一种四象限液压泵变量特性综合测试系统

1.本发明属于液压领域。


背景技术：

2.液压传动具有功率密度大、结构紧凑、布置灵活、控制精度高等诸多优点，被广泛应用于各类机电系统中，而四象限液压泵是液压系统重要元件，其性能直接影响液压系统的使用性能，是液压系统不可缺少的元件，四象限液压泵的变量机构对四象限液压泵的动态特性影响尤为重要，因此对四象限液压泵变量机构性能进行检测是设计和生产中不可缺失的环节。通过对四象限液压泵变量机构性能检测可以指导设计和生产。但是现有的液压泵性能测试系统大多存在性能单一、负载调解范围小问题。


技术实现要素：

3.本发明目的是为了解决现有液压泵性能测试系统存在性能单一、负载调解范围小的问题，提供了一种四象限液压泵变量特性综合测试系统。
4.本发明所述一种四象限液压泵变量特性综合测试系统，该系统包括：转速传感器、第一电动机、转矩传感器、第一平衡阀、第二平衡阀、第一溢流阀、压力切断器、第一液压泵、油箱、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、电磁换向阀、第二液压泵、第二溢流阀和比例加载阀；
5.待测四象限液压泵的驱动端与第一电动机的输出轴传动连接，转速传感器采集第一电动机输出轴的转速，转矩传感器用于采集第一电动机与待测四象限液压泵的驱动端之间的转矩；待测四象限液压泵的比例换向阀进油口同时与第一平衡阀的一个端口和第二平衡阀的一个端口连通，所述第一平衡阀的另一个端口与待测四象限液压泵的一个吸/出油口连通，第二平衡阀的另一个端口与待测四象限液压泵的另一个吸/出油口连通；
6.待测四象限液压泵的比例换向阀进油口还与第一溢流阀的一个端口连接，所述第一溢流阀的另一个端口连接油箱；
7.待测四象限液压泵的比例换向阀进油口还通过管路与压力切断器的中顺序阀进油口连通，所述压力切断器的中顺序阀回油口与油箱连通；
8.所述压力切断器的两个工作油口分别连接待测四象限液压泵的两个吸/出油口；
9.待测四象限液压泵的比例换向阀出油口连接油箱；
10.待测四象限液压泵的比例换向阀进油口还通过第一液压泵连接油箱；
11.待测四象限液压泵的一个吸/出油口通过第一截止阀连接电磁换向阀的执行元件出油口b
12.待测四象限液压泵的另一个吸/出油口通过第三截止阀连接电磁换向阀的的执行元件进油口a；
13.电磁换向阀的执行元件出油口p通过第二溢流阀连接油箱；
14.电磁换向阀的执行元件出油口p还通过第二液压泵连接油箱；
15.电磁换向阀的系统回油口t连接油箱；
16.待测四象限液压泵的一个吸/出油口通过第一截止阀连接比例加载阀的进油口，比例加载阀的出油口与待测四象限液压泵的另一个吸/出油口连通；
17.待测四象限液压泵的另一个吸/出油口通过第四截止阀连接比例加载阀的出油口；
18.比例加载阀的另一个吸/出油口连接油箱。
19.进一步地，本发明中，第一压力传感器、第二压力传感、第三压力传感、第四压力传感、第六压力传感和第七压力传感；
20.所述第一压力传感器和第二压力传感设置在待测四象限液压泵泵体变量活塞的两端，用于采集待测四象限液压泵泵体变量活塞两端的压力；
21.第三压力传感用于采集第一液压泵的出油口压力；
22.第四压力传感用于采集待测四象限液压泵另一个吸/出油口压力；
23.第六压力传感用于采集待测四象限液压泵一个吸/出油口压力；
24.第七压力传感用于采集第二液压泵的供油压力。
25.进一步地，本发明中，还包括位移传感器和角度传感器；
26.所述位移传感器用于采集待测四象限液压泵变量活塞的位移信号，角度传感器用于采集待测四象限泵斜盘角度信号。
27.进一步地，本发明中，还包括第一流量传感器、第二流量传感器、第三流量传感器、第四流量传感器和第五流量传感器；
28.第一流量传感器用于采集待测四象限液压泵泄油口的泄露流量；
29.第二流量传感器用于采集第一液压泵供给待测四象限泵比例阀的流量；
30.第三流量传感器用于采集电磁换向阀的供油口的流量；
31.第四流量传感器用于采集电磁换向阀的系统回油口t的流量；
32.第五流量传感器用于采集比例加载阀的出油口的流量。
33.进一步地，本发明中，还包括第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器、第四过滤器和第五过滤器；
34.第一过滤器用于对经第一液压泵进入待测四象限液压泵比例换向阀进油口的油液进行过滤；
35.第二过滤器用于对进入第一液压泵进油口的油液进行过滤；
36.第三过滤器用于对进入第二液压泵进油口的油液进行过滤；
37.第四过滤器用于对待测四象限液压泵的一个吸/出油口进出的油液进行过滤；
38.第五过滤器用于对比例加载阀进油口的油液进行过滤。
39.进一步地，本发明中，还包括换热器、第一冷却器和第二冷却器；
40.换热器用于对第一液压泵出油口的油液进行换热；
41.第一冷却器用于对电磁换向阀的系统回油口t的油液进行冷却；
42.第二冷却器用于比例加载阀出油口的油液进行冷却。
43.进一步地，本发明中，还包括第一消声器和第二消声器；
44.第一消声器用于对第一液压泵出油口压力进行稳定；
45.第二消声器用于对第二液压泵出油口压力进行稳定。
46.进一步地，本发明中，还包括第一温度传感器和第二温度传感器，
47.所述第二温度传感器用于采集油箱内的温度信号；
48.第一温度传感器用于采集第一液压泵的进油口油液温度。
49.进一步地，本发明中，还包括第一单向阀、第二单向阀和第三单向阀；
50.所述第一单向阀的进油口连接第二液压泵出油口，所述第一单向阀的出油口连接电磁换向阀的进油口t；第二单向阀的进油口连接第四过滤器的出油口，所述第二单向阀的出油口连接比例加载阀的进油口；
51.第三单向阀的进油口连接第五过滤器的出油口，第三单向阀的出油口连接比例加载阀的进油口。
52.进一步地，本发明中，第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀；
53.第一截止阀设置在待测四象限液压泵和比例加载阀之间；
54.第二截止阀设置在待测四象限液压泵和电磁换向阀的执行元件出油口b之间；
55.第三截止阀设置在电磁换向阀的执行元件进油口a和油箱之间；
56.第四截止阀设置在待测四象限液压泵的另一个吸/出油口与比例加载阀之间的管路上。
57.进一步地，本发明中，第四单向阀和第五单向阀；
58.第四单向阀的进油口连接比例加载阀的出油口，第四单向阀的出油口连接待测四象限泵的吸排油口；
59.第五单向阀的进油口连接比例加载阀出油口，第五单向阀的出油口连接四象限泵的吸排油口。
60.进一步地，本发明中，第一蓄能器和第二蓄能器；
61.第一蓄能器的进油口连接第一液压泵的排油口；
62.第二蓄能器的进油口连接第二液压泵的排油口。
63.本发明所述系统对四象限液压泵进行动态特性实验，可检测变量机构的压力特性以及变排量过程中的变量特性以及对负载的敏感特性，可以实现对四象限液压泵的变量机构实现高低温实验，检测四象限液压泵变量机构在不同温度条件下的变量特性，该测试系统负载可以通过电信号调节。可以调节变量机构进油口的压力以及流量参数，并且能够保持进入到变量机构中的油液温度恒定。利用消声器消除液压泵的压力、流量脉动对液压阀性能检测的影响。能够调节比例加载阀开口大小以调成四象限泵液压泵负载，实现不同工况下变量机构变量特性的实验。负载可以调节，可以通过对比例加载阀控制不同的电磁信号模拟不同工况下的负载，以实现多种工况下变量机构特性的研究。还可以进行高低温实验，通过加热或冷却油箱内油液控制被测变量机构的在不同工况下的变量特性。实现综合测试系统的不同控制算法的实验，实现控制算法对变量机构稳定性的研究。自动化控制程度高，可以实现综合测试系统的计算机自动控制。
附图说明
64.图1是本发明所述系统结构示意图。
具体实施方式
65.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作出创造性劳动的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。
66.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
67.具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种四象限液压泵变量特性综合测试系统，该系统包括：转速传感器1、第一电动机2、转矩传感器3、第一平衡阀10、第二平衡阀11、第一溢流阀12、压力切断器13、第一液压泵19、油箱20、第一截止阀26、第二截止阀27、第三截止阀28、第四截止阀29、电磁换向阀30、第二液压泵38、第二溢流阀41和比例加载阀46；
68.待测四象限液压泵4的驱动端与第一电动机2的输出轴传动连接，转速传感器1采集第一电动机2输出轴的转速，转矩传感器3用于采集第一电动机2与待测四象限液压泵4的驱动端之间的转矩；待测四象限液压泵4的比例换向阀进油口同时与第一平衡阀10的一个端口和第二平衡阀11的一个端口连通，所述第一平衡阀10的另一个端口与待测四象限液压泵4的一个吸/出油口连通，第二平衡阀11的另一个端口与待测四象限液压泵4的另一个吸/出油口连通；
69.待测四象限液压泵4的比例换向阀进油口还与第一溢流阀12的一个端口连接，所述第一溢流阀12的另一个端口连接油箱20；
70.待测四象限液压泵4的比例换向阀进油口还通过管路与压力切断器13的中顺序阀进油口连通，所述压力切断器13的中顺序阀回油口与油箱20连通；
71.所述压力切断器13的两个工作油口分别连接待测四象限液压泵4的两个吸/出油口；
72.待测四象限液压泵4的比例换向阀出油口连接油箱20；
73.待测四象限液压泵4的比例换向阀进油口还通过第一液压泵19连接油箱20；
74.待测四象限液压泵4的一个吸/出油口通过第一截止阀26连接电磁换向阀30的执行元件出油口b；
75.待测四象限液压泵4的另一个吸/出油口通过第三截止阀28连接电磁换向阀30的执行元件进油口a；
76.电磁换向阀30的执行元件出油口p通过第二溢流阀41连接油箱；
77.电磁换向阀30的执行元件出油口p还通过第二液压泵38连接油箱；
78.电磁换向阀30的回油口t连接油箱；
79.待测四象限液压泵4的一个吸/出油口通过第一截止阀26连接比例加载阀46的进油口，比例加载阀46的出油口与待测四象限液压泵4的另一个吸/出油口连通；比例加载阀46的进油口还与待测四象限液压泵4的另一个吸/出油口连通；
80.待测四象限液压泵4的另一个吸/出油口通过第四截止阀29连接比例加载阀46的出油口；
81.比例加载阀46的另一个吸/出油口连接油箱。
82.本发明所述第一电机的输出轴与四象限液压泵的输入轴相连接，第一平衡阀10与第二平衡阀11的油路相连，并分别与四象限液压泵的进出油口相连接，第一溢流阀12的进油路分别与两平衡阀之间油路以及四象限液压泵的进油路相连构成四象限液压泵工作的闭式回路。与四象限泵闭式回路相连的模拟负载回路构建分别为第四过滤器41、第五过滤器44、第一单向阀42、第二单向阀43、第一比例加载阀45、第二冷却器46。该回路可以通过改变比例加载阀电信号的大小调整负载大小，通过改变电信号模拟不同工况下的负载。
83.第三电动机37输出端连接第二液压泵38输入端，第二液压泵38输出流量经过第三单向阀50、第二消音器48、第一电磁换向阀33、第二蓄能器36、第二溢流阀40组成测试马达工况时的供油回路。该回路可以改变供油压力和流量来测量不同供油压力下四象限泵马达工况下变量特性。
84.该四象限液压泵变量机构工作性能的检测系统能够检测四象限液压泵的泵工况和马达工况两种工况下顺时针工作和逆时针工作的变量特性。
85.进一步地，本发明中，第一压力传感器7、第二压力传感8、第三压力传感14、第四压力传感21、第六压力传感25和第七压力传感34；
86.所述第一压力传感器7和第二压力传感8设置在待测四象限液压泵4泵体变量活塞的两端，用于采集待测四象限液压泵4泵体变量活塞两端的压力；
87.第三压力传感14用于采集第一液压泵19的出油口压力；
88.第四压力传感21用于采集待测四象限液压泵4另一个吸/出油口压力；
89.第六压力传感25用于采集待测四象限液压泵4一个吸/出油口压力；
90.第七压力传感34用于采集第二液压泵38的供油压力。
91.进一步地，本发明中，还包括位移传感器6和角度传感器5；
92.所述位移传感器6用于采集待测四象限液压泵4变量活塞的位移信号，角度传感器5用于采集待测四象限泵斜盘角度信号。
93.进一步地，本发明中，还包括第一流量传感器9、第二流量传感器15、第三流量传感器31、第四流量传感器32和第五流量传感器48；
94.第一流量传感器9用于采集待测四象限液压泵4泄油口的泄露流量；
95.第二流量传感器15用于采集第一液压泵19供给待测四象限泵比例阀的流量；
96.第三流量传感器31用于采集电磁换向阀30的供油口p的流量；
97.第四流量传感器32用于采集电磁换向阀30的回油口t的流量；
98.第五流量传感器48用于采集比例加载阀46的出油口的流量。
99.第二流量传感器15还实现采集闭式补油回路的流量。
100.进一步地，本实施方式中，还包括第一过滤器16、第二过滤器23、第三过滤器40、第四过滤器42和第五过滤器45；
101.第一过滤器16用于对经第一液压泵19进入待测四象限液压泵4比例换向阀进油口的油液进行过滤；
102.第二过滤器23用于对进入第一液压泵19进油口的油液进行过滤；
103.第三过滤器40用于对进入第二液压泵38进油口的油液进行过滤；
104.第四过滤器42用于对待测四象限液压泵4的一个吸/出油口进出的油液进行过滤；
105.第五过滤器45用于对比例加载阀46进油口的油液进行过滤。
106.进一步地，本实施方式中，还包括换热器22、第一冷却器33和第二冷却器47；
107.换热器22用于对第一液压泵19出油口的油液进行换热；
108.第一冷却器33用于对电磁换向阀30的回油口t的油液进行冷却；
109.第二冷却器47用于对比例加载阀46出油口的油液进行冷却。
110.进一步地，本实施方式中，还包括第一消声器17和第二消声器36；
111.第一消声器17用于对第一液压泵19出油口压力进行稳定；
112.第二消声器36用于对第二液压泵38出油口压力进行稳定。
113.进一步地，本实施方式中，还包括第一温度传感器24和第二温度传感器49，
114.所述第二温度传感器49用于采集油箱内的温度信号；
115.第一温度传感器24用于采集第一液压泵19的进油口油液温度。
116.进一步地，本实施方式中，还包括第一单向阀37、第二单向阀43和第三单向阀44；
117.所述第一单向阀37的进油口连接第二液压泵38出油口，所述第一单向阀37的出油口连接电磁换向阀30的进油口t；第二单向阀43的进油口连接第四过滤器42的出油口，所述第二单向阀43的出油口连接比例加载阀46的进油口；
118.第三单向阀44的进油口连接第五过滤器45的出油口，第三单向阀44的出油口连接比例加载阀46的进油口。
119.进一步地，本实施方式中，第一截止阀26、第二截止阀27、第三截止阀28和第四截止阀29；
120.第一截止阀26设置在待测四象限液压泵4和比例加载阀46之间；
121.第二截止阀27设置在待测四象限液压泵4和电磁换向阀30的执行元件出油口b之间；
122.第三截止阀28设置在电磁换向阀30的执行元件进油口a和油箱20之间；
123.第四截止阀29设置在待测四象限液压泵4的另一个吸/出油口与比例加载阀46之间的管路上。
124.进一步地，本实施方式中，检测四象限液压泵的泵工况时，第二截止阀27和第三截止阀28关闭，第一截止阀26和第四截止阀29打开。
125.检测四象限液压泵的泵工况时，待测四象限泵4通过泄油口吸油，油液经待测四象限泵4的一个进出油口依次经过第一截止阀26、第四过滤器42和第二单向阀43进入比例加载阀46进油口；同时油液经待测四象限泵4的另一个进出油口依次经过第四截止阀29第五过滤器45、第三单向阀44进入比例加载阀46进油口，比例加载阀46出油口的油液经过第一截止阀26和第四单向阀51或经过第四截止阀29和第五单向阀50返回至油液经待测四象限泵。
126.当泵顺时针旋转时，四象限泵吸油口为下口，排油口为上口，油液通过四象限泵4排油口流向经过闭式回路，经过第一截止阀26、第四过滤器42、第二单向阀43流入比例加载阀46、第二冷却器47经过第五单向阀50回到四象限泵吸油口，在油液流动过程中损耗的油液会由第一液压泵19进行补油。
127.进一步地，本实施方式中，检测四象限液压泵马达工况时，第二截止阀27和第三截止阀28打开，第一截止阀26和第四截止阀29关闭，第二液压泵38打开。
128.检测四象限液压泵马达工况时，油液经第二液压泵38进入第一单向阀37依次经第
二消声器36、第七压力传感34、电磁换向阀30、第二截止阀27、第六压力传感25进入待测四象限泵闭式回路经排油口流回至第三截止阀28、电磁换向阀30、第四流量传感器32和第一冷却器33再次返回至油箱20，(第二溢流阀41达到一定压力打开维持压力稳定)。
129.检测四象限液压泵的泵工况时，能够模拟负载回路可以实现四象限液压泵顺时针和逆时针两个方向变量机构动态特性。检测四象限液压泵马达工况时，可实现反方向变量机构动态特性的测量。四象限液压泵四象限工况下动态特性的测量，具有很高的综合性，可以完成四象限液压泵结构与控制多种优化实验，例如变量机构结构优化实验、变量机构控制算法优化实验、二次调节节能优化实验等。
130.进一步地，本实施方式中，第四单向阀51和第五单向阀50；
131.第四单向阀51的进油口连接比例加载阀的出油口，第四单向阀51的出油口连接待测四象限泵的吸排油口；
132.第五单向阀50的进油口连接比例加载阀出油口，第五单向阀50的出油口连接四象限泵的吸排油口。
133.进一步地，本实施方式中，第一蓄能器18和第二蓄能器35；
134.第一蓄能器18的进油口连接第一液压泵19的排油口；
135.第二蓄能器35的进油口连接第二液压泵38的排油口。
136.进一步地，本发明中，还包括控制器，所述控制器用于控制待测四象限液压泵4的排量。
137.控制器是控制四象限泵的变量机构，通过给变量机构提供电流信号使四象限泵4的排量发生改变，当四象限泵4需要改变排量时，控制器通过给电流信号传递给比例电磁铁一个力，使四象限泵4的比例阀阀芯运动，同时变量活塞中进入油液，同时带动斜盘运动，当系统停止时，信号为0。
138.采用本发明所述系统对四象限液压泵进行动态特性实验，可检测变量机构的压力特性以及变排量过程中的变量特性以及对负载的敏感特性，可以实现对四象限液压泵的变量机构实现高低温实验，检测四象限液压泵变量机构在不同温度条件下的变量特性，该测试系统负载可以通过电信号调节，同时本系统可以调节变量机构进油口的压力以及流量参数，并且能够保持进入到变量机构中的油液温度恒定。采用利用消声器消除液压泵的压力、流量脉动对液压阀性能检测的影响。还能够调节比例加载阀开口大小以调成四象限泵液压泵负载，实现不同工况下变量机构变量特性的实验。同时本发明可以通过对比例加载阀控制不同的电磁信号模拟不同工况下的负载，以实现多种工况下变量机构特性的研究。在进行高低温实验时，通过加热或冷却油箱内油液控制被测变量机构在不同工况下的变量特性。可以实现综合测试系统的不同控制算法的实验，实现控制算法对变量机构稳定性的研究。本发明通过采集四象限泵工作过程中的转速、转矩、流量、变量机构的变量活塞位移、斜盘角度等参数，实现对斜盘角度的精确反馈控制，且该系统自动化控制程度高，可以实现综合测试系统的计算机自动控制。
139.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权
利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。