一種四象限液壓加載系統的製作方法
2023-05-25 02:04:21
本發明涉及液壓傳動與控制技術領域，具體是一種四象限液壓加載系統。
背景技術：
液壓馬達是液壓系統的一種執行元件，是液壓系統的核心元件，其性能將直接影響和決定液壓系統的工作性能，所以對液壓馬達進行性能試驗尤為重要。
目前對液壓馬達性能試驗的加載方法有三種:
第一種是機械加載方法，有摩擦測功器加載、扭板彈簧加載、慣性圓盤加載等方法。這些方法一般都簡單易行，但由於各種限制均不適合於較大功率的情況，所以不適用於工程機械液壓傳動用的液壓馬達試驗。液壓馬達試驗的機械加載還包括用液壓泵加載和用水力測功器加載等方法，但這些加載設備相對較複雜。
第二種是電的加載方法。液壓馬達試驗的電加載有電力測功機加載(包直流平衡電機加載、渦流測功機加載、磁粉加載器加載)、直流電激發電機加載以及自動負荷模擬器加載等方法。但一般來說，這些加載設備比較複雜，試驗成本較高。
第三種是液壓馬達背壓加載，這種方法不是直接將負載力矩施於被試馬達軸上，而是在液壓馬達的回油路上串聯節流閥(或溢流閥)加載的辦法。當試驗系統液壓油源給被試馬達供油時，減小節流口開度，馬達背壓升高，同時也將導致馬達進油口壓力升高。這種方法不是很安全。
技術實現要素：
針對上述問題本發明的目的在於提供一種採用閉式液壓系統，功率密度大，對被試系統的參數適應能力強，且可擴大加載系統測試被試系統工況範圍的四象限液壓加載系統。技術方案如下：
一種四象限液壓加載系統，包括變量液壓泵/馬達、手動換向閥、三位四通電磁換向閥、先導型比例電磁式溢流閥、先導型減壓閥；
變量液壓泵/馬達由被試系統通過離合器帶動工作，其a口連接到手動換向閥的t口，其b口連接到手動換向閥的p口；
手動換向閥的a口連接到三位四通電磁換向閥的b口，其b口同時連接到三位四通電磁換向閥的a口和先導型比例電磁式溢流閥的p口；
先導型比例電磁式溢流閥的遠程控制口連接到第二二位二通電磁換向閥的p口；其a口連接到第二二位二通電磁換向閥的a口，同時依次通過冷卻器和過濾器連接到三位四通電磁換向閥的p口；
三位四通電磁換向閥的t口同時連接到先導型減壓閥的a口、第一單向閥的a口和；
先導型減壓閥的p口和第一單向閥的p口均通過手動截止閥連接到蓄能器；先導型減壓閥的油液洩露口連接到油箱；
三位四通電磁換向閥的p口還同時連接到先導型溢流閥的p口和第二單向閥的p口；
先導型溢流閥的遠程控制口連接到第一二位二通電磁換向閥的p口，其a口和第一二位二通電磁換向閥的a口均連接到油箱；
第二單向閥的a口通過液壓泵連接到油箱。
進一步的，所述離合器與被測系統之間還設置有轉速傳感器和扭矩儀；
所述第一單向閥（16）的a口還和壓力傳感器（17）相連。
本發明的有益效果是：
1）本發明採用閉式液壓系統，具有高效率，高功率密度的特點，且閉式系統具有體積小，佔地面積小，成本低的優點；
2）本發明通過調整三位四通電磁換向閥工作的工作位，實現了對被試系統進行正值負載的加載以及對蓄能器充液，以及對被試系統進行負值負載的加載，同時完成蓄能器中的油液的釋放，以方便維修檢查；
3）本發明採用先導型比例電磁式溢流閥，利用電液比例壓力控制方便且能夠滿足被試系統負載要求，提高設定壓力的穩定性，先導溢流閥的壓力動態響應性能比直動式溢流閥更好，動態響應迅速，避免壓力控制階躍變化引起的壓力超調、振蕩和液壓衝擊；
4）本發明採用扭矩儀，轉速傳感器和壓力傳感器可實時監測系統輸出扭矩、轉速和壓力；
5）本發明採用變量泵/馬達替代泵，減小了系統的額定流量，對被試系統的參數適應能力強。
附圖說明
圖1為本發明四象限液壓加載系統的結構示意圖。
圖中：1-油箱；2-先導型溢流閥；3-第一二位二通電磁換向閥；4-冷卻器；5-過濾器；6-第二二位二通電磁換向閥；7-先導型比例電磁式溢流閥；8-三位四通電磁換向閥；9-蓄能器；10-手動換向閥；11-變量液壓泵/馬達；12-離合器；13-扭矩儀；14-轉速傳感器；15-手動截止閥；16-第一單向閥；17-壓力傳感器；18-先導型減壓閥；19-第二單向閥；20-液壓泵；21-電機；22-被試系統。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，一種四象限液壓加載系統，包括變量液壓泵/馬達11、手動換向閥10、三位四通電磁換向閥8、先導型比例電磁式溢流閥7、先導型減壓閥18；
變量液壓泵/馬達11由被試系統22通過離合器12帶動工作，其a口連接到手動換向閥10的t口，其b口連接到手動換向閥10的p口；
手動換向閥10的a口連接到三位四通電磁換向閥8的b口，其b口同時連接到三位四通電磁換向閥8的a口和先導型比例電磁式溢流閥7的p口；
先導型比例電磁式溢流閥7的遠程控制口連接到第二二位二通電磁換向閥的p口；其a口連接到第二二位二通電磁換向閥6的a口，同時依次通過冷卻器4和過濾器5連接到三位四通電磁換向閥8的p口；
三位四通電磁換向閥8的t口同時連接到先導型減壓閥18的a口、第一單向閥16的a口和壓力傳感器17；
先導型減壓閥18的p口和第一單向閥16的p口均通過手動截止閥15連接到蓄能器9；先導型減壓閥18的油液洩露口連接到油箱1；
三位四通電磁換向閥8的p口還同時連接到先導型溢流閥2的p口和第二單向閥19的p口；
先導型溢流閥2的遠程控制口連接到第一二位二通電磁換向閥3的p口，其a口和第一二位二通電磁換向閥3的a口均連接到油箱1；
第二單向閥19的a口通過液壓泵20連接到油箱1。
本實施例的離合器12與被測系統之間還設置有轉速傳感器14和扭矩儀13，可實時監測系統輸出扭矩、轉速。本實施例的三位四通電磁換向閥8的t口還設有壓力傳感器17，可實時監測系統的壓力。
當三位四通電磁換向閥8工作於右位時，通過設置先導型比例電磁式溢流閥7的調定壓力，利用變量液壓泵/馬達11建立起恆定的負載扭矩，此時變量液壓泵/馬達處於液壓馬達工況，可對被試系統進行正值負載的加載以及對蓄能器充液；當三位四通電磁換向閥8工作於中位時，可對液壓變量泵/馬達11進行卸荷，蓄能器9中的油液也可以釋放出來，方便維修檢查；當三位四通電磁換向閥8工作於左位時，蓄能器9放出油液並通過先導型減壓閥18調節出口壓力恆定，利用變量液壓泵/馬達11建立起恆定的負值負載扭矩，此時變量液壓泵/馬達處於液壓泵工況，可對被試系統進行負值負載的加載。
本系統實現三個功能的具體工作過程如下：
（1）正值負載扭矩的施加：將三位四通電磁換向閥8切換於右位，第一二位二通電磁換向閥3和第二二位二通電磁換向閥6切換於上位，啟動電機21，帶動液壓泵20工作，從油箱1吸油，低壓油液依次經過第二單向閥19、三位四通電磁換向閥8的p口、b口和手動換向閥10的a口、p口到達變量液壓泵/馬達11的b口，此時被試系統22通過離合器12帶動變量液壓泵/馬達11工作，所以液壓泵/馬達11處於液壓馬達工況。
通過設置先導型比例電磁式溢流閥7的調定壓力，從變量液壓泵/馬達11的a口流出的高壓油液依次經過手動換向閥10的t口和b口、三位四通電磁換向閥8的a口和t口、壓力傳感器17、第一單向閥16和手動截止閥15，最終儲存在蓄能器9內。
先導型比例電磁式溢流閥7的調定壓力決定了蓄能器9的充液壓力，通過採集壓力傳感器17的數據，當壓力達到我們需求壓力時，關閉手動截止閥15，當系統壓力達到先導型比例電磁式溢流閥7的設定壓力時先導型比例電磁式溢流閥7溢流，維持壓力恆定，通過變量液壓泵/馬達11建立起負載扭矩阻礙被試系統運行，完成負載的加載，而由於系統壓力高於先導型比例電磁式溢流閥7的調定壓力所溢流出的油液依次經過過濾器5、冷卻器4、三位四通電磁換向閥8的p口、b口和手動換向閥10的a口、p口回到變量液壓泵/馬達11的b口，形成一個閉式迴路。先導型溢流閥2有兩個作用：一是起安全閥的作用，用來限制液壓系統的最高壓力，當系統壓力達到先導型溢流閥2的設定壓力時先導型溢流閥2溢流；一是維持補油泵出口油液壓力的恆定。
（2）負值負載扭矩的施加：將三位四通電磁換向閥8切換於左位，打開手動截止閥15，蓄能器9的高壓油液經過手動截止閥15、先導型減壓閥18、三位四通電磁換向閥8的t口、b口和手動換向閥10的a口、p口到達變量液壓泵/馬達11的b口，驅動變量液壓泵/馬達11旋轉，從而帶動被試系統22運行，此時液壓泵/馬達11處於液壓泵工況。
通過設定先導型減壓閥18的調定壓力，使得從先導型減壓閥18的a口流出的油液壓力恆定，而洩露的油液流回油箱1，最終保證變量液壓泵/馬達11建立的負值負載扭矩恆定。
低壓油液從變量液壓泵/馬達11的a口流出，依次經過手動換向閥10的t口、b口和三位四通電磁換向閥8的a口、p口、先導型溢流閥2和第一二位二通電磁換向閥3，最後流回油箱1。
（3）對變量液壓泵/馬達11卸荷和釋放蓄能器9中剩餘油液：試驗完成後，將三位四通電磁換向閥8切換於中位，此時變量液壓泵/馬達11進油口和出油口相連，處於自由狀態，蓄能器9中的油液通過手動截止閥15、減壓閥18、三位四通電磁換向閥8的t口、p口、先導型溢流閥2和第一二位二通電磁換向閥3，最後流回油箱1。
蓄能器9入口的手動截止閥15主要用於系統檢修的卸荷操作。根據不同的工況需求，通過設定先導型比例電磁式溢流閥7的調定壓力，可調節維持系統的壓力穩定，建立起穩定的負載扭矩；通過設定先導型減壓閥18的調定壓力，可維持蓄能器9出口油液的壓力穩定，建立起穩定的負值負載扭矩。通過採集壓力傳感器17的數據可以判斷蓄能器9充液壓力是否滿足需求，通過採集扭矩儀13和轉速傳感器14的數據可以判斷加載的負載扭矩是否正確，保證試驗正常運作。