一种角行程调节型执行器扭矩模拟负载装置

技术领域

本发明涉及角行程调节型执行器测试技术，具体涉及一种角行程调节型执行器扭矩模拟负载装置，用于电动、气动和电液各种类型的角行程调节型执行器研制或出厂等测试时额定输出扭矩下的性能试验和测试。

背景技术

执行器产品在研制过程和出厂测试时需要进行各种负载工况下的试验，以充分验证执行器的性能，作为产品合格的判别依据之一。

现有执行器扭矩模拟负载系统中常采用一台溢流阀和换向阀组合的方案，在油缸没有位移或单向运动时，该技术方案是可行的。但是调节型执行器的带载试验要求模拟负载装置能够输出常规负载(负载方向与执行器运动方向相反)和超越负载(负载方向与执行器运动方向相同)，并且模拟负载装置的油缸位移必须随动，也就是无论活塞受的油压多大，无论受力方向如何，油缸输出轴都应随着执行器的输出轴转动，而不影响油压。若要求在油缸输出轴单向运动时改变受力方向，此时换向阀在换向过程中会出现一个短暂的中间过程，此时油缸两端的进油和出油会受影响，也就是会影响正常移动，这是不允许的，所以无法满足要求。另外，在运动方向和受力方向相反时，油缸是从低压端进油，高压端出油，低压端从油箱吸油，容易发生汽蚀。

目前常见的负载试验装置多为测功系统，或用于特点产品的负载试验，尚没有适用于角行程调节型执行器的扭矩模拟负载试验装置。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明一种角行程调节型执行器扭矩模拟负载装置。

为此，本发明提供的包括角行程调节型执行器扭矩模拟负载装置液压旋转油缸，该液压旋转油缸内设两个腔室，该液压旋转油缸的出口用于连接被测角行程调节型执行器；所述两个腔室分别连接有第一液压油路和第二液压油路，所述第一液压油路上串联有第一压力监测仪器、第一比例阀和第一工作泵；所述第二液压油路上串联有第二压力监测仪器、第二比例阀和第二工作泵；所述第一工作泵与第二工作泵分别用于为两条液压油供给液压油。

进一步，本发明的装置还包括控制器，所述控制器根据公式(1)、(2)和(3)控制第一工作泵和第二工作泵的输出压力，输出扭矩T：

其中，T——模拟负载装置输出扭矩，Nm；

P

P

D——液压旋转油缸缸筒内径，mm；

d——液压旋转油缸分度圆直径，mm；

其中，I

I

a

a

b

b

优选的，所述第一工作泵和第二工作泵的最小排量相同，两个泵的最小排量根据公式(4)确定：

其中，Q——泵的最小排量，L/min；

V——液压旋转油缸从0到90°行程的排量，L；

t——扭矩模拟负载装置的输出时间，s，取待测执行器在其额定扭矩下，从0°到90°行程的最小执行时间。

进一步的方案中，可选用双联泵作为第一工作泵和第二工作泵。

可选的，所述第一比例阀或/和第二比例阀选用电磁比例溢流阀。

可选的，所述第一液压油路和第二液压油路上各自连接有安全溢流阀。

可选的，所述第一工作泵和第二工作泵的出口均连接有过滤器。

进一步，本发明的装置还包括工作台，所述液压旋转油缸、第一压力监测仪器及第二压力监测仪器安装在所述工作台上。

进一步，本发明的装置还包括液压油供给箱，所述第一工作泵和第二工作泵进口均与所述液压油供给箱连接，所述第一比例阀和第二比例阀与所述液压油供给箱连接。

进一步，所述安全溢流阀与所述液压油供给箱连接。

更进一步，所述液压旋转油缸的出口处连接有联轴器。

本发明的有益效果是：

本发明以两个泵作为动力源，分别与旋转油缸的两个油口连接形成两路路单独控制的液压油路，互不影响，不存在气蚀问题，并且模拟负载装置可以输出正向和反向两个方向的扭矩负载，油缸输出轴无论承受多大油压都可以实现随动；旋转油缸两腔压力通过两油路中的电磁比例溢流阀调节控制，能实现快速响应，没有换向卡死的风险；并且可通过对各油路上比例阀的控制调整液压缸内液压力的大小，最终实现对输出扭矩的控制，模拟静态负载和动态负载。

进一步，可选用以双联泵作为动力源。

进一步，可通过选用电磁比例溢流阀，通过对输入的电信号的控制(随时间的变化而调整)调整溢流阀的溢流压力(电信号大小与压力一一对应)，从而控制液压缸内液压力的大小。

附图说明

图1为本发明的测试系统原理示意图。

具体实施方式

除非另有说明，本文中的术语根据相关领域普通技术人员的常规认识理解。

本发明通过调节两个比例阀的开度控制旋转油缸两腔压力，在压差作用下，旋转油缸输出相应的扭矩作用于被测角行程调节型执行器，以输出扭矩顺时针方向为正，逆时针则为负，输出扭矩计算公式为公式(1)，

其中，T——模拟负载装置输出扭矩，Nm；

P

P

D——液压旋转油缸缸筒内径，mm；

d——液压旋转油缸分度圆直径，mm；

其中，I

I

a

a

b

b

进一步的方案中，比例阀选用电磁比例溢流阀，这样在调压过程中，多余的液压油可流回至装置的油箱中。

本发明优选的方案中，两路液压油路中安全溢流阀，当比例阀故障时，安全阀溢流，保护模拟负载装置，也防止输出过大负载损伤待测产品。工作时，安全溢流阀设定安全值，该安全值根据模拟负载装置的最大扭矩值设定。进一步的方案中，安全阀溢流的液压油汇流至装置的油箱。

以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明的技术方案做进一步详细解释说明。

实施例：

如图1所示，该实施例的角行程调节型执行器扭矩模拟负载装置主要由液压动力站1和工作台2上的管路两大部分组成，其中液压动力工作站由油箱1.1、第一工作泵P1和第二工作泵P2、第一电磁比例溢流阀1.8、第二电磁比例溢流阀1.12、第一安全溢流阀1.7、第二安全溢流阀1.11通过油管连接组成；工作台2上安装有液压旋转油缸2.2、第一压力表2.8和第二压力表2.5，工作台上的部件通过油管3与液压动力站1连接；液压油经第一工作泵P1和第二工作泵P2分为两路：

第一路液压油路上，第一工作泵P1供给的液压油推开单向阀1.5流经过滤器1.6，沿油管3.1进入旋转油缸2.2的左腔，电磁比例溢流阀1.8的开度控制第一路液压油即油缸左腔的压力，多余油液经电磁比例溢流阀1.8流回油箱1.1中，当左腔压力高于第一安全溢流阀1.7的设定值时，油液经第一安全溢流阀1.7流回油箱1.1中；

第二路液压油路上，第二工作泵P2供给的液压油推开单向阀1.9流经过滤器1.10，沿油管3.2进入液压油缸2.2的右腔，电磁比例溢流阀1.12的开度控制第二路液压油即油缸右腔的压力，多余油液经电磁比例溢流阀1.12流回油箱1.1中，当右腔压力高于第二安全溢流阀1.11的设定值时，油液经第二安全溢流阀1.11流回油箱1.1中。

使用时，待测调节型执行器安装在负载工作台上，与液压油缸旋转油缸2.2通过联轴器2.1相连，通过控制第一电磁比例溢流阀1.8和第二电磁比例溢流阀1.12两个比例溢流阀的开度，进而控制旋转油缸两腔压力，基于压力差输出预设扭矩负载；当待测调节型执行器处于静止状态时，模拟负载装置输出扭矩静态作用在待测执行器上，P1和P2泵输出的液压油经第一电磁比例溢流阀1.8和第二电磁比例溢流阀1.12溢流回油箱；当待测调节型执行器带动旋转油缸2.2活塞杆顺时针运动时，P2泵不断向液压油缸的右腔补油，而左腔由于体积压缩，P1泵输出的液压油由第一电磁比例溢流阀1.8溢流回油箱，从而实现液压旋转油缸输出轴的随动。进一步的方案中整个装置集成有控制器，该控制器根据上述公式(1)-(3)控制装置输出相应扭矩。

还有些方案中，第一工作泵和第二工作泵具体可选双联泵作为液压动力站的动力源，双联泵由两台排量相同的齿轮泵构成，电机驱动双联泵转动，泵P1输出的液压油经单向阀1.5、过滤器1.6进入旋转油缸的左腔，该油路压力由第一电磁比例溢流阀1.8的开度控制；泵P2输出的液压油经单向阀1.9、过滤器1.10进入油缸的右腔，该油路压力由第二电磁比例溢流阀1.12的开度控制。

进一步的方案中，油箱设有一套风冷组件1.13，所用风冷组件1.13为相关领域通用风冷组件，油箱1.1中的液压油可经1.13风冷组件循环后起到降低油温的作用，通过风冷控制油温处于合适的范围。

在上述方案基础上，各油路上的压力表通过截止阀2.4(2.7)安装在油路上，以方便换维修压力表，防止漏油。

为实现实时监测，各液压油路上还连接有压力传感器2.3(2.6)，旋转油缸输出端安装有扭矩传感器，可通过压力传感器实时反馈液压缸两腔压力，扭矩传感器实时反馈输出扭矩。

还有方案中，油箱1.1中安装有空气过滤器1.2，用于防止空气污染油箱中的液压油。

利用上述装置对具体的执行器进行扭矩模拟测试：

该实施例待测执行器的执行角度范围为0°-90°，且从0°到90°的最小执行时间为10s,额定扭矩为±10000Nm；

相应的，检测上述执行器需用的扭矩模拟负载装置动作从0°到90°行程时间t＝10s；最大输出扭矩负载T＝±10000Nm，根据旋转油缸标准规格选取旋转油缸规格选用缸径D＝100mm，分度圆直径d＝144mm，旋转油缸从0°到90°行程的排量V＝1.2L，根据本发明公式(4)可计算所用泵的最小排量为Q＝7.2L/min；

该实施例电磁阀压力与电流对照公式：

表1模拟负载试验装置输入与输出参数表

待测执行器的输出轴推力负载模拟装置中旋转油缸输出轴通过联轴器连接好后，进行以下测试：

测试待测执行器在其额定扭矩下从0°到90°的执行时间：将待测执行器停放在0°位置，扭矩负载模拟装置输出待测执行器额定扭矩负载情况下(该实施例待测执行器的额定扭矩为±10000Nm)，将待测执行器工作到90°位置，测量待测执行器0°位置到90°位置的执行时间为11s；

测试待测执行器在不同扭矩不同执行角度下的实际执行值：将扭矩负载模拟装置输出负载分别加到0Nm、-5000Nm、-10000Nm、+5000Nm，+10000Nm，旋转油缸分别工作在0°、45°、90°、45°、0°位置，在对应位置记录待测执行器液压缸的实际行程值，计算其定位精度。