液压马达超速可靠性试验系统

摘要

本发明公开了一种液压马达超速可靠性试验系统。在本发明中，第一变量泵的吸油口和第二变量泵的吸油口均接于油箱，第一变量泵的排油口通过第一进油油路接于被试马达的进油口，第二变量泵的排油口通过第二进油油路接于加载马达的进油口；被试马达的出油口接于油箱，加载马达的出油口通过反馈油路接于第一进油油路，被试马达的动力轴与加载马达的动力轴传动连接；回油油路通向油箱，连通切断阀的进油口接于反馈油路，出油口接于回油油路。实施本发明，能够满足超速可靠性的测试需要，有助于尽早暴露液压马达在经常性超速环境下易于出现的质量问题，并且本发明结构简单、成本低廉，以及易于模拟测试，能够有效提高测试效率和降低测试成本。

权利要求

1.一种液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，包括油箱(1)、第一变量泵(3)、第二变量泵(5)、被试马达(9)、加载马达(10)、第一进油油路(01)、第二进油油路(02)、反馈油路(03)、回油油路(04)和连通切断阀(17)，其中：所述第一变量泵(3)的吸油口和所述第二变量泵(5)的吸油口均接于所述油箱(1)，所述第一变量泵(3)的排油口通过所述第一进油油路(01)接于所述被试马达(9)的进油口，所述第二变量泵(5)的排油口通过所述第二进油油路(02)接于所述加载马达(10)的进油口；所述被试马达(9)的出油口接于所述油箱(1)，所述加载马达(10)的出油口通过所述反馈油路(03)接于所述第一进油油路(01)，所述被试马达(9)的动力轴与所述加载马达(10)的动力轴传动连接；所述回油油路(04)通向所述油箱(1)，所述连通切断阀(17)的进油口接于所述反馈油路(03)，出油口接于所述回油油路(04)。

2.如权利要求1所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括用于驱动所述第一变量泵(3)的第一电机(2)以及用于驱动所述第二变量泵(5)的第二电机(4)，所述第二变量泵(5)的额定压力小于所述第一变量泵(3)的额定压力。

3.如权利要求1所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括安装架和联轴器(11)，所述安装架包括底板以及平行竖置于所述底板上的第一立板和第二立板，所述被试马达(9)安装于所述第一立板上，所述加载马达(10)安装于所述第二立板上，所述被试马达(9)的动力轴与所述加载马达(10)的动力轴在所述第一立板和所述第二立板之间通过所述联轴器(11)相连。

4.如权利要求3所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括转速检测装置，所述转速检测装置包括安装于所述联轴器(11)上的齿轮(12)以及与所述安装架相固定的接近开关(13)，所述接近开关(13)用于根据所述齿轮(12)的当前齿数变化输出表征被试马达(9)当前转速的信息。

5.如权利要求1所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括溢流阀(8)，所述溢流阀(8)的进油口接于所述第二进油油路(02)，溢流口接于油箱(1)。

6.如权利要求1所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括设置于所述第一进油油路(01)上的第一单向阀(6)、设置于所述第二进油油路(02)上的第二单向阀(7)以及设置于所述反馈油路(03)上的第三单向阀(15)。

7.如权利要求1所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括设置于所述回油油路(04)上的散热器(18)和/或过滤器。

8.如权利要求1至7任一项所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括溢流装置，所述溢流装置包括先导式溢流阀(16)和插装阀(20)；所述先导式溢流阀(16)的进油口接于所述反馈油路(03)，溢流口接于回油油路(04)；所述插装阀(20)的控制油口和第一油口接于反馈油路(03)，第二油口接于回油油路(04)。

9.如权利要求8所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括阻尼阀(19)，所述阻尼阀(19)设置于所述连通切断阀(17)的进油口、所述先导式溢流阀(16)的进油口、所述插装阀(20)的控制油口与所述反馈油路(03)之间的油路上。

10.如权利要求1至7任一项所述的液压马达超速可靠性试验系统，其特征在于，所述连通切断阀(17)为电磁阀，所述第一变量泵(3)和所述第二变量泵(5)均为电控变量泵，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括控制器，所述控制器用于根据被试马达(9)的转速状态控制所述第一变量泵(3)和所述第二变量泵(5)的排量以及控制所述连通切断阀(17)的通断状态。

说明书

液压马达超速可靠性试验系统

技术领域

[0001] 本发明涉及液压马达测试技术领域，特别涉及一种液压马达超速可靠性试验系统。

背景技术

[0002] 液压马达是液压传动系统中的执行元件，是液压传动的核心元件，广泛应用于机械、机床、船舶、军事、航空航天、石油等各个领域，其可靠性和性能直接影响和决定着液压系统以及整机的工作性能，因此，对液压马达性能特性的试验就显得至关重要。

[0003] 液压马达的试验从能量回收与否可分为直接加载和功率回收两种加载试验系统，直接加载系统结构简单、加载方便精确、受干扰小，但能耗高，不适应于大功率试验、长时间的寿命试验和大批量液压马达试验。功率回收加载系统结构稍微复杂、成本较高，但系统发热小、能耗低，随着功率回收技术的进步和节能环保概念的提倡，功率回收加载方式尤其是液压功率回收加载方式的液压马达试验系统越来越受到重视。

[0004] 目前，常见的液压马达试验系统均用于测试液压马达的综合性能，侧重于压差、容积效率、转速和扭矩等参数的性能测试，不仅试验功能繁多、结构复杂，而且建设成本高；现有的液压马达试验系统尽管试验功能繁多，然而还是难以满足某些应用于特殊环境的液压马达的测试需要，因而难以在早期的常规性能测试中暴露这类液压马达将在使用中出现的质量问题。例如，转速作为液压马达的一项常规性能指标，但当其转速或者转速的变化速度超过规定值后，就会出现超速现象，现有的液压马达试验系统难以适应这类液压马达的超速可靠性测试要求，而在实际使用环境下进行超速可靠性测试并不现实。

[0005] 为了便于说明，以应用于强夯机的卷扬马达为例，卷扬马达用于通过缠绕在卷扬上的钢丝绳提拉夯锤，在工作过程中，当夯锤砸完地面后，卷扬马达向上拉动钢丝绳(空钩提升)，卷扬马达的转速大体处于空载转速状态(转速大约在2400rpm左右)，当钢丝绳绷紧后，卷扬马达通过钢丝绳开始向上提拉夯锤，卷扬马达的转速大体处于提升转速状态(转速大约在2200rpm左右)，当夯锤提升至设定高度时，脱钩器(用于控制卷扬马达脱钩的装置)开启，夯锤在自身的重力作用下加速度降落以砸向地面，在这个过程中(非常短的时间内)，卷扬马达由于惯性会出现瞬间超速(转速大约在2800rpm左右)，在强夯机工作过程中，上述三个步骤循环往复。在这种应用环境中，卷扬马达经常性超速，可能会影响其使用寿命，现有的液压马达试验系统难以模拟用于这种环境下的卷扬马达的实际工况，因而难以满足该卷扬马达的超速可靠性测试要求；若在实际现场利用强夯机进行卷扬马达的超速可靠性测试，单个马达的测试就需要费时费力，遑论多个马达的测试，因而这种方式不仅效率低，而且成本高，对于厂家和客户而言均极不现实。

[0006] 因此，如何针对现有技术的上述不足和缺陷进行改进，以便更加适应液压马达的广泛应用需要，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0007] 有鉴于此，本发明旨在提供一种液压马达超速可靠性试验系统，不仅能够模拟应用于超速环境下的液压马达的实际工况，满足超速可靠性的测试需要，而且结构简单、成本低廉、能够有效提高测试效率。

[0008] 具体而言，该液压马达超速可靠性试验系统包括油箱、第一变量泵、第二变量泵、被试马达、加载马达、第一进油油路、第二进油油路、反馈油路、回油油路和连通切断阀，其中：所述第一变量泵的吸油口和所述第二变量泵的吸油口均接于所述油箱，所述第一变量泵的排油口通过所述第一进油油路接于所述被试马达的进油口，所述第二变量泵的排油口通过所述第二进油油路接于所述加载马达的进油口；所述被试马达的出油口接于所述油箱，所述加载马达的出油口通过所述反馈油路接于所述第一进油油路，所述被试马达的动力轴与所述加载马达的动力轴传动连接；所述回油油路通向所述油箱，所述连通切断阀的进油口接于所述反馈油路，出油口接于所述回油油路。

[0009] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括用于驱动所述第一变量泵的第一电机以及用于驱动所述第二变量泵的第二电机，所述第二变量泵的额定压力小于所述第一变量泵的额定压力。

[0010] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括安装架和联轴器，所述安装架包括底板以及平行竖置于所述底板上的第一立板和第二立板，所述被试马达安装于所述第一立板上，所述加载马达安装于所述第二立板上，所述被试马达的动力轴与所述加载马达的动力轴在所述第一立板和所述第二立板之间通过所述联轴器相连。

[0011] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括转速检测装置，所述转速检测装置包括安装于所述联轴器上的齿轮以及与所述安装架相固定的接近开关，所述接近开关用于根据所述齿轮的当前齿数变化输出表征被试马达当前转速的信息。

[0012] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括溢流阀，所述溢流阀的进油口接于所述第二进油油路，溢流口接于油箱。

[0013] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括设置于所述第一进油油路上的第一单向阀、设置于所述第二进油油路上的第二单向阀以及设置于所述反馈油路上的第三单向阀。

[0014] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括设置于所述回油油路上的散热器和/或过滤器。

[0015] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括溢流装置，所述溢流装置包括先导式溢流阀和插装阀；所述先导式溢流阀的进油口接于所述反馈油路，溢流口接于回油油路；所述插装阀的控制油口和第一油口接于反馈油路，第二油口接于回油油路。

[0016] 进一步地，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括阻尼阀，所述阻尼阀设置于所述连通切断阀的进油口、所述先导式溢流阀的进油口、所述插装阀的控制油口与所述反馈油路之间的油路上。

[0017] 进一步地，所述连通切断阀为电磁阀，所述第一变量泵和所述第二变量泵均为电控变量泵，所述液压马达超速可靠性试验系统还包括控制器，所述控制器用于根据被试马达的转速状态控制所述第一变量泵和所述第二变量泵的排量以及控制所述连通切断阀的通断状态。

[0018] 采用本发明的液压马达超速可靠性试验系统时，在测试过程中，可以根据需要调整第一变量泵、第二变量泵的排量以及连通切断阀的状态，使被试马达的转速发生相应变化，以模拟被试马达的实际使用工况；例如，以测试应用于强夯机的被试马达为例，通过调整第一变量泵和第二变量泵的排量，可以改变被试马达的转速和负载，再配合调整连通切断阀的状态，可以使被试马达处于空载转速状态、提升转速状态或者瞬间超速状态，这样能够模拟被试马达在实际使用时的转速和负载状态，在整个测试过程充分保证被试马达的测试环境与实际工况相对应，从而能够满足被试马达超速可靠性的测试要求，有助于尽早暴露被试马达在经常性超速环境下易于出现的质量问题；另外，从上述可知，与现有技术相比，本发明的液压马达超速可靠性试验系统组成部件少、结构简单、成本低廉，并且易于模拟测试，能够有效提高测试效率和降低测试成本。

附图说明

[0019] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0020] 图1为本发明实施例提供的一种液压马达超速可靠性试验系统的原理组成示意图。

[0021] 图中标号说明：

[0022] 1 油箱

[0023] 2 第一电机

[0024] 3 第一变量泵

[0025] 4 第二电机

[0026] 5 第二变量泵

[0027] 6 第一单向阀

[0028] 7 第二单向阀

[0029] 8 溢流阀

[0030] 9 被试马达

[0031] 10加载马达

[0032] 11 联轴器

[0033] 12 齿轮

[0034] 13 接近开关

[0035] 14 压力传感器

[0036] 15 第三单向阀

[0037] 16 先导式溢流阀

[0038] 17 连通切断阀

[0039] 18 散热器

[0040] 19 阻尼阀

[0041] 20 插装阀

[0042] 01 第一进油油路

[0043] 02 第二进油油路

[0044] 03 反馈油路

[0045] 04 回油油路

具体实施方式

[0046] 应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例以及实施例中的特征可以相互组合。

[0047] 请参考图1，面将结合附图对本发明实施例作详细说明。

[0048] 如图1所示，该实施例的液压马达超速可靠性试验系统可以包括油箱1、第一电机2、第一变量泵3、第二电机4、第二变量泵5、被试马达9、加载马达10、第一进油油路01、第二进油油路02、反馈油路03、回油油路04、连通切断阀17和溢流装置。

[0049] 其中，第一变量泵3的吸油口和第二变量泵5的吸油口均接于油箱1，第一变量泵3的排油口通过第一进油油路01接于被试马达9的进油口，第二变量泵5的排油口通过第二进油油路02接于加载马达10的进油口。被试马达9的出油口接于油箱，加载马达10的出油口通过反馈油路03接于第一进油油路01，被试马达9的动力轴与加载马达10的动力轴传动连接。

[0050] 回油油路04通向油箱1，连通切断阀17的进油口接于反馈油路03，连通切断阀17的出油口接于回油油路04。溢流装置设置于反馈油路03与回油油路04之间，溢流装置优选大通径、高频响的元件，以保证卸压时间在预定值(如50ms)以下；例如，如图1所示，在本实施例中，溢流装置优选包括先导式溢流阀16和插装阀20，先导式溢流阀16的进油口接于反馈油路03，先导式溢流阀16的溢流口接于回油油路04；插装阀20的控制油口(弹簧侧油口)和插装阀20的第一油口接于反馈油路03，插装阀的第二油口接于回油油路04。

[0051] 第一电机2用于驱动第一变量泵3，第二电机4用于驱动第二变量泵5，优选地，第二变量泵5的额定压力小于第一变量泵3的额定压力，第一电机2和第二电机4的动力性能分别与第一变量泵3和第二变量泵5的动力性能相适应；在使用过程中，相对而言，第一变量泵3能够提供小流量高压油，第二变量泵5能够提供大流量低压油；另外，第一变量泵3和第二变量泵5的排量控制方式可以采用已知方案，在此不再展开描述。

[0052] 下面结合具体场景说明上述实施例的液压马达超速可靠性试验系统的工作过程：例如，以该被试马达9专用于强夯机的卷扬马达为例，当使用上述液压马达超速可靠性试验系统对被试马达9进行可靠性超速测试时，需要模拟卷扬马达的实际使用工况，才能很好地暴露被试马达9在时常性超速环境下可能出现的质量问题；由本申请背景部分的描述可知，实际工况下，卷扬马达在空钩提升至钢丝绳绷紧时的这段时间内处于空载转速状态(转速大约在2400rpm左右)，在钢丝绳绷紧后至夯锤被提升至设定高度时的这段时间内处于提升转速状态(转速大约在2200rpm左右)，而在脱钩器开启至夯锤砸落地面的这一极短的时间内处于瞬间超速状态(转速大约在2800rpm左右)，并按照上述三个步骤如此循环往复。因而，在利用本发明实施例对被试马达9进行超速可靠性测试时，应当能够使被试马达9的转速状态及负载状态与实际工况下卷扬马达的转速状态及负载状态相对应。具体地，第一变量泵3可以通过第一进油油路01向被试马达9供应压力油，第二变量泵5可以通过第二进油油路02向加载马达10供应液压油，并且加载马达10输出的液压油经反馈油路03后并入到第一进油油路01中，以实现液压功率的回收，减少系统发热和能耗，在测试过程中，可以(通过相应的转速传感装置)实时监控被试马达9的转速状态，通过调整连通切断阀17的状态，可以实现压力的加载和卸载，即当连通切断阀17处于连通状态时，系统处于卸载状态，当连通切断阀17处于断开状态时，系统处于加载状态，再加上通过调整第一变量泵3的排量和第二变量泵5的排量，可以调整被试马达9的转速状态和负载状态(对应于加载马达10的状态)，进而使被试马达9在整个测试过程的转速状态和负载状态与实际工况中卷扬马达的转速状态和负载状态相对应，通过循环往复，即可测试被试马达9的超速可靠性；例如，若要模拟卷扬马达的提升转速状态和瞬间超速状态，可以使连通切断阀处于断开状态以实现加载(以模拟具有较大负载)，并使第一变量泵3输出较小流量较大压力的液压油以及使第二变量泵5输出较大流量较小压力的液压油，这样能够使被试马达
9处于提升转速状态并且承受较大的负载(与卷扬马达在这个阶段的实际负载相对应)，持续一段时间后(这段时间对应于卷扬马达的提升转速状态保持时间)，可以继续改变第一变量泵3和第二变量泵5的排量，并使连通切断阀17处于连通状态以实现卸载(以模拟空载状态)，由于连通切断阀17的连通，大通径、高频响的溢流装置能够使系统迅速卸压(例如在50ms以下)，这样被试马达9将在负载突然卸荷的作用下瞬间超速，从而实现瞬间超速状态的模拟。

[0053] 从上述可知，上述实施例的液压马达超速可靠性试验系统能够模拟应用于超速环境下的液压马达的实际工况，能够满足超速可靠性的测试需要，有助于尽早暴露液压马达在经常性超速环境下易于出现的质量问题；另外，从上述实施例的组成描述及测试过程可知，与现有技术相比，上述实施例的液压马达超速可靠性试验系统组成部件较少、结构简单、成本低廉，并且易于模拟测试，能够有效提高测试效率和降低测试成本。

[0054] 需要说明的是，在具体实施过程中，上述实施例的液压马达超速可靠性试验系统还可以采用如下至少一种优选方式：

[0055] 一、为了更好地模拟实际工况的扭矩需求(实际负载扭矩输入)，被试马达9和加载马达10可以采用背靠背的结构形式，具体地，液压马达超速可靠性试验系统还包括安装架(图未示出)和联轴器11，其中，安装架包括底板以及平行竖置于该底板上的第一立板和第二立板，被试马达9安装于第一立板上，加载马达10安装于第二立板上，被试马达9的动力轴与加载马达10的动力轴在第一立板和第二立板之间通过该联轴器11相连；在此基础上，为了有效降低现有技术中转速测量系统的复杂程度和成本，可以在被试马达9和加载马达10的背靠背结构形式上设置一转速检测装置，该转速检测装置包括安装于联轴器11上的齿轮12以及与安装架相固定(例如固定于第一立板上)的接近开关13，接近开关能够扫描齿轮12的齿数变化，以输出表征被试马达9或加载马达10当前转速的信息(可以对应于扫描频率)。

[0056] 二、为了避免第二进油油路02上的油压因过大而影响相应液压元件，更好地实现超速可靠性测试，可以在第二进油油路02上设置相应的溢流阀8，具体地，溢流阀8的进油口接于第二进油油路02，溢流口接于油箱。

[0057] 三、为了有效防止第一进油油路01、第二进油油路02和反馈油路03上的液压油反流，更好地实现超速可靠性测试，可以分别在第一进油油路01、第二进油油路02和反馈油路03上设置第一单向阀6、第二单向阀7和第三单向阀15。

[0058] 四、为了起到相应的缓冲作用，避免连通切断阀17和溢流装置受到过大的液压冲击，更好地实现超速可靠性测试，可以在连通切断阀17的进油口、先导式溢流阀16的进油口、插装阀20的控制油口与反馈油路03之间的油路上设置阻尼阀19。

[0059] 五、为了保证系统能够长时间进行测试，减少发热和能耗，可以在回油油路04上设置散热器18；可选地，还可以根据需要在回油油路04上设置过滤器(图未示出)以保证长时间测试过程中液压油的清洁。

[0060] 需要说明的是，上述实施例及其至少一种优选方式中，设置于反馈油路03与回油油路04之间的溢流装置采用图1所示的先导式溢流阀16和插装阀20实现，当连通切断阀17处于连通状态时，插装阀20的控制油口的压力接近于0，从而使其第一油口和第二油口之间能够相通，以实现系统的快速卸压，此外先导式溢流阀16在一定程度上也能够避免反馈油路03及第一进油油路01的压力过大而损坏相关液压元件；但在其他实施例中，并不受限于采用图1所示的溢流装置，也可以采用其他具有较大通径、较高频响的元件，只要能够实现系统的快速卸压(即卸压速度能够在预定值以下)即可。

[0061] 需要说明的是，上述各种实施例及其至少一种优选方式中，第一变量泵3和第二变量泵5分别采用第一电机2和第二电机4进行驱动，但在其他实施例中，并不受限于此，第一变量泵3和第二变量泵5的驱动方式也可以参见现有技术的相关方案。

[0062] 需要说明的是，上述各种实施例及其至少一种优选方式中，通过连通切断阀17可以实现加载和卸载，而通过溢流装置可以实现快速卸压，但在其他实施例中，并不仅限于这种方式，例如，若连通切断阀17能够满足快速卸压的需要，也可以省略专用的卸压装置。

[0063] 需要说明的是，上述各种实施例及其至少一种优选方式中，连通切断阀17具有将反馈油路03与回油油路04连通或切断的功能，具体实施时，连通切断阀可以采用两位四通阀(如图1所示的情形，其中两位四通阀的一个油口封死)、两位三通阀或者两位两通阀，只要能够实现将反馈油路03与回油油路04连通或切断即可；此外，为了便于进行集中控制，减小时滞，提高响应能力，连通切断阀17可以采用电磁阀，相应地，第一变量泵3和第二变量泵5也可以采用电控变量泵，这样液压马达超速可靠性试验系统还可以包括一控制器，该控制器可以根据当前被试马达的转速状态(可以包括当前转速及持续时间，当前转速例如可以通过转速检测装置发给控制器)、相关压力信息(可以通过设置于各油路的压力传感器发给控制器，例如设置于反馈油路03上的压力传感器14)、以及测试的需要等，控制所述第一变量泵3和第二变量泵5的排量以及控制连通切断阀17的通断状态，使测试过程与实际工况相适应，具体实施时，控制器可以采用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或者继电器、电磁阀供电电路等搭建。

[0064] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。