一种液压马达综合测试试验台研究(技术)

液压气动与密封2021-02-08 12:45:15

第一作者简介:李祥阳(1972-),男,河南洛阳人,副教授,硕士,主要从事机械设计及理论研究工作,工作于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


基金项目: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)


摘 要:针对液压马达综合性能测试,研制了一种液压马达综合测试试验台。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马达、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:液压马达;综合测试;试验台;研究


0 引言


液压马达是液压系统中的一种执行元件,其作用是将液压泵提供的液压能转变成旋转、运动的机械能,以转速、转矩的形式驱动与之相连的工作机构做功[1-5]。液压马达按转速和转矩可分为高速小转矩液压马达、低速大转矩液压马达及仅能实现有限角度回转的摆动马达。液压马达应用广泛,液压马达是任何需要回转运动的液压机械设备或工作机构(诸如工业生产机械、军用设备的回转工作机构和各类车辆及行走机械)不可缺少的执行元件。设计出高性能的液压马达,其性能测试为重要,为此设计加工性能良好的液压马达试验台非常重要[6-7]。


1 马达测试试验台构成及技术要8-9


本文设计的液压马达试验台一般主要由液压泵站、温度控制系统,控制平台、液压马达试验台架、数据采集单元和电气控制部分等组成。该试验台按国家及行业最新准则要求实施液压马达试验,可以完成对液压马达的各类性能试验。其主要技术参数为: ① 工作压力:0~42 MPa连续可调; ② 额定流量:320 L/min; ③ 总功率≤110+75+30 kW; ④ 工作液清洁度要求:应符合 SAE AS4059E的6级(产品要求到9级); ⑤ 旋转方向:双向; ⑥ 能量回收效率:≥40%; ⑦ 压力油进入马达进口前采用桥式整流方式进行耦合; ⑧ 噪声:≤85 dB(C档); ⑨ 系统温升:实验时油温不超过50℃,在20℃~50℃之间温度可控;⑩ 流量计:测量精度±3%;线性度±1.5%;  压力传感器:测量精度±5%;   扭矩仪:≤2000 N·m,精度≤0.5%;   额定转速:6000 r/min。马达试验台结构系统框图如图1所示。试验台安装图如图2所示。

 图1 马达试验台结构系统框图

图2 试验台安装图


试验台工作原理及液压系统10-11


2.1 试验台工作原理

液压马达综合测试试验台采用开式液压回路、负载流量反馈系统结构,主要由被试液压马达测试回路、加载回路系统,液压马达试验安装台架,电气控制系统,冷却系统,数据采集处理系统组成,生成被试元件性能标准试验报告。液压马达综合测试试验台液压系统原理图如图3所示。


 1.电机液压泵组  2.补油泵  3.换热器  4.单向阀  5.溢流阀  6.扭矩转速测试仪  7.加载泵  8.被试马达  9.插装式换向阀  10.流量计  11.温度传感器  12.压力传感器  13.桥式整流块

图3 液压马达试验台液压系统原理图


2.2 被试液压马达测试回路和加载回路系统

测试回路由三台不同功率的电动机驱动不同排量的液压泵供油,分别为:电机功率110kW,排量30mL/r;电机功率110kW,排量60mL/r;电机功率110kW,排量80mL/r。输出压力由一组插装式溢流阀手动调节,油液经过四组插装式单向阀组成三位四通换向阀作为方向控制阀控制油液走向,控制液压马达转向;油路中设置流量计、温度传感器、压力传感器测试流量、压力、温度。加载回路由补油泵为加载泵供低压油,满足加载泵的自吸,油液经过插装式整流阀块,然后为液压泵提供油液,负载大小通过一组插装式溢流阀进行手动调节。将加载回路中加载泵输出的高压流量反馈回测试回路构成负载流量反馈回路。冷却系统,测试回路和加载回路中设有冷却器,保证油液温度被控制在要求的范围内。


3 测试界面设计12-13


3.1 测试主界面设计

主界面显示所有采集的所有数据,可以满足不同型号的液压马达的性能测试,测试台测试主界面如图4所示。在图4中,测试界面包括: ①  数据显示表:显示当前测试台可以测量的数据; ② 测试过程数据读取操作; ③ 测试过程中的数据读取操作; ④ 试验台补油泵电机的启停,被试马达转动控制; ⑤ 测试项目操作。


 图4 测试台测试主界面


3.2 测试参数界面设计

(1) 排量验证试验。排量验证试验测试界面如图5所示,排量验证试验中:设有调节测试回路和加载回路中的试验台溢流阀(手动调节),使被试液压马达输入压力不超过10%的额定压力或1 MPa的工况;速度分为5挡(均匀分布),在空载工况下(压力稳定后)按照分档调节电机转速(对应流量)来调节被试液压马达的设定转速;等稳定后,点击数据记录设定转速下的流量和液压马达实际转速n等一组数据;数据记录完成后,点击导出报表测算出液压马达的空载排量。


 图5 排量验证试验测试界面


(2)  效率验证试验。效率验证试验测试界面如图6所示,效率验证试验中:调节电机转速与调节测试回路和加载回路中的溢流阀将被试液压马达调节到额定转速和空载工况下;运转稳定后,点击数据记录测量压力、流量等一组数据;复上述步骤,逐级加载,从额定压力的25%至额定压力,测量六个以上等分试验压力点(如空载、10、15、20、25、30、35 MPa)的压力、流量数据。测量被试液压马达的转速约为额定转速的85%、70%、55%、40%、25%时(如4000、3000、2000、1000 r/min)上述各试验压力点的压力、流量数据;点击导出报表记录并计算被试马达的效率值。


图6 效率验证试验测试界面


(3)  起动效率验证试验。起动效率验证试验测试界面如图7所示,在图7中:调节电机转速与调节测试回路和加载回路中的溢流阀将被试液压马达调节到零转速、额定压力工况下和液压马达要求的背压条件下;稳定后,点击数据记录,记录所测得的液压马达的最小输出扭矩和液压马达输入试验压力与输出试验压力之差;测量马达输出轴处于不同相位角(12个点)时的输出转矩和液压马达输入与输出试验压力之差;点击导出报表计算液压马达的起动效率。


图7 起动效率验证试验测试界面


(4)  超载试验。超载试验测试界面如图8所示,在图8中:调节测试回路和加载回路中的溢流阀与调节电机转速将被试液压马达调节到最高压力40 MPa或125%的额定压力和额定转速的工况;连续运转,运转时间按1min试验,试验时被试马达的进口油温应控制在30℃~60℃;点击数据记录,并选择超载运行状态点击确定;点击导出报表记录超载运行情况。


图8 超载试验测试界面


4 结论


液压马达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,可以效率试验、起动效率试验、低速性能试验、噪声试验、满载试验、冲击试验、超载试验、超速试验、效率检查以及密封性能检查等试验内容,具有较高的推广价值。




参考文献

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[2]吴友,郁家模,卢学渊,黄志坚.液压马达试验台加载系统油温控制[J].液压气动与密封,2015,(7):63-65.

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[13]李祥阳.一种液压泵综合测试试验台研究[J].《新技术新工艺》试验与研究,2017,(3):25-27.doi∶10.3969/j.issn.1008-0813.2018.05.25.

该文刊登于我刊2018年第5期


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