液壓馬達(dá)加載測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

欒寶偉　崔晶　陳全雷　趙慶法

摘 要：在國(guó)內(nèi)外液壓試驗(yàn)臺(tái)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了液壓馬達(dá)精準(zhǔn)性能的加載測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)總的設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖以及電控圖等進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)、計(jì)算以及選型。

關(guān)鍵詞：液壓試驗(yàn)臺(tái)；液壓泵；液壓馬達(dá)；性能測(cè)試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.068

1 液壓馬達(dá)加載性能測(cè)試系統(tǒng)原理

液壓馬達(dá)測(cè)試過(guò)程中，主要性能指標(biāo)包括額定輸出壓力，給定額定輸出壓力時(shí)的額定輸出流量，馬達(dá)的容積效率及其總體效率水平；液壓馬達(dá)的輸入輸出功率的額定值、轉(zhuǎn)速的額定值及最低轉(zhuǎn)速等內(nèi)容[1]。

（1）液壓馬達(dá)加載測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理。采用雙向液壓馬達(dá)以及雙向泵試驗(yàn)系統(tǒng)作為液壓試驗(yàn)臺(tái)的方案，具體規(guī)劃如下：①供油系統(tǒng)。被試馬達(dá)的油液由液壓站高壓柱塞泵提供，在控制室內(nèi)調(diào)節(jié)比例泵控制器即可對(duì)高壓柱塞泵進(jìn)行變量控制。②加載系統(tǒng)。雙向液壓泵用于實(shí)現(xiàn)加載系統(tǒng)，系統(tǒng)的加載壓力通過(guò)調(diào)節(jié)電磁比例溢流閥的電流來(lái)改變。輔助泵用于調(diào)節(jié)節(jié)流閥組向加載泵低壓側(cè)供油。③信號(hào)采集系統(tǒng)。液壓泵和馬達(dá)處的參數(shù)由轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)出轉(zhuǎn)速、扭矩和功率。液壓油路中的各種參數(shù)的測(cè)定由壓力傳感器和溫度傳感器測(cè)出。（2）液壓試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)。由于液壓系統(tǒng)的特殊工況，液壓試驗(yàn)臺(tái)采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：試驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)力源裝置、控制裝置、測(cè)試儀表及傳感器和電氣控制部分均采用分體式結(jié)構(gòu)單獨(dú)設(shè)計(jì)，通過(guò)油管、電纜線等把各個(gè)部分聯(lián)系起來(lái)。

2 液壓動(dòng)力裝置的選型與計(jì)算

（1）液壓泵選型計(jì)算。確定液壓泵最大工作壓力。液壓系統(tǒng)壓力Pp應(yīng)該小于液壓泵最大工作壓力P1與液壓泵出口到液壓執(zhí)行元件的總壓力損失之和。確定液壓馬達(dá)最大流量。被測(cè)試液壓馬達(dá)的最大流量Qmax應(yīng)小于液壓泵的流量Qp。確定液壓泵規(guī)格。液壓泵的額定壓力應(yīng)比求得的液壓泵的最大工作壓力大25%～60%，這里按25%，則系統(tǒng)中所使用的液壓泵的額定壓力為P0≥44MP，液壓泵的最大工作壓力Pp≥35.2MP，液壓泵的流量Qp≥424L/min，根據(jù)液壓泵的流量范圍和液壓壓力，選A7V355MA型斜軸式軸向柱塞變量泵。

同理，液壓泵選A7V160斜軸式軸向柱塞泵，補(bǔ)油泵選YB型葉片泵。

（2）與液壓泵相匹配的電動(dòng)機(jī)的選型。液壓泵驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是根據(jù)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)行選擇的。與液壓泵相匹配的電動(dòng)機(jī)額定功率NH不小于157Kw；所選電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速要與液壓泵轉(zhuǎn)速相匹配，nN=1500r/min。故選用Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)。同理，與液壓泵相匹配的電動(dòng)機(jī)型號(hào)選Y180L-4型三相異步電動(dòng)機(jī)；補(bǔ)油泵相匹配的電動(dòng)機(jī)型號(hào)選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)Y160L-6[2]。

3 各類液壓元件的選型

（1）各類控制閥的選型。液壓閥根據(jù)系統(tǒng)工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量來(lái)選擇。液壓泵的最大流量確定溢流閥規(guī)格；通過(guò)最小穩(wěn)定流量應(yīng)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求確定節(jié)流閥和調(diào)速閥；控制閥的額定流量要比實(shí)際的流量大。液壓試驗(yàn)臺(tái)加載時(shí)液壓馬達(dá)的額定壓力定為20MPa，沿程壓力損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定為1MPa，則電磁換向閥選擇4WRZ30B型。（2）管路的選擇。液壓系統(tǒng)中元件與元件之間的連接和載能工作介質(zhì)的輸送借助于管路、軟管、油路塊孔道來(lái)實(shí)現(xiàn)。管道內(nèi)徑d=77.45mm ，油管選用80×12（外徑80mm，壁厚2mm）無(wú)縫鋼管。壓油管路和回油管路的液壓油流速分別選為6 m/s和2.6 m/s，壓油管選取40×7無(wú)縫鋼管，回油管選取65×8無(wú)縫鋼管。

4 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

被試泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)較大所以啟動(dòng)時(shí)應(yīng)采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)，且各個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)順序也不相同所以要設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，方便對(duì)各個(gè)電機(jī)的控制。電控系統(tǒng)布置如下圖所示[3]。

圖中五臺(tái)電機(jī)依次是主電機(jī)、冷卻電機(jī)、補(bǔ)油電機(jī)、控制油回路電機(jī)、調(diào)零電機(jī)。由于主電機(jī)的功率較大，啟動(dòng)時(shí)應(yīng)該采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)。五臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)順序應(yīng)該是輔助電機(jī)先啟動(dòng)主電機(jī)最后啟動(dòng)，而其他四臺(tái)電機(jī)啟動(dòng)順序無(wú)先后要求，為簡(jiǎn)化控制回路，設(shè)計(jì)這四臺(tái)輔助電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。

5 總結(jié)

液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)作為一種檢測(cè)液壓元件的必須設(shè)備，可對(duì)液壓泵，液壓馬達(dá)，液壓閥等各種液壓元件進(jìn)行測(cè)量。本文主要針對(duì)液壓馬達(dá)的各項(xiàng)性能設(shè)計(jì)一套加載測(cè)試系統(tǒng)，包括對(duì)總設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖以及電控圖等進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算以及選型。本加載測(cè)試系統(tǒng)操作方便，靈敏度高，為工業(yè)和科研中液壓馬達(dá)的精準(zhǔn)性能測(cè)試提供了一種高精度的測(cè)試方法。