CN110985367A - 一种高速液压泵性能试验装置 - Google Patents

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杜睿龙
李玮
顾建军
朱世强
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Abstract

本发明公开一种高速液压泵性能试验装置，包括高速电机、转速转矩仪、第一加载油路、空载油路、第二加载油路、安全油路、回油油路、泄漏油路、增压油箱以及补油油路。通过对第一加载油路、空载油路以及第二加载油路的切换与组合，该性能试验装置既可以测试泵的压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能，又能对泵的出口压力脉动、流量脉动进行测试，还能对液压泵进行跑合试验、寿命试验以及对泵的进油口吸空现象开展研究。

Description

一种高速液压泵性能试验装置
技术领域
本发明涉及一种试验装置，尤其是涉及一种高速液压泵性能试验装置。
背景技术
液压泵作为液压传动***的核心动力元件，被称为液压传动***的“心脏”，其性能很大程度上决定了液压***的工作性能。对液压泵的开展性能试验研究，是验证液压泵的设计理论、改进液压泵性能的有效手段。
通常，对液压泵的性能试验，有压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能试验，还有泵的出口压力脉动、流量脉动等性能试验。对于一个新的液压泵，需要在空载情况下进行跑合试验。为了提升液压泵的可靠性，需对泵进行寿命试验。此外，液压泵在高转速下，进油口往往会发生吸油不充分现象，即吸空现象；研究泵的进油口吸空现象，也是提升高转速液压泵的工作性能的关键。
对液压泵进行以上各种性能试验，对试验装置提出了较高的要求。一方面，要求泵的转速、进油口压力、工作油液的温度等温度且可调节；另一方面，要求以上各种性能试验在同一个试验装置上同时完成，并且应该保证便捷操作，切换方便。目前，液压泵的性能试验装置难以全面满足上述要求。
发明内容
针对目前液压泵的性能试验装置的不足之处，本发明的目的在于提供一种高速液压泵性能试验装置，既可以测试泵的压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能，又能对泵的出口压力脉动、流量脉动进行测试，还能对液压泵进行跑合试验、寿命试验以及对泵的进油口吸空现象开展研究。
本发明采用的技术方案是：
一种高速液压泵性能试验装置，其特征在于，包括高速电机、转速转矩仪、第一加载油路、空载油路、第二加载油路、安全油路、回油油路、泄漏油路、增压油箱以及补油油路：
所述的高速电机、转速转矩仪、待测泵依次相连，所述的待测泵包括进油口、出油口和泄漏口，所述的进油口与所述的增压油箱相连，所述的出油口与所述的第一加载油路一端相连，所述的空载油路、第二加载油路、安全油路这三个油路并联布置，其一端与第一加载油路的另一端相连，其另一端与所述的回油油路相连；回油油路与增压油箱相连，油液通过回油油路回到增压油箱；
所述的泄漏油路一端与待测泵的泄漏口相连，另一端接在回油油路中间；
所述的补油油路连接在所述的增压油箱上，用于调节待测泵进油口的压力。
进一步地，所述的第一加载油路包括一段内径不变的硬管、第一高频压力传感器、第二高频压力传感器，第一压力传感器、第一压力表、节流阀以及高压球阀，所述的第一高频压力传感器、第二高频压力传感器，第一压力传感器、第一压力表均安装在所述的硬管上；所述的硬管、节流阀、高压球阀依次连接，通过调节节流阀的开口，对测试泵进行加压，通过第一高频压力传感器、第二高频压力传感器测试泵的出口压力脉动。
进一步地，所述的第二加载油路包括第二压力表、高压球阀、第二压力传感器以及溢流阀，所述的第二压力表、高压球阀、第二压力传感器安装在溢流阀之前。
进一步地，所述的回油油路包括依次设置的第一流量计、第一过滤器。
进一步地，所述的泄漏油路包括依次设置第二低压球阀、第一单向阀和第二流量计，所述的第二流量计连接在所述的第一流量计和第一过滤器之间。
进一步地，所述的补油回路包括油箱、电机、补油泵、第二过滤器、第二单向阀以及第二安全阀，所述的补油泵连接电机，进油口连接油箱，出油口连接第二安全阀和第二过滤器，所述的第二过滤器连接第二单向阀，第二安全阀连接油箱。
进一步地，所述的空载油路包括第二高压球阀，所述的安全油路包括安全阀。
进一步地，所述的增压油箱包括密闭油箱，以及连接在密闭油箱上的第一低压球阀、补油球阀、排气球阀、排污球阀、回油球阀、第二压力表、第二压力传感器、温度传感器、出油球阀，所述的第一低压球阀连接所述的蓄能器，所述的出油球阀连接待测泵的进油口；通过调节蓄能器内气体的压力以及补充进入密闭油箱的油液，对密闭油箱的压力进行调节，从而调节待测泵进油口的压力。
进一步地，所述的高速电机通过变频器调节转速，实现待测泵转速的可调。
进一步地，所述的增压油箱内装有加热器，所述的回油油路的第一过滤器和回油球阀之间设置冷却器，所述的冷却器采用水冷方式且进水口处安装有电动开关阀；通过控制加热器的开关以及水冷的通断，对油液的温度进行调节，从而调节待测泵的工作油液的温度。
本发明的有益效果是：
(1)通过对油路的切换，在同一个试验装置上实现了对泵多项性能的试验，既包括了压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能，又包括了泵的出口压力脉动、流量脉动测试，还能对液压泵进行跑合试验、寿命试验以及对泵进油口的吸空现象开展研究。
(2)基于该试验装置的上述的试验功能，该试验装置既可以用于检验技术成熟的产品类液压泵的性能是否合格，也可以用于对处于产品研发阶段的液压泵进行性能优化的试验研究。该试验装置操作简单方便，具有广阔的应用场合。
附图说明
图1是本发明高速液压泵性能试验装置的液压原理图。
图中：高速电机1，转速转矩仪2，待测泵3，待测泵进油口3.01，待测泵出油口3.02，待测泵泄漏口3.03，第一高频压力传感器4.1、第二高频压力传感器4.2，第一压力传感器5.1、第二压力传感器5.2，第一压力表6.1、第二压力表6.2、第三压力表6.3，节流阀7，第一高压球阀8.1、第二高压球阀8.2、第三高压球阀8.3，溢流阀9，第一安全阀10.1、第二安全阀10.2，第一流量计11.1、第二流量计11.2，第一过滤器12.1、第二过滤器12.2，冷却器13，回油球阀14.1，出油球阀14.2，第一低压球阀14.3、第二低压球阀14.7，补油球阀14.4，排气球阀14.5，排污球阀14.6，密闭油箱15，第一单向阀16.1、第二单向阀16.2，温度传感器17，加热器18，电动开关阀19，电机20，补油泵21，油箱22，蓄能器23；第一加载油路100，空载油路200，第二加载油路300，安全油路400，回油油路500，泄漏油路600，补油油路700，加载油路的硬管100.1，增压油箱150。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的高速液压泵性能试验装置包括高速电机1、转速转矩仪2、第一加载油路100、空载油路200、第二加载油路300、安全油路400、回油油路500、泄漏油路600、增压油箱150以及补油油路700。
如图1所示，第一加载油路100包括一段内径不变的硬管100.1、第一高频压力传感器4.1、第二高频压力传感器4.2，第一压力传感器5.1、第一压力表6.1、节流阀7以及高压球阀8.1，所述的第一高频压力传感器4.1、第二高频压力传感器4.2，第一压力传感器5.1、第一压力表6.1均安装在所述的硬管100.1上；所述的硬管100.1、节流阀7、高压球阀8.1依次连接，通过调节节流阀7的开口，对测试泵3进行加压，通过第一高频压力传感器4.1、第二高频压力传感器4.2测试泵的出口压力脉动。
如图1所示，空载油路200包括第二高压球阀8.2。
如图1所示，第二加载油路300包括第二压力表6.2、高压球阀8.3、第二压力传感器5.2以及溢流阀9，所述的第二压力表6.2、高压球阀8.3、第二压力传感器5.2安装在溢流阀9之前。
如图1所示，安全油路400包括安全阀10.1。
如图1所示，回油油路500包括依次设置的第一流量计11.1、第一过滤器12.1以及冷却器13，所述冷却器采用水冷方式且进水口处安装有电动开关阀19。
如图1所示，泄漏油路600包括依次设置第二低压球阀14.7、第一单向阀16.1和第二流量计11.2，所述的第二流量计11.2连接在所述的第一流量计11.1和第一过滤器12.1之间。
如图1所示，补油回路包括油箱22、电机20、补油泵21、第二过滤器12.2、第二单向阀16.2以及第二安全阀10.2，所述的补油泵21连接电机20，进油口连接油箱22，出油口连接第二安全阀10.2和第二过滤器12.2，所述的第二过滤器12.2连接第二单向阀16.2，第二安全阀10.2连接油箱22。
如图1所示，增压油箱150包括密闭油箱15，以及连接在密闭油箱15上的第一低压球阀14.3、补油球阀14.4、排气球阀14.5、排污球阀14.6、回油球阀14.1、第二压力表6.2、第二压力传感器5.2、温度传感器17、出油球阀14.2、加热器18，所述的第一低压球阀14.3连接所述的蓄能器23，所述的出油球阀14.2连接待测泵3的进油口；通过调节蓄能器23内气体的压力以及补充进入密闭油箱15的油液，对密闭油箱15的压力进行调节，从而调节待测泵3进油口3.01的压力。
所述的高速电机1通过变频器调节转速，实现待测泵3转速的可调。
本发明的具体实施工作过程如下：
对液压泵的开展性能试验研究，是验证液压泵的设计理论、改进液压泵性能的有效手段。液压泵的性能试验，既包括压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能，还包括泵的出口压力脉动、流量脉动测试。对于一个新的液压泵，需要在空载情况下进行跑合试验。为了提升液压泵的可靠性，需对泵进行寿命试验；此外，液压泵在高转速下进油口的吸空现象也是泵的一个关键性能。上述试验过程均要求泵的转速、进油口压力工作油液的温度等稳定且可调节。
本发明提出的高速液压泵性能试验装置，包括高速电机1、转速转矩仪2、待测泵3、第一加载油路100、空载油路200、第二加载油路300、安全油路400、回油油路500、泄漏油路600、补油油路700以及增压油箱150。通过对上述油路的组合切换，既可以实现待测泵的压力、流量等常规性能试验，又能开展泵出口压力脉动、流量脉动试验，还可开展跑合试验、寿命试验、泵的吸油口吸空现象的试验研究。
压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能试验：打开增压油箱150的出油球阀14.2及回油球阀14.1，打开第一加载油路100的第一高压球阀8.1，将第一加载油路100的节流阀7开口调至最大，关闭空载油路200的第二高压球阀8.2，打开第二加载油路的第三高压球阀8.3，调节第二加载油路的溢流阀9对待测泵3进行加载。泵的出口油液通过第一加载油路100，再通过第二加载油路300，通过溢流阀9加载，最后通过回油油路500回到增压油箱150。通过回油油路500的第一流量计11.1的测量泵的出口流量，通过第一加载油路或第二加载油路的第一压力传感器5.1、第二压力传感器5.2测量泵的出口压力，通过转速转矩仪2测量泵的转速以及输入扭矩，利用容积效率及机械效率公式可计算得到泵的容积效率、机械效率。从而完成对泵的压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能试验。
压力脉动、流量脉动试验：打开增压油箱150的出油球阀14.2及回油球阀14.1，打开第一加载油路100的第一高压球阀8.1，调节第一加载油路100的节流阀7开口对待测泵3进行加载，打开空载油路200的第二高压球阀8.2，关闭第二加载油路300的高压球阀。泵的出口油液通过第一加载油路100，通过节流阀7加载，再通过空载油路200，最后通过回油油路500回到密闭油箱15。由第一加载油路100的第一高频压力传感器4.1、第二高频压力传感器4.2测量泵的出口压力脉动。第一高频压力传感器4.1、第二高频压力传感器4.2布置在内径不变的硬管100.1两端，通过对硬管100.1尺寸的设计以及两个压力传感器4.1、4.2布置位置的设计，通过流量脉动与压力脉动的关系，计算得到泵的出口流量脉动。从而完成对泵的出口压力脉动、流量脉动的试验。
跑合试验：打开增压油箱150的出油球阀14.2及回油球阀14.1，打开第一加载油路100的第一高压球阀8.1，将第一加载油路100的节流阀7开口调至最大，打开空载回路200的第二高压球阀8.2，关闭第二加载油路300的第三高压球阀8.3。泵的出口油液通过第一加载油路100，再通过空载油路200，最后通过回油油路500回到增压油箱150，整个过程没有对待测泵3进行加载，泵处于空载跑合阶段。通过回油油路500的第一流量计11.1测量泵的出口流量，通过转速转矩仪2测量泵的转速以及输入扭矩，利用容积效率及机械效率公式可计算得到泵空载跑合阶段的容积效率、机械效率。从而完成泵的跑合试验。
寿命试验：打开增压油箱150的出油球阀14.2及回油球阀14.1，打开第一加载油路100的第一高压球阀8.1，将第一加载油路100的节流阀7开口调至最大，关闭空载回路200的第二高压球阀8.2，打开第二加载油路300的第三高压球阀8.3，调节第二加载油路300溢流阀9对待测泵3进行加载。泵的出口油液通过第一加载油路100，再通过第二加载油路300，通过溢流阀9加载，最后通过回油油路500回到增压油箱150。试验可以长时间不间断运行，通过对增压油箱150内的加热器18以及回油回路500上的冷却器13控制，实现油液温度的稳定。通过回油油路500的第一流量计11.1测量泵的出口流量，通过第一加载油路100或第二加载油路300的第一压力传感器5.1、第二压力传感器5.2测量泵的出口压力，通过转速转矩仪2测量泵的转速以及输入扭矩，利用容积效率及机械效率公式可计算得到泵的容积效率、机械效率。从而完成对泵在寿命试验阶段压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能的测试。
泵的进油口吸空现象试验研究：打开增压油箱150的出油球阀14.2及回油球阀14.1，打开第一加载油路100的第一高压球阀8.1，将第一加载油路100的节流阀7开口调至最大，打开空载回路200的第二高压球阀8.2，关闭第二加载油路300的第三高压球阀8.3。泵的出口油液通过第一加载油路100，再通过空载油路200，最后通过回油油路500回到增压油箱150，整个过程没有对待测泵进行加载，泵处于空载阶段。通过变频器调节泵的转速，通过调节增压油箱150的压力来调节泵的进口压力。通过回油油路500的第一流量计11.1测量泵的出口流量，利用容积效率公式可计算得到泵进油口吸空情况下的容积效率、机械效率。从而研究泵的进油口吸空现象。
增压油箱的压力调节：增压油箱150由一个密闭油箱15与蓄能器23相连，蓄能器23内充有压力气体，通过补油油路700可向密闭油箱15补充油液。通过调节蓄能器23内气体的压力以及补充进入密闭油箱15的油液，实现增压油箱150的压力调节。
油液的温度调节：增压油箱150内装有加热器18，可以对油液进行加热；回油油路500上装有水冷却的冷却器13，通过电动开关阀19控制水冷通断从而对油液进行冷却。通过控制加热器13的开关以及水冷的通断，实现对油液的温度调节。
本发明通过对油路的切换，在同一个试验装置实现了对泵多项性能的试验，既包括了压力、流量、容积效率、机械效率等常规性能，又包括泵的出口压力脉动、流量脉动测试，还能对液压泵进行跑合试验、寿命试验以及对泵的进油口吸空现象开展研究。基于该试验装置的上述的试验功能，该试验装置既可以用于检验技术成熟的产品类液压泵的性能是否合格，也可以用于对处于产品研发阶段的液压泵进行性能优化的试验研究。该试验装置操作简单方便，具有广阔的应用场合。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速液压泵性能试验装置，其特征在于，包括高速电机(1)、转速转矩仪(2)、第一加载油路(100)、空载油路(200)、第二加载油路(300)、安全油路(400)、回油油路(500)、泄漏油路(600)、增压油箱(150)以及补油油路(700)。
所述的高速电机(1)、转速转矩仪(2)、待测泵(3)依次相连，所述的待测泵(3)包括进油口、出油口和泄漏口，所述的进油口与所述的增压油箱(150)相连，所述的出油口与所述的第一加载油路(100)一端相连，所述的空载油路(200)、第二加载油路(300)、安全油路(400)这三个油路并联布置，其一端与第一加载油路(100)的另一端相连，其另一端与所述的回油油路(500)相连；回油油路(500)与增压油箱(150)相连，油液通过回油油路(150)回到增压油箱(150)；
所述的泄漏油路(600)一端与待测泵(3)的泄漏口(3.03)相连，另一端接在回油油路(500)中间；
所述的补油油路(700)连接在所述的增压油箱(150)上，用于调节待测泵(3)进油口(3.01)的压力。
2.如权利要求1所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的第一加载油路(100)包括一段内径不变的硬管(100.1)、第一高频压力传感器(4.1)、第二高频压力传感器(4.2)，第一压力传感器(5.1)、第一压力表(6.1)、节流阀(7)以及高压球阀(8.1)，所述的第一高频压力传感器(4.1)、第二高频压力传感器(4.2)，第一压力传感器(5.1)、第一压力表(6.1)均安装在所述的硬管(100.1)上；所述的硬管(100.1)、节流阀(7)、高压球阀(8.1)依次连接，通过调节节流阀(7)的开口，对测试泵(3)进行加压，通过第一高频压力传感器(4.1)、第二高频压力传感器(4.2)测试泵的出口压力脉动。
3.如权利要求1所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的第二加载油路(300)包括第二压力表(6.2)、高压球阀(8.3)、第二压力传感器(5.2)以及溢流阀(9)，所述的第二压力表(6.2)、高压球阀(8.3)、第二压力传感器(5.2)安装在溢流阀(9)之前。
4.如权利要求1所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的回油油路(500)包括依次设置的第一流量计(11.1)、第一过滤器(12.1)。
5.如权利要求4所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的泄漏油路(600)包括依次设置第二低压球阀(14.7)、第一单向阀(16.1)和第二流量计(11.2)，所述的第二流量计(11.2)连接在所述的第一流量计(11.1)和第一过滤器(12.1)之间。
6.如权利要求4所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的补油回路(700)包括油箱(22)、电机(20)、补油泵(21)、第二过滤器(12.2)、第二单向阀(16.2)以及第二安全阀(10.2)，所述的补油泵(21)连接电机(20)，进油口连接油箱(22)，出油口连接第二安全阀(10.2)和第二过滤器(12.2)，所述的第二过滤器(12.2)连接第二单向阀(16.2)，第二安全阀(10.2)连接油箱(22)。
7.如权利要求1所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的空载油路(200)包括第二高压球阀(8.2)，所述的安全油路(400)包括安全阀(10.1)。
8.如权利要求1所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的增压油箱(150)包括密闭油箱(15)，以及连接在密闭油箱(15)上的第一低压球阀(14.3)、补油球阀(14.4)、排气球阀(14.5)、排污球阀(14.6)、回油球阀(14.1)、第二压力表(6.2)、第二压力传感器(5.2)、温度传感器(17)、出油球阀(14.2)，所述的第一低压球阀(14.3)连接所述的蓄能器(23)，所述的出油球阀(14.2)连接待测泵(3)的进油口；通过调节蓄能器(23)内气体的压力以及补充进入密闭油箱(15)的油液，对密闭油箱(15)的压力进行调节，从而调节待测泵(3)进油口(3.01)的压力。
9.如权利要求1所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的高速电机(1)通过变频器调节转速，实现待测泵(3)转速的可调。
10.如权利要求8所述的高速液压泵性能试验装置，其特征在于，所述的增压油箱(150)内装有加热器(18)，所述的回油油路(500)的第一过滤器(12.1)和回油球阀(14.1)之间设置冷却器(13)，所述的冷却器(13)采用水冷方式且进水口处安装有电动开关阀(19)；通过控制加热器(18)的开关以及水冷的通断，对油液的温度进行调节，从而调节待测泵(3)的工作油液的温度。
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