一种液压泵马达测试系统和测试方法

技术领域

本发明涉及液压泵与马达性能测试技术领域，尤其是涉及一种液压泵马达测试系统和测试方法。

背景技术

液压泵和液压马达是工程机械液压系统中的能量转换元件。液压泵是把原动机的机械能转换成液压能，液压马达是把液压能转换成机械能来执行所要求的动作。液压泵耐久性实验在检验液压泵的性能工作中十分重要。目前，常用的液压泵马达性能测试中的功率回收的试验方法，主要包括以下三种方式，机械功率回收、液压功率补偿回收以及电功率回收方式。现有技术中，采用电功率回收方式的液压泵与马达性能测试系统主要包括液压泵、液压马达、比例溢流阀、驱动电机和发电机，驱动电机驱动液压泵将介质排入液压马达内，液压马达旋转带动发电机旋转发电，所发电能经馈电装置反馈至电网实现能量回收。

在上述方案中，液压泵的额定流量通常远大于液压马达的额定流量，若液压泵在额定流量下工作，其流入液压马达的液体流量可能会超载，影响测试系统正常运行，即使在液压泵和液压马达之间设置比例溢流阀而避免液压马达超载运行，液压泵的输出流量远大于液压马达转动所需要的流量，会带来溢流损失，测试系统的能量损耗大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的液压泵和液压马达之间的流量匹配不当产生的溢流损失导致测试系统的能量损耗大的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出一种液压泵马达测试系统，该液压泵马达测试系统包括：

液压泵；

流量调节阀，所述流量调节阀的进液口与所述液压泵的出液口连接；

液压马达，所述液压马达的进液口与所述流量调节阀的出液口连接；

驱动电机，所述驱动电机的动力输出端与所述液压泵的动力输入端连接；

溢流阀，所述溢流阀的进液口与所述液压泵的出液口连接；

电功率回收单元，包括发电机，所述发电机的动力输入端与所述液压马达的动力输出端连接；

控制器，分别与所述驱动电机、流量调节阀、溢流阀和所述发电机连接，所述控制器用于控制所述驱动电机工作，从而带动所述液压泵、液压马达和发电机依次工作，通过所述发电机回收电功率；

所述控制器还用于通过控制所述溢流阀调节所述流量调节阀的进液口压力、通过控制所述发电机调节所述液压马达的进液口压力和通过控制所述流量调节阀调节所述液压马达的进液口流量。

在一些实施例中，所述流量调节阀的进液管路上设有第一压力传感器，所述流量调节阀的出液管路路上设有第二压力传感器，以分别检测所述流量调节阀的进液口和出液口的压力，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述流量调节阀的出液口与所述液压马达的进液口之间的管路上设有流量传感器，所述流量传感器与所述控制器连接。

在一些实施例中，还包括安全阀，所述安全阀设置在所述液压泵的出液管路上。

在一些实施例中，所述电功率回收单元还包括馈电装置，所述馈电装置分别与所述发电机的电力输出端和电网连接。

在一些实施例中，所述流量调节阀为顺序阀，包括顺序阀体，其具有主阀腔和补偿阀腔，所述顺序阀体上开设有顺序阀进液口和顺序阀出液口，所述顺序阀进液口通过进液腔与所述主阀腔连通，所述顺序阀出液口通过出液腔与所述主阀腔连通，所述主阀腔内活动设有主阀芯，所述主阀芯将所述主阀腔分隔为第一主阀腔和第二主阀腔，所述第二主阀腔与所述进液腔连通，所述补偿阀腔内活动设有补偿阀芯，所述补偿阀芯将所述补偿阀腔分隔为第一补偿阀腔和第二补偿阀腔，所述进液腔与所述第一补偿阀腔连通，所述出液腔与所述第二补偿阀腔连通，所述主阀芯与所述补偿阀芯连接；

所述顺序阀还包括第一先导阀和第二先导阀，所述第一先导阀包括第一先导阀体和第一先导驱动件，所述第一先导阀体的第一先导阀腔与所述第一主阀腔连通，所述第二先导阀包括第二先导阀体和第二先导驱动件，所述第二先导阀体的第二先导阀腔与所述第一补偿阀腔连通，所述第一先导驱动件和所述第二先导驱动件分别与所述控制器连接。

在一些实施例中，所述第一先导驱动件和所述第二先导驱动件为直线步进电机或比例电磁铁。

在一些实施例中，还包括油箱，所述油箱分别与所述液压泵的进液口、所述液压马达的出液口和所述溢流阀的出液口连接。

本发明的另一个目的在于提出一种液压泵马达测试方法，应用于上述液压泵马达测试系统，所述方法包括：

控制所述驱动电机工作，从而控制所述液压泵、液压马达和发电机依次工作；

调节所述溢流阀以调节所述流量调节阀的进液口压力；

调节所述发电机的转矩以调节所述液压马达的进液口压力；

调节所述流量调节阀以调节所述液压马达的进液口流量。

在一些实施例中，所述方法还包括：

获取与所述发电机的电力输出端连接的馈电装置回收的电能；

根据所述电能计算能量回收效率。

本发明实施例提供的一种液压泵马达测试系统和测试方法，具有以下

有益效果：

(1)通过驱动电机驱动液压泵工作，介质沿液压泵流经流量调节阀后进入液压马达并驱动液压马达转动，液压马达转动驱动发电机发电，再将发电机产生的电能进行储存；测试时不断调节发电机的转矩改变液压马达的进液口压力，使液压泵在不同的工况下测试，测试过程中，通过流量调节阀对液压泵和液压马达之间的流量进行调节，使液压泵的出液口的压力无需达到液压泵的最大额定压力，便可以实现测试的稳定运行，即液压泵的出液口流量无需达到其最大排量，液压泵消耗的功率降低，从而减少该液压泵马达测试系统的能量消耗；

(2)通过改变流量调节阀的第一先导驱动件的弹簧压缩量可以改变顺序阀的第一主阀腔的压力，从而改变主阀芯的开度，对通过主阀芯的流量进行调节，使液压马达的进液口的流量和液压泵的出液口的流量匹配度高，液压泵的流量损失减小；

(3)通过控制第二先导阀限制第一补偿阀腔的压力，进而改变与第一补偿阀腔连通的主阀腔的压力，改善流量调节阀的压差—流量特性，保证流量调节阀的稳定运行，防止流量调节阀进出口压差过大工况下，系统出现不稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例中的一种液压泵马达测试系统的原理示意图；

图2是根据本发明实施例中的流量调节阀的结构示意图。

附图标记：

1、液压泵；2、流量调节阀；21、顺序阀体；211、顺序阀进液口；212、顺序阀出液口；213、第一阻尼通道；214、第二阻尼通道；22、主阀腔；221、第一主阀腔；222、第二主阀腔；223、主阀芯；23、补偿阀腔；231、第一补偿阀腔；232、第二补偿阀腔；233、补偿阀芯；24、进液腔；25、出液腔；26、第一先导阀；261、第一先导阀体；262、第一先导驱动件；263、第一先导阀腔；27、第二先导阀；271、第二先导阀体；272、第二先导驱动件；273、第二先导阀腔；3、液压马达；4、驱动电机；5、溢流阀；6、发电机；7、控制器；8、油箱；9、第一压力传感器；10、第二压力传感器；11、流量传感器；12、安全阀；13、馈电装置。

具体实施方式

此处参考附图描述本发明的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本发明的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与上面给出的对本发明的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本发明的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本发明的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本发明模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本发明。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本发明的相同或不同实施例中的一个或多个。

本发明的第一实施例提供一种液压泵马达测试系统，如图1和图2所示，该液压泵马达测试系统包括：

液压泵1；

流量调节阀2，流量调节阀2的进液口与液压泵1的出液口连接；

液压马达3，液压马达3的进液口与流量调节阀2的出液口连接；

驱动电机4，驱动电机4的动力输出端与液压泵1的动力输入端连接；

溢流阀5，溢流阀5的进液口与液压泵1的出液口连接；

电功率回收单元，包括发电机6，发电机6的动力输入端与液压马达3的动力输出端连接；

控制器7，分别与驱动电机4、流量调节阀2、溢流阀5和发电机6连接，控制器7用于控制驱动电机4工作，从而带动液压泵1、液压马达3和发电机6依次工作，通过发电机6回收电功率；

控制器7还用于通过控制溢流阀5调节流量调节阀2的进液口压力、通过控制发电机6调节液压马达3的进液口压力和通过控制流量调节阀2调节液压马达3的进液口流量。

本实施例以液压泵1为乳化液泵，液压马达3为乳化液马达为例进行示例性说明。

本实施例通过改变液压马达3的转矩，测试液压泵1在不同的液压马达3的转矩下的工作性能。具体地，液压马达3的进液口与液压泵1的出液口连接，驱动电机4工作后，驱动电机4带动液压泵1工作，液压泵1排出的介质驱动液压马达3转动，由于液压马达3的动力输出端与发电机6的动力输入端相连，液压马达3带动发电机6旋转产生电能，进一步进行电功率回收(即能量回收)。但是，乳化液泵的额定流量远大于乳化液马达的额定流量，在进行测试时，液压泵1排出的介质一部分进入液压马达3，其他的介质通过溢流阀5排出测试系统，这将不可避免的产生溢流损失，能量损耗较大。在本实施例中，在液压泵1的出液口设置溢流阀5，通过溢流阀5调节液压泵1的出液口压力，进而调整液压泵1的出液口流量，并且在液压泵1的出液口和液压马达3的进液口之间安装流量调节阀2，通过流量调节阀2调整进入液压马达3的流量，使液压泵1的出液口排出的介质进入液压马达3后，可以带动发电机6转动，保证测试系统可以正常运行。在测试过程中，可以使液压泵1的出液口流量低于液压泵1的额定流量，减少溢流损失，减少能量损耗。

流量调节阀2的流量调节功能，主要通过改变其进液口和出液口之间的压力，配合流量调节阀2的具体结构来实现。其中，调节溢流阀5来调节液压泵1的出液口压力，液压泵1的出液口压力即流量调节阀2的进液口压力；调节发电机6的转矩来调节液压马达3的进液口压力，液压马达3的进液口压力即流量调节阀2的出液口压力。

流量调节阀2为顺序阀，包括顺序阀体21，其具有主阀腔22和补偿阀腔23，顺序阀体21上开设有顺序阀进液口211和顺序阀出液口212，顺序阀进液口211通过进液腔24与主阀腔22连通，顺序阀出液口212通过出液腔25与主阀腔22连通，主阀腔22内活动设有主阀芯223，主阀芯223将主阀腔22分隔为第一主阀腔221和第二主阀腔222，第二主阀腔222与进液腔24连通，补偿阀腔23内活动设有补偿阀芯233，补偿阀芯233将补偿阀腔23分隔为第一补偿阀腔231和第二补偿阀腔232，进液腔24与第一补偿阀腔231连通，出液腔25与第二补偿阀腔232连通，主阀芯223与补偿阀芯233连接。

其中，顺序阀可以竖向布置，主阀芯223活动设置在主阀腔22内将主阀腔22分隔为上主阀腔(第一主阀腔221)和下主阀腔(第二主阀腔222)；顺序阀也可以横向布置，主阀芯223将主阀腔22分隔为左主阀腔(第一主阀腔221)和右主阀腔(第二主阀腔222)；顺序阀也可以斜向布置，具体布置方式本发明不具体限定。本实施例中，以顺序阀竖向布置为例，对液压泵马达测试系统进行具体说明。

具体地，液压泵1的出液口流出的介质(例如乳化液)，一部分流向溢流阀5，另一部分流向顺序阀。介质沿顺序阀进液口211和进液腔24进入主阀腔22内，当顺序阀的顺序阀进液口221压力达到主阀芯223的开启压力后，主阀芯223向上移动，进而，介质由出液腔25和顺序阀出液口222流出顺序阀。由于进液腔24和第一补偿阀腔231通过第一阻尼通道213连通，使得进液腔24的压力和第一补偿阀腔231的压力相同；出液腔25和第二补偿阀腔232通过第二阻尼通道214连通，使得出液腔25的压力和第二补偿阀腔232的压力相同。当介质沿顺序阀进液口221流向顺序阀出液口222，通过主阀芯223后介质会产生压力损失，使得顺序阀进液口221一侧的压力大于顺序阀出液口222一侧的压力，进而，第一补偿阀腔231的压力大于第二补偿阀腔232的压力，于是，补偿阀芯233受到向下的合力，补偿阀芯233向下运动，与补偿阀芯233连接的主阀芯223也向下运动，使得主阀芯223的开度减小，降低通过主阀芯223的流量。即顺序阀进出口压差越大，主阀芯223的开度越小，通过主阀腔22的流量越少。即：在相同的介质流量情况下，使得顺序阀的进出口能够产生更大的压差，从而使得顺序阀具有显著的压差-流量特性，可以提高控制精度和准确性，提高高压工况下的流量调节效果。

其中，溢流阀5的弹簧预压缩量决定了溢流阀5的开启压力，当液压泵1流出的液体压力逐渐增大，达到溢流阀5的开启压力后，溢流阀5实现溢流调压。调节溢流阀5的弹簧预压缩量可以改变溢流阀5的开启压力，从而实现对液压泵1的出液口压力的调节，使液压泵1在不同的测试压力下进行测试，也实现流量调节阀2的进液口压力的调节。

调节发电机6的转矩，会改变液压马达3的转速，从而改变进入液压马达3的液体流量，进而改变液压马达3的进液口压力，也即实现流量调节阀2的出液口压力的调节。

顺序阀还包括第一先导阀26和第二先导阀27，第一先导阀26包括第一先导阀体261和第一先导驱动件262，第一先导阀体261的第一先导阀腔263与第一主阀腔221连通，第二先导阀27包括第二先导阀体271和第二先导驱动件272，第二先导阀体271的第二先导阀腔273与第一补偿阀腔231连通，第一先导驱动件262和第二先导驱动件272分别与控制器7连接。在本实施例中，第一先导驱动件262和控制器7电性连接；第二先导驱动件272和控制器通过信号连接，可以实现远程控制，控制精度高。

当顺序阀进液口221流量为有限流量时，通过控制器7调节第一先导驱动件262，使第一先导驱动件262带动第一先导阀的第一先导阀芯移动，使第一先导阀腔263的压力变大，由于与第一先导阀腔263连通的第一主阀腔221的压力与第一先导阀腔263的压力相同，第一主阀腔221的压力变大，主阀芯223的开度逐渐变小，进而降低通过主阀芯223的流量。

当顺序阀的进液口流量为无限流量的介质时，仅通过调整顺序阀进液口221压力即可实现通过主阀芯223的流量调节；当顺序阀的进液口流量为有限流量时，仅调节顺序阀进液口221压力和顺序阀出液口222压力不一定能够达到足够的进出口压差，因此，进一步通过调节第一先导阀26的先导弹簧的压缩量，来调节第一主阀腔221的压力，从而改变主阀芯223的开度，来实现通过主阀芯223的流量调节。

当顺序阀进液口221的压力远远大于顺序阀出液口222的压力，主阀芯223的开度过大，使第二先导阀腔273和第一补偿阀腔231连通，第二先导阀腔273连通至油箱8，第一补偿阀腔231的压力逐渐减小，进而进液腔24的压力随之减小，主阀芯223的开度逐渐减小，使顺序阀安全运行。

在一些实施例中，第一先导驱动件262和第二先导驱动件272为直线步进电机或比例电磁铁。直线步进电机或比例电磁铁驱动第一先导阀26的第一先导阀芯，可以调整第一先导阀26的第一先导阀腔263的压力；直线步进电机或比例电磁铁驱动第二先导阀27的第二先导阀芯，可以调整第二先导阀27的第二先导阀腔273的压力。直线步进电机作为驱动件时，响应迅速；比例电磁铁作为驱动件时，具有较高的控制精度和稳定性。

在一些实施例中，液压泵马达测试系统还包括油箱8，油箱8分别与液压泵1的进液口、液压马达3的出液口和溢流阀5的出液口连接。油箱8起到提供介质和储存溢流的介质的作用。

在一些实施例中，流量调节阀2的进液管路上设有第一压力传感器9，流量调节阀2的出液管路路上设有第二压力传感器10，第一压力传感器9和第二压力传感器10分别与控制器7连接。第一压力传感器9用于检测流量调节阀2的进液口压力，第二压力传感器10用于检测流量调节阀2的出液口压力，出现异常情况时，可以迅速作出调整指令。

在一些实施例中，流量调节阀2的出液口与液压马达3的进液口之间的管路上设有流量传感器11，流量传感器11与控制器7连接。流量传感器11可对通过流量调节阀2的液体流量进行实时监测。

在一些实施例中，还包括安全阀12，安全阀12设置在液压泵1的出液管路上。当液压泵1的出液管路的介质压力升高超过规定值时，安全阀12通过向系统外排放介质来防止液压泵1的出液管路内介质压力超过规定数值，为系统提供安全保障。

在一些实施例中，电功率回收单元还包括馈电装置13，馈电装置13分别与发电机6的电力输出端和电网连接，进而将液压马达3驱动发电机6工作所产生的电能回馈到电网、存储到电能存储元件中或供系统中其他用电设备使用。馈电装置13用于将电能从一处传输到另一处，实现电气设备的控制和保护，馈电装置13可以是继电器、接触器、电缆、电缆连接器等结构。示例性地，该液压泵1测试系统所产生的电能一部分回馈到驱动电机4供其使用，另一部分回馈到电网，进而实现能量回收，通过能量转化反复使用，实现节能的目的。

本发明的第二实施例提供一种液压泵马达测试方法，应用于上述液压泵马达测试系统，该测试方法包括：

S1：控制驱动电机4工作，从而控制液压泵1、液压马达3和发电机6依次工作；

S2：调节溢流阀5以调节流量调节阀2的进液口压力；

S3：调节发电机6的转矩以调节液压马达3的进液口压力；

S4：调节流量调节阀2以调节液压马达3的进液口流量。

具体地，驱动电机4旋转带动液压泵1排出介质，通过流量调节阀2进入液压马达3，液压马达3受驱动带动发电机6旋转产生电能。

在本实施例中，以测试液压泵1为例对液压泵马达测试方法进行示例性说明。

液压泵1排出的介质驱动液压马达3转动，液压马达3转动带动发电机6旋转产生电能。在测试前，预设液压泵1出液口的目标压力值(通过调节溢流阀5内的弹簧压缩量来实现)，使其维持在目标排量值。测试过程中，改变发电机6的转矩调节液压马达3的进液口压力，得出液压泵1在不同的情况下的测试结果(例如泵的流量-压力特性曲线或馈电装置回收的电能与发电机额定电能的比较曲线)。在测试过程中，流量调节阀2可通过控制第一先导阀26调节主阀芯223的开度，调节顺序阀出液口222的流量；同时，可以通过控制第二先导阀27限制第一补偿阀腔231的压力，进而通过改变与第一补偿阀腔231连通的主阀腔22的压力，改善流量调节阀2的压差—流量特性，保证流量调节阀2的稳定运行，防止流量调节阀2进出口压差过大工况下，系统出现不稳定。

液压泵马达测试方法还包括：

S5：获取与所述发电机的电力输出端连接的馈电装置回收的电能；

S6：根据所述电能计算能量回收效率。

具体地，液压泵1排出的介质驱动液压马达3转动，液压马达3带动发电机6旋转产生电能，并将产生的电能回馈到电网或存储到电能存储元件中。

控制器7将发电机6旋转产生的电能和发电机预设转矩下的额定电能进行对比，发电机6旋转回收的电能与发电机6预设转矩下的额定电能的比值为发电机的能量回收率，若该能量回收率达到预设标准值(例如50％)，则说明液压泵1测试合格；若该能量回收率未达到预设标准值，则说明液压泵1测试不合格。

通过收集发电机6回馈到电网或存储到电能存储元件中的电能值，与发电机6在预设额定转矩下的额定电能进行比较，对液压泵1的测试结果进行分析，数据收集方式便捷，分析结果明晰。

需要说明的是，本发明实施例提供的液压泵马达测试方法与上述实施例中的液压泵马达测试系统相对应，基于上述的液压泵马达测试系统，本领域的技术人员能够了解本发明实施例中液压泵马达测试方法具体实施方式以及其各种变化形式，液压泵马达测试系统实施例中的任何可选项也适用于液压泵马达测试方法，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。