接而成；所述试验元件、加载元件和定差溢流阀通过管路与过滤器连接，所述电比例溢流阀通过管路与油箱连接；所述回油冷却系统还包括电机、开式变量泵、压力传感器、冷却风扇马达通过管路依次连接而成的回油冷却油路，电机、压力传感器与控制器电连接，冷却风扇马达通过管路与油箱连接，开式变量泵入口与油箱连接，开式变量泵将油箱中的回油泵出，经过冷却风扇马达进行冷却后再送回油箱；所述闭式变量泵、开式变量泵和定量泵均通过管路与油箱连接。

7.根据权利要求1所述的一种多功能液压试验装置，其特征在于：在所述闭式试验油路中，电机与闭式变量泵之间设置有转矩转速传感器，闭式变量泵出口依次设置有压力传感器和流量计；在所述开式试验油路中，电机与开式变量泵之间设置有转矩转速传感器，开式变量泵出口设置有压力传感器，过滤器出口连接有流量计；在各支试验油路中，各控制阀片与试验元件之间均分别依次设置有流量计和压力传感器；在所述加载系统中过滤器出口连接有流量计，定差溢流阀出口连接有流量计；所述电比例溢流阀入口处和桥式组合阀入口处均设置有压力传感器；且转矩转速传感器、压力传感器和流量计均与控制器电连接。