一种液压泵综合测试试验台研究*李祥阳 (西安航空学院 特种泵系统技术国家地方联合工程研究中心，陕西 西安 710077) 摘 要：针对液压泵性能测试，研制了一种液压泵综合测试试验台。对试验台数据测试和数据采集系统进行了集成设计，对试验台的组成、技术要求、工作原理，以及功能和控制系统进行了设计研究。该试验台综合了液压泵、液压阀和液压缸专用试验台的设计思路，能够实现同一试验完成多项测试的目的，具有很好的推广价值。 关键词：液压泵；综合测试；试验台 液压泵是在液压系统中为液压缸和液压马达提供压力油的一种液压元件。液压泵按其在单位时间内所能输出油液可否调节而分为定量泵和变量泵，按结构形式可分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。液压泵、液压马达等液压原件普遍应用于工程机械中。当前工程机械市场发展迅猛，作为工程机械的心脏，高质量液压泵的需求日益增加。对于生产高质量的液压泵，性能测试尤为重要，因此制造性能良好的试验台非常关键。本文研制了一种液压泵综合测试试验台，主要用于工程机械、船舶机械和通用机械等液压油泵性能检测试验,可试验多种规格油泵[1-2]。 1 液压泵综合测试试验台的组成及技术要求[3-4]液压泵综合测试试验台采用闭式系统，主要由循环冷却系统(含油箱)、压力监测系统、流量监测系统、温度监测系统、扭矩监测系统、转速监测系统、试验台液压回路系统、漏油回收系统、试验数据采集系统和电器控制系统等组成。其主要技术参数如下：1)最高压力为35 MPa；2)最大流量为150 L/min；3)最大扭矩为1 000 N·m；4)总功率≤(110+75+30) kW； 5)补油泵压力为1.8 MPa；6)补油泵流量 为270 L/min；7)清洁度等级(ISO 4406)为17/14；8)转速为0～3 000 r/min(双向)。试验台系统框图如图1所示。试验台实物图如图2所示。  图1 试验台系统框图  图2 试验台实物图 2 试验台液压回路工作原理及主要功能[5-7]2.1 工作原理 液压泵综合测试试验台的液压回路由液压泵站系统、主回路和控制回路组成。其基本工作原理是由变频电动机拖动变量柱塞泵，输出压力油，通过比例溢流阀设定系统的压力，满足工况对系统流量、压力的要求。液压泵综合测试试验台液压回路示意图如图3所示。  图3 液压泵综合测试试验台液压回路示意图 2.2 主要功能 2.2.1 液压泵站 液压泵站由15 kW双联补油泵组/电动机(A)和1.5 kW漏油回收抽油泵/电动机(B)等2台油泵电动机组组成。A向被试泵提供流量为 270 L/min 的液压源,以提供闭式泵测试过程中的供油；B将漏油回收油箱中的油液抽回主油箱。液压系统中设有进油过滤器和回油过滤器，以保证系统油液的清洁；过滤温控系统可使进入试验系统的油液清洁度和油温满足试验要求。 2.2.2 主回路 主回路测试被试泵前泵(闭式泵)、后泵、齿轮控油泵的输出压力和输出流量，由2路先导溢流阀和1组比例调节溢流阀作为主控阀，调节被试泵的输出压力。闭式主测试回路设有4组插装单向阀组控制油路走向，2组比例调节溢流阀构成压力调节系统，以实现补油泵、备用油口提升压力的分别控制。在测试闭式时，分为被试泵自带补油泵和不带补油泵的情况，当测试泵自带补油泵时，需要关闭阀补油球阀、蝶阀；当测试不带补油泵时，需要打开阀补油球阀、蝶阀,起动双联补油泵。 2.2.3 控制回路 控制回路由双联叶片泵的小泵提供液压源或由被试泵先导齿轮泵供油。该回路以集成块为主组成部分,设溢流阀2组分别控制补油压力和外控压力。过滤系统回油过滤装有由高精度过滤器构成的主滤系统,抽油过滤系统采用双重过滤设置,使油液达到系统要求。所有过滤器均带发讯装置,滤芯堵塞时提示更换滤芯。 被测泵安装台由 110、75、30 kW 变频电动机,油泵安装平台,以及集油箱等构成。油泵安装平台采用 “倒 T 型” 架构,其上安装尺寸符合油泵的安装要求(不同型号的泵需制作不同的安装法兰和联轴器),测试时可根据不同泵轴尺寸自由移动安装平台。 3 测控软件系统及测试界面设计3.1 测控软件系统 测控软件系统主要包括初始化文件、程序、格式文本和文档等。初始化文件保存了软件系统和硬件系统的全局性信息，如接口卡地址、中断号和通道(放大、衰减)系数等硬件参数；程序采用面向对象技术进行设计和编程，主要对象有被测试的液压冲击机械设备、硬件接口和信息管理等；格式文本包括提示信息、检测结果的文档模板等，这些数据以线性方式存放，以非线性方式访问；文档包括测试技术条件、程序说明书和用户手册等，是保证软件开发规范化和工程化的必要组成部分。该系统具有4个功能：1)可对液压冲击系统工作状态参数(压力、流量)进行闭环控制；2)可对各类传感器进行在线校准和非线性修正；3)可进行特性曲线拟合、特性参数计算和检测误差分析等；4)可进行试验结果的显示、打印、绘图、存档和查询等。 3.2 测试界面设计 液压泵综合测试试验台的控制系统处于WINDOWS环境，具有很好的人机界面，操作方便。测试台测试界面包括：1)数据显示表，用于显示当前测试台可以测量的数据；2)测试图表与项目测试的参数；3)数据读取操作；4)报警警示窗口；5)电动机转速、压力和比例电流的给定；6)试验台电动机的起停；7)登录、开始停止采集、生成和打开报告以及退出；8)登录后数据库的参数显示；9)测试图表的开关和测试项目的开关。测试台测试主界面如图4所示，测试界面图如图5所示。  图4 测试台测试主界面   图5 测试界面图 4 结语液压泵综合测试试验台的传感器全部采用进口元件，具有测试内容全面、精度高液压泵的优点，可以测试液压泵的压力脉动值、液压泵的流量-压力特性、液压泵的容积效率-压力特性、液压泵的总效率-压力特性、液压泵的输入功率、液压泵的自吸试验、黏度变化试验、超速试验、超载试验、冲击试验、连续超载试验及连续满载试验，具有较高的推广价值。 参考文献： [1] 陈东宁,徐海涛,姚成玉. 大缸径长行程液压缸试验台设计及工程实践[J].机床与液压， 2014(3):79-84. [2] 许迎,刘永光,王聪. 大型液压缸测试用试验台研制[J]. 机械工程师，2013(6)：81-83. [3] 曹金玲,罗迎.多关节液压机械臂结构设计[J]. 新技术新工艺，2015(7)：29-30. [4] 李长茂,续顺英,陈宝庆,等. 一种工程机械用液压缸拆解台的方案设计[J]. 工程机械，2016(7)：38-42. [5] 李耀武. 双作用自动活塞液压缸的设计[J]. 南方农机，2016(8)：82-83. [6] 刘丰春,王玉涛. 支架液压缸拆装机的研制与应用[J]. 山东煤炭科技，2013(5)：235-236. [7] 王玉刚,段其森,毕新胜,等. 一种新型复合液压缸的研究与设计[J].农业技术与装备，2012(5):24-26. * 2015年度国家自然基金项目(51575420) 陕西省自然科学基础研究计划项目(2014JM2-5069) 陕西省教育厅服务地方专项计划项目(14JF011) 西安市科技计划项目(CXY1518(2)) 西安市科技计划项目(CXY1424) 责任编辑 马彤 A Comprehensive Test Bench for Hydraulic Pump LI Xiangyang (Xi’an Aerotechnical College Joint National Local Engineering Research Center of Special Pump System Technology, Xi’an 710077, China) Abstract：A comprehensive test bench is developed for hydraulic pump performance testing. The data test system and data acuisition system are compositively designed. The composition, technical requirement, working principle, fuction and control system of the test bench are designed and studied. It synthesizes the design ideas of hydraulic pump, hydraulic valve and hydraulic cylinder special test bench. Many tests could be accomplished in the same test bench with a good popularization value. Key words：hydraulic pump, comprehensive test, test bench 中图分类号：TH 311 文献标志码：A 作者简介：李祥阳(1972-), 男, 副教授，主要从事机械设计等方面的研究。 收稿日期：2016-10-08 |
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