CN110242630A - 一种液压闭式系统马达特性测试试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压闭式系统马达特性测试试验台，包括液压闭式系统回路、负载加载回路；电动机a连接分动箱，将动力一分为二，一根轴直接驱动柱塞变量泵，另一根轴直接驱动补油泵；若干两位两通换向阀各自与一液压驱动马达并联；第一执行元件包括液压驱动马达；第一辅助元件包括油箱和补油过滤器；第一测量元件包括一组扭矩转速测量仪；第二动力元件包括电动机b、加载齿轮泵；第二控制元件包括三位四通比例换向阀和若干比例溢流阀；各比例溢流阀并联且各自连接一负载马达的出油口，出油口连接油箱；第二执行元件为若干负载马达。本发明对液压闭式系统马达特性进行测试，获取其在不同加载方式下、不同负载下的转矩、转速等特性曲线。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压试验台，具体来说，是一种液压闭式系统马达特性测试试验台。
背景技术
近年来，液压闭式系统凭借其布置灵活多变、可实现无极调速、功率密度大、易于实现自动化控制等一系列优点快速发展起来，搭载闭式液压系统的整机装备市场占有率也不断增加。但如何测量闭式液压系统马达特性一直是一个难题，如果在完成整机加工后再进行测量，则面临着成本高、开发周期长等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提供了一种液压闭式系统马达特性测试试验台，基于机电液一体化技术对液压闭式系统马达特性进行测试，获取其在不同加载方式下、不同负载下的转矩、转速等特性曲线；可以实现驱动马达的主动加载和被动加载，实时显示马达的扭矩、转速等变化曲线，该试验台可以为液压闭式系统的开发设计提供依据。
本发明采取以下技术方案：
一种液压闭式系统马达特性测试试验台，包括液压闭式系统回路、负载加载回路；所述液压闭式系统回路包括第一动力元件、第一控制元件、第一执行元件、第一辅助元件、第一测量元件；所述第一动力元件包括电动机a1、柱塞变量泵2、补油泵3；所述电动机a1连接分动箱，将动力一分为二，一根轴直接驱动柱塞变量泵2，另一根轴直接驱动补油泵3；所述第一控制元件包括一对主回路安全阀6、8，一对补油单向阀7、9，一冲洗梭阀10、一低压溢流阀11、一冷却器12、若干并列设置的两位两通换向阀、一补油安全阀36；所述一对主回路安全阀6、8连接于柱塞变量泵2的高压侧和低压侧，两者开启压力完全相同，当系统压力超过主回路安全阀设定压力时，主回路安全阀打开卸荷，高压油流回油箱；所述一对补油单向阀7、9并联在补油泵3出口的两侧，用于确保补油泵的输出流量只流入系统低压侧；所述冲洗梭阀10为液控型，其两个液控油口分别连接至主回路的高低压两侧，冲洗梭阀10的出油口连接低压溢流阀11，所述的低压溢流阀11用于设置系统背压，所述的冷却器12串联在低压溢流阀11的出口上，用于冷却闭式系统的高温液压油；若干所述两位两通换向阀各自与对应液压驱动马达连接；所述第一执行元件包括液压驱动马达，所述的液压驱动马达双向变量柱塞马达，若干马达并联在回路中，其进油口与柱塞变量泵2出油口相连，出油口与柱塞变量泵2回油口相连；所述第一辅助元件包括油箱5和补油过滤器4；所述补油泵3、补油过滤器4、油箱5依次连接；所述第一测量元件包括一组扭矩转速测量仪，各扭矩转速测量仪各自与对一液压驱动马达连接，用于测定各液压驱动马达的转速和扭矩；所述负载加载回路包括第二动力元件、第二控制元件、第二执行元件、第二辅助元件；所述第二动力元件包括电动机b35、加载齿轮泵34；所述的电动机b直接驱动加载齿轮泵34；所述第二控制元件包括三位四通比例换向阀33和若干比例溢流阀，所述的三位四通比例换向阀33串联于加载齿轮泵34的出油口，其额定流量应大于齿轮泵最大输出流量，三位四通比例换向阀33具有调节流量和改变方向的双重作用；各比例溢流阀并联且各自连接一负载马达的出油口，所述出油口连接油箱；所述第二执行元件为若干负载马达，所述的负载马达为双向定量马达，其通过扭矩转速测量设备与液压驱动马达相连。所述第二辅助元件包括油箱5，所述油箱5与加载齿轮泵34连接。
进一步的，所述第二辅助元件与第一辅助元件的油箱5共用一个油箱。
进一步的，通过改变所述两位两通换向阀工作位置，改变对应液压驱动马达的数量，所述的补油安全阀36并联于补油泵的出口，其用于调定补油压力，其设置压力一般不超过1.5MPa。当两位两通换向阀上位接入，即通电时，对应的液压马达无流量通过，相当于被“短路”了，此时，该马达不起作用。例如，若车辆是四驱，所有的两位两通换向阀均不通电，四个马达均接入回路，若车辆是两驱，则两个两位两通换向阀通电，两个马达不接入回路。
进一步的，所述的油箱容积应不低于系统最大流量的3倍，所述的补油过滤器4为粗滤过滤器。
进一步的，所述的电动机b35额定转速为2000-3000r/min，所述的电动机b35直接驱动加载齿轮泵34,所述的加载齿轮泵34为外啮合齿轮泵。
进一步的，所述的电动机a1额定转速为1500-2000r/min。
进一步的，所述液压驱动马达的数量为四个，对应的比例溢流阀、扭矩转速测量设备的数量也为四个。
本发明的有益效果在于：
1)基于机电液一体化技术对液压闭式系统马达特性进行测试，获取其在不同加载方式下、不同负载下的转矩、转速等特性曲线；可以实现驱动马达的主动加载和被动加载，实时显示马达的扭矩、转速等变化曲线，该试验台可以为液压闭式系统的开发设计提供依据；
2)柱塞变量泵和液压驱动马达均为变量执行元件，其具有较大的变量范围，可对多种功率的闭式回路进行测试。
3)负载加载回路具有主动加载和被动加载两种加载方式，可以使用多种负载加载需求，其中，主动加载方式用于模拟系统的动态负载，被动加载方式用于模拟系统的静态负载，且负载大小均为无极调节，可模拟最高范围内任意大小的负载。
4)可以采集液压驱动马达的转速和扭矩信息，可以测量不同加载方式、不同加载信号、不同泵排量下液压驱动马达的动态响应特性。
5)配有上位机和显示器，上位机用来处理、接收、记录数据，显示器用来实时监控数据变化过程。
6)可以改变两位两通换向阀的工作位置来改变接入系统的驱动马达数量，适用于分析绝大多数的闭式回路，具有较广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明液压闭式系统马达特性测试试验台液压系统原理图，图中：
1.电动机a，2.柱塞变量泵，3.补油泵，4.补油过滤器，5.油箱，6 8主回路安全阀，79补油单向阀，10冲洗梭阀，11.低压溢流阀，12.冷却器，13 18 23 28.两位两通换向阀，1419 24 29液压驱动马达，15 2025 30.扭矩转速测量设备，16 21 26 31.负载马达，17 2227 32.比例溢流阀，33三位四通比例换向阀，34加载齿轮泵，35.电动机b，36.补油安全阀。
图2为本发明液压闭式系统马达特性测试试验台控制图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1，一液压闭式系统马达特性测试试验台主要包括两个部分：一是液压闭式系统回路，二是负载加载回路。
所述的液压闭式系统回路包括动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件和测量元件。所述的动力元件包括电动机a、柱塞变量泵2、补油泵3。系统的动力源为电动机a，所述的电动机a额定转速为1500-2000r/min，可以根据所选用的柱塞变量泵2的额定转速匹配，所述的电动机连接分动箱，将动力一分为二，一根轴驱动柱塞变量泵2,另一根轴驱动补油泵3，分动箱与两个泵之间无变传动比的装置，所述的柱塞变量泵2为双向变量斜盘式柱塞泵，其排量较大，以满足多种功率范围内液压闭式系统的测试要求。使用过程中，电动机始终以额定转速工作，依靠双向变量斜盘式柱塞泵的排量变化来调节速度，所述的补油泵为定量外啮合齿轮泵，其排量为柱塞变量泵2最大排量的10％-15％。所述的控制元件包括主回路安全阀6和8、补油单向阀7和9、冲洗梭阀10、低压溢流阀11、冷却器12、两位两通换向阀131823 28和补油安全阀36。所述的主回路安全阀6和8分别并联于柱塞变量泵的出油口和回油口，两者开启压力完全相同，主回路安全阀用于确保闭式主回路安全，当系统压力超过其设定压力时，打开卸荷，高压油流回油箱。所述的补油单向阀7和9并联在补油泵出口的两侧，用于确保补油泵的输出流量只流入系统低压侧。所述的冲洗梭阀10为液控型，其两个液控油口分别连接至主回路的高低压两侧，当系统左侧为高压侧时，冲洗梭阀10的左位接入系统，系统右侧为高压侧时，冲洗梭阀10的右位接入系统，冲洗梭阀10的出油口连接低压溢流阀11，所述的低压溢流阀11用于设置系统背压，其开启压力一般不超过0.5MPa，所述的冷却器12串联在低压溢流阀11的出口上，用于冷却闭式系统的高温液压油，为使得试验台具有较高的适用范围，应选择冷却能力较强的冷却器，所述的两位两通换向阀13 18 23 28分别于各液压驱动马达并联，一般而言，闭式回路的驱动马达为1、2或4个，可以根据需要设置两位两通换向阀工作位置以改变接入系统的马达数量，所述的补油安全阀36并联于补油泵的出口，其用于调定补油压力，其设置压力一般不超过1.5MPa(说明：当两位两通换向阀上位接入，即通电时，对应的液压马达无流量通过，相当于被“短路”了，此时，该马达不起作用。例如，若车辆是四驱，所有的两位两通换向阀均不通电，四个马达均接入回路，若车辆是两驱，则两个两位两通换向阀通电，两个马达不接入回路)。所述的执行元件包括液压驱动马达14 19 24 29，所述的液压驱动马达双向变量柱塞马达，变量马达可以根据被测试系统的实际马达情况设置排量变化范围，若实际被测试系统为定量驱动马达，则马达排量不改变，四个马达并联在回路中，进油口与柱塞变量泵2出油口相连，出油口与柱塞变量泵2回油口相连。所述的辅助元件包括油箱5和补油过滤器4，所述的油箱容积应根据系统最大流量选择，一般不低于系统最大流量的3倍，所述的补油过滤器4为粗滤。所述的测量元件包括扭矩转速测量仪15 20 25 30，分别与各液压驱动马达测量，用于测定不同负载下、不同流量下的各液压驱动马达的转速和扭矩。
所述的负载加载回路包括动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件。所述的动力元件包括电动机b、加载齿轮泵34。该系统的动力源为电动机b，所述的电动机b额定转速为2000-3000r/min，可以根据所选用的加载齿轮泵34的额定转速匹配，所述的电动机b直接驱动加载齿轮泵34,所述的加载齿轮泵34为外啮合齿轮泵，所述的控制元件三位四通比例换向阀33和比例溢流阀17 22 27 32，所述的三位四通比例换向阀33串联于加载齿轮泵34的出油口，其额定流量应大于齿轮泵最大输出流量，三位四通比例换向阀33具有调节流量和改变方向的双重作用，当三位四通电磁换向阀处于中位时，系统采取被动加载方式，通过设置比例溢流阀的开启压力来加载负载，开启压力越大，负载越大，当三位四通电磁换向阀不处于中位时，系统采取主动加载方式，此时比例溢流阀开启压力极高，正常测试范围内比例溢流阀不开启，负载大小与三位四通电磁换向阀的开度有关。主动加载方式用于模拟系统的动态负载，被动加载方式用于模拟系统的静态负载。所述的比例溢流阀数量为4个，分别并联与各个负载马达的出油口，其出油口连接油箱，比例溢流阀是由模拟量信号控制，其开启压力与模拟量信号大小成正比，可以实现无极地改变负载大小，当采用主动加载方式时，其开启压力最大。所述的执行元件为4个负载马达16 21 26 31，所述的负载马达为双向定量马达，其通过扭矩转速测量设备与液压驱动马达相连。所述的辅助元件包括油箱，所述的油箱与液压闭式系统回路公用同一油箱。
参见图2，本发明的控制器为PLC，信号的采集接收和液压元件的控制信号均由PLC完成，一方面，PLC采集扭矩转速测试设备获取的驱动马达的转速和扭矩数据和泵出口压力传感器获取的压力数据，另一方面，PLC有10个模拟量输入端，分别用于控制4个比例溢流阀、1个比例换向阀、1个变量泵和4个变量马达，可根据其具体型号考虑是否需要增加放大器，同时PLC的4个输出点连接4个继电器，继电器控制两位两通换向阀的通断。PLC将以上所有数据上传给上位机进行数据记录分析，上位机通过显示器进行实时显示。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：
包括液压闭式系统回路、负载加载回路；
所述液压闭式系统回路包括第一动力元件、第一控制元件、第一执行元件、第一辅助元件、第一测量元件；
所述第一动力元件包括电动机a(1)、柱塞变量泵(2)、补油泵(3)；所述电动机a(1)连接分动箱，将动力一分为二，一根轴直接驱动柱塞变量泵(2)，另一根轴直接驱动补油泵(3)；
所述第一控制元件包括一对主回路安全阀(6、8)，一对补油单向阀(7、9)，一冲洗梭阀(10)、一低压溢流阀(11)、一冷却器(12)、若干并列设置的两位两通换向阀、一补油安全阀(36)；所述一对主回路安全阀(6、8)连接于柱塞变量泵(2)的低压侧和高压侧，两者开启压力完全相同，当系统压力超过主回路安全阀设定压力时，主回路安全阀打开卸荷，高压油流回油箱；所述一对补油单向阀(7、9)并联在补油泵(3)出口的两侧，用于确保补油泵的输出流量只流入系统低压侧；所述冲洗梭阀(10)为液控型，其两个液控油口分别连接至主回路的高低压两侧，冲洗梭阀(10)的出油口连接低压溢流阀(11)，所述的低压溢流阀(11)用于设置系统背压，所述的冷却器(12)串联在低压溢流阀(11)的出口上，用于冷却闭式系统的高温液压油；若干所述两位两通换向阀各自与一液压驱动马达并联；
所述第一执行元件包括液压驱动马达，所述的液压驱动马达双向变量柱塞马达，若干马达并联在回路中，其进油口与柱塞变量泵(2)出油口相连，出油口与柱塞变量泵(2)回油口相连；
所述第一辅助元件包括油箱(5)和补油过滤器(4)；所述补油泵(3)、补油过滤器(4)、油箱(5)依次连接；
所述第一测量元件包括一组扭矩转速测量仪，各扭矩转速测量仪各自与对应液压驱动马达连接，用于测定各液压驱动马达的转速和扭矩；
所述负载加载回路包括第二动力元件、第二控制元件、第二执行元件、第二辅助元件；
所述第二动力元件包括电动机b(35)、加载齿轮泵(34)；所述的电动机b驱动加载齿轮泵(34)；
所述第二控制元件包括三位四通比例换向阀(33)和若干比例溢流阀，所述的三位四通比例换向阀(33)串联于加载齿轮泵(34)的出油口，其额定流量应大于齿轮泵最大输出流量，三位四通比例换向阀(33)具有调节流量和改变方向的双重作用；比例溢流阀各自连接一负载马达；
所述第二执行元件为若干负载马达，所述的负载马达为双向定量马达，其通过扭矩转速测量设备与液压驱动马达相连。
所述第二辅助元件包括油箱(5)。
2.如权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：所述第二辅助元件与第一辅助元件的油箱(5)共用一个油箱。
3.如权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：通过改变所述两位两通换向阀工作位置，改变对应液压驱动马达的数量，所述的补油安全阀(36)并联于补油泵的出口，其用于调定补油压力，其设置压力不超过1.5MPa。
4.如权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：所述的油箱容积应不低于系统最大流量的3倍，所述的补油过滤器(4)为粗滤过滤器。
5.如权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：所述的电动机b(35)额定转速为2000-3000r/min，所述的电动机b(35)直接驱动加载齿轮泵(34),所述的加载齿轮泵(34)为外啮合齿轮泵。
6.如权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：所述的电动机a(1)额定转速为1500-2000r/min。
7.如权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台，其特征在于：所述液压驱动马达的数量为四个，对应的比例溢流阀、扭矩转速测量设备的数量也为四个。
8.一种权利要求1所述的液压闭式系统马达特性测试试验台的控制方法，其特征在于：采用PLC控制器，信号的采集接收和液压元件的控制信号均由PLC完成；一方面，PLC采集扭矩转速测试设备获取的驱动马达的转速和扭矩数据和泵出口压力传感器获取的压力数据，另一方面，PLC有10个模拟量输入端，分别控制4个比例溢流阀、1个比例换向阀、1个变量泵和4个变量马达，同时PLC的4个输出点连接4个继电器，继电器控制两位两通换向阀的通断；PLC将数据上传给上位机进行数据记录分析，上位机通过显示器进行实时显示。
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