一种液压实验台用系统及液压实验台

摘要

本发明公开了一种液压实验台用系统及液压实验台，包括用户指令模块、信号发送模块以及信号接收模块，用户指令模块、信号发送模块以及信号接收模块分别与数据处理中心连接；本发明还公开了一种运用上述系统的液压试验台；本发明通过在液压实验台上设置控制系统，通过控制系统的用户指令模块接受用户的指令；并通过信号发送模块实时监测液压泵的各项数据；通过数据处理中心比较信号发送模块与用户指令模块输入信号，并输出相应指令给信号发送模块，并有信号接受模块执行，使得液压泵的实际参数与用户输入的指令相同，进而快速有效的对液压泵的数据进行实时修正，提高了实验检测的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种液压实验台用系统。

本发明还涉及流体机械检测领域，特别是涉及一种液压实验台。

背景技术

液压泵是一种能量转换装置，它将驱动电机的机械能转换为油液的压力能，以满足执行机构驱动外负载的需要，其工作原理就是靠液压密封的工作腔的容积变化实现吸油和压油的。如图7至8所示，现有液压泵一般由泵轴10、壳体20、斜盘30、柱塞40、缸体50、配流盘60构成，配流盘上分别通过进油口70接有进油管路，通过出油口80接有出油管路；当主轴运动时，柱塞沿着斜盘往复运动，并将液压油从配流盘的进油管路吸入，然后从配流盘的进油管路压出。

现在的液压泵出厂后一般都需要在液压实验台进行实验检测，一般测量的主要参数有进口压力、出口压力、泵轴转速、流量变化以及容积效率等。其中：进口压力表示泵在工作时进口油液的压力；出口压力表示泵在工作时出口油液的压力；泵轴转速表示泵的实际转速；流量变化表示泵工作时进口处或出口处的流量；容积效率表示液压泵的实际流量与理论流量的比值。

为了全方面的了解液压泵的实用性能，一般会进行如下检测：（1）测量压力与流量之间的关系，检测方式是通过设定多组不同的转速，然后在每个设定的转速下进行多组不同压力的检测，并测量出流量变化情况；（2）测量泵轴转速与流量之间的关系，检测方法是通过设定多组进口压力和出口压力，然后在每个设定的进口压力和出口压力下进行多组泵轴转速的检测，并测量出流量变化情况；通过压力与流量的特性曲线以及泵轴转速与流量的特性曲线，评估出液压泵压力与容积效率之间的特性以及泵轴转速与容积效率之间的特性。

但是上述各个参数之间通常不能独立控制，当改变其中一个参数后，其他参数往往也会改变，这时便需要不断调整其他参数。例如，在一个预设的泵轴转速下，每测试一个压力值，就要重新调整一次泵轴转速，才能使得各参数变化按测试者的预期进行变化。导致在实验测试过程中，测试者为了得到某一组数据需要进行多次反复校对和测试，校对调试过程复杂繁琐，使得检测效率低，且人工调试误差大，精确性差。

因此本领域人员致力于研究一种能够提高检测效率和检测精度的液压泵试验台。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种液压实验台，其能够解决现有液压泵实验检测过程复杂，效率低精确性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种液压实验台用系统，包括用户指令模块、信号发送模块以及信号接收模块，用户指令模块、信号发送模块以及信号接收模块分别与数据处理中心连接；

用户指令模块内包括泵轴转速设定模块、出口压力设定模块、进口压力设定模块以及流量调节模块，泵轴转速设定模块、出口压力设定模块、进口压力设定模块以及流量调节模块分别与数据处理中心电性连接；

信号发送模块内包括泵轴转速计数器、流量传感器、进口压力传感器以及出口压力传感器，泵轴转速计数器设于液压泵的泵轴上，流量传感器和出口压力传感器均设于液压泵的出口管路上，进口压力传感器设于液压泵的进口管路上；

信号接收模块包电机、出口压力伺服阀以及进口压力伺服阀，出口压力伺服阀设在液压泵的出口管路中，进口压力伺服阀设在液压泵的进口管路的中。

较佳的，数据处理中心还与数据显示终端连接。

较佳的，数据显示终端上设有泵轴转速显示模块、流量显示模块、出口压力显示模块、进口压力显示模块以及伺服阀行程显示模块。

较佳的，数据处理中心上包括泵轴转速比较器、进口压力比较器、出口压力比较器以及微处理器，泵轴转速比较器、进口压力比较器、出口压力比较器的信号输出端分别与微处理器信号输入端连接，微处理器的信号输出端分别与电机、出口压力伺服阀以及进口压力伺服阀连接；

泵轴转速比较器的信号输入端分别与泵轴转速设定模块和泵轴转速计数器的信号输出端连接；

进口压力比较器的信号输入端分别与进口压力设定模块和进口压力传感器的信号输出端连接；

出口压力比较器的信号输入端分别与出口压力设定模块和出口压力传感器的信号输出端连接。

一种液压实验台，包括实验台基架，实验台基架上设置有上述的液压实验台用系统。

较佳的，实验台基架上设有安装台面，安装台面上设有液压泵安装座，液压泵安装座包括上底板和下底板，上底板上开设有第一条形安装槽，上底板通过条形安装槽固定在下底板上，下底板上开设有第二条形安装槽，第一条形安装槽与第二条形安装槽在同一水平面上互相垂直。

较佳的，上底板由一凸板构成，凸板上表面开设有安装孔，凸板两边向下分别设有条形带耳，条形带耳上开设有竖直的第一条形安装槽，上底板竖直设于下底板的中央；

下底板的四个角上分别设有方形带耳，方形带耳上开设有横向的第二条形安装槽。

较佳的，安装台面上还设有电机支架，电机支架与液压泵安装座位于同一轴线上。

较佳的，电机支架上设有电机，液压泵安装座上设有液压泵，电机的输出端与行星减速器的输入端连接，行星减速器的输入端和输出端位于同一轴线，行星减速器的输出端与液压泵得输入端连接。

较佳的，实验台基架包括上台面和下台面，上台面与下台面之间通过支架连接，安装台面设于上台面，上台面还设有用于安装用户指令模块的操作区和用于安装数据显示终端的显示区，数据处理中心设于下台面上。

本发明通过在液压实验台上设置控制系统，通过控制系统的用户指令模块接受用户的指令；并通过信号发送模块实时监测液压泵的各项数据；通过数据处理中心比较信号发送模块与用户指令模块输入信号，并输出相应指令给信号发送模块，并有信号接受模块执行，使得液压泵的实际参数与用户输入的指令相同，进而快速有效的对液压泵的数据进行实时修正，提高了实验检测的效率，同时也避免了人工操作的误差，提高了实验数据的精确性，另外通过液压泵安装座的设计，可以调整液压泵在实验台基架上的位置，使得液压泵安装座可以适应不同型号的液压泵，提高了液压实验台适用性，避免了为不同型号的液压泵设计不同的夹具，降低了液压实验台的生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例1的模块结构示意图；

图2是本发明实施例1中数据处理中心的模块结构示意图；

图3是本发明实施例1中泵轴转速控制原理结构示意图；

图4是本发明实施例2中的实验台基架的结构示意图；

图5是本发明实施例2中的检测部件的结构示意图；

图6是本发明实施例2中的液压泵安装座的结构示意图；

图7是现有技术中柱塞泵结构示意图；

图8是图7中A-A方向剖视结构示意图；

1-用户指令模块；11-泵轴转速设定模块；12-出口压力设定模块；13-进口压力设定模块；14-流量调节模块；

2-信号发送模块；21-泵轴转速计数器；22-流量传感器；23-进口压力传感器；24-出口压力传感器；

3-信号接收模块；31-电机；32-出口压力伺服阀；33-进口压力伺服阀；

4-数据显示终端；41-泵轴转速显示模块；42-流量显示模块；43-出口压力显示模块；44-进口压力显示模块；45-伺服阀行程显示模块；

5-数据处理中心；51-泵轴转速比较器；52-进口压力比较器；53-出口压力比较器；54-微处理器；

6-实验台基架；61-安装台面；62-电机支架；63-电机；64-行星减速器；65-液压泵；

66-液压泵安装座；661-上底板；661a-第一条形安装槽；661b-安装孔；662-下底板；662a-第二条形安装槽；

67-上台面；68-下台面；69-操作区；7-显示区；

10-现有技术的泵轴；20-现有技术的壳体；30-现有技术的斜盘；40-现有技术的柱塞；50-现有技术的缸体；60-现有技术的配流盘；70-现有技术的进油口；80-现有技术的出油口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示，一种液压实验台用系统，包括用户指令模块1、信号发送模块2以及信号接收模块3，用户指令模块1、信号发送模块2以及信号接收模块3分别与数据处理中心5连接；

其中，用户指令模块1内包括泵轴转速设定模块11、出口压力设定模块12、进口压力设定模块13以及流量调节模块14，泵轴转速设定模块11、出口压力设定模块12、进口压力设定模块13以及流量调节模块14分别与数据处理中心5电性连接；泵轴转速设定模块11用于实验人员输入预设的泵轴转速，出口压力设定模块12用于实验人员输入预设的出口压力值，进口压力设定模块13用于实验人员输入预设的进口压力值，流量调节模块14用于实验人员输入预设的流量值。

信号发送模块2内包括泵轴转速计数器21、流量传感器22、进口压力传感器23以及出口压力传感器24，泵轴转速计数器21设于液压泵的泵轴上，流量传感器22和出口压力传感器24均设于液压泵的出口管路上，优选的，液压泵的出口管路中布置一个三通管，在分支管上安装出口压力传感器24；进口压力传感器23设于液压泵的进口管路上，优选的，液压泵的进口管路中布置一个三通管，在分支管上安装进口压力传感器23。其中，泵轴转速计数器21用于实时监测泵轴的转速脉冲信号，优选的，泵轴转速计数器21可以是光计数器；流量传感器22用于实时采集流量脉冲数据，进口压力传感器23用于实时采集出口压力模拟信号。

信号接收模块3包括电机31、出口压力伺服阀32以及进口压力伺服阀33；优选的，电机31为直流电机，便于数据处理中心进行调速；其中，出口压力伺服阀设有液压泵的出口管路的出口处，进口压力伺服阀设有液压泵的进口管路的进口处；出口压力伺服阀32用于接受数据处理中心的信号，根据实时信号中当前出口压力值和用户指定出口压力值，在线实时调整阀口大小；进口压力伺服阀33也用于接受数据处理中心的信号，并根据实时信号中当前进口压力值和用户指定进口压力值，在线实时调整阀口大小。

数据处理中心5还与数据显示终端4连接，有利于实验人员直观的观察数据和记录数据；优选的，数据显示终端4上设有泵轴转速显示模块41，用于显示实际的泵轴转速；流量显示模块42用于显示实际的流量值，出口压力显示模块43用于显示出口压力值，进口压力显示模块44用于显示进口压力值，伺服阀行程显示模块45用于显示伺服阀的行程。

数据处理中心5上包括泵轴转速比较器51、进口压力比较器52、出口压力比较器53以及微处理器54，泵轴转速比较器51、进口压力比较器52、出口压力比较器53的信号输出端分别与微处理器54信号输入端连接，微处理器54的信号输出端分别与电机31、出口压力伺服阀32以及进口压力伺服阀33连接；数据处理中心5通过各类比较器用户输入值和实际值之间的关系，然后将比较后的偏差值信号传输至微处理器中，微处理器计算出结果，并将结果传入至信号接收模块3，让直流电机或出口压力阀门或井口压力阀门执行信号，使得用户输入值和实际值相同。

具体的，泵轴转速比较器51的信号输入端分别与泵轴转速设定模块11和泵轴转速计数器21的信号输出端连接，用于比较用户输入泵轴转速与泵轴实际转速；进口压力比较器52的信号输入端分别与进口压力设定模块13和进口压力传感器23的信号输出端连接，用于比较用户输入进口压力值和实际的进口压力值；出口压力比较器53的信号输入端分别与出口压力设定模块12和出口压力传感器24的信号输出端连接，用于比较用户输入的出口压力值与实际的出口压力值。

如图2所述，在整个实验过程中，泵轴转速、进出口压力值、流量等液压试验参数均通过相应的传感器、用户指令和执行元件形成闭环控制；以泵轴转速为例说明控制系统对液压实验参数的控制过程，由用户通过用户指令模块1内的泵轴转速设定模块11输入设定的转速值，输入的泵轴转速值与实验过程中因扰动、压力变化等引起变化的实际泵轴转速值进行比较，并将比较出的泵轴转速偏差信号传输至微处理器中，微处理器内通过PLC转速算法补偿程序对当前转速与用户指定转速对比，若当前转速低于用户设定转速，则将偏差信号传递给PLC，PLC根据偏差量提高直流电机输出转速，以达到用户设定转速值；若因扰动当前转速超过用户设定值，则PLC会降低直流电机转速以匹配用户设定转速。实验过程中其他参数（如：进出口压力、流量值等）的闭环控制策略与泵轴转速控制策略基本一致，此处不再赘述。

本系统的使用过程中，可完成如下步骤和过程，第一，用户指定液压泵的泵轴转速和进口压力，用户输入出口压力调节指令调节出口压力伺服阀开口大小，改变液压泵出口压力，测试液压泵在定转速变压力下的流量变化情况。通过多次反复调节出口压力值，可得到定转速条件下的压力—流量特性曲线，以此分析液压泵出口压力对液压泵自身容积效率的影响。

第二，用户指定液压泵出口压力和进口压力，用户输入泵轴转速调节指令改变泵轴转速，测试液压泵在定压力变转速条件下的流量变化情况。通过多次反复调节泵轴转速，可得到液压泵在定压力下的转速—流量特性曲线，一次分析液压泵泵轴转速对流量的影响。

第三，用户指定泵轴转速和出口压力，通过调节液压泵进口压力测试液压泵流量变化情况受进口负压的影响，适合于对各种容积式泵自吸能力的测试。

上述步骤和过程无顺序要求，用户可根据实际情况操作，除此上述之外，还可以根据液压泵实际工作条件对相关参数进行调节设定以模拟被测液压泵在实际工作条件下的运行特性。

实施例2

如图3至图5所示，一种液压实验台，包括实验台基架6，实验台基架6上设置有权利要求1至4任一项的液压实验台用系统。

实验台基架6上设有安装台面61，安装台面61上设有液压泵安装座66，液压泵安装座66包括上底板661和下底板662，上底板661上开设有第一条形安装槽661a，上底板661通过条形安装槽661a固定在下底板662上，下底板662上开设有第二条形安装槽662a，第一条形安装槽661a与第二条形安装槽662a在同一水平面上互相垂直。

液压泵安装座66通过上底板661和下底板662形成两个自由度可调的安装座，使得多中尺寸、规格的液压泵均能安装在同一液压泵安装座上，提高了液压实验台的通用性，避免了针对某种液压泵需要设计专门夹具的情况。

具体的，上底板661由一凸板构成，凸板上表面开设有安装孔661b，凸板两边向下分别设有条形带耳，条形带耳上开设有竖直的第一条形安装槽661a，上底板661竖直设于下底板662的中央；下底板662的四个角上分别设有方形带耳，方形带耳上开设有横向的第二条形安装槽662a，实现了液压泵在液压实验台上一定范围内进行自由调节。

安装台面61上还设有电机支架62，电机支架62与液压泵安装座66位于同一轴线上，使得本发明结构更加紧凑。

电机支架62上设有电机63，优选的，该电机63为直流电机，便于控制系统调节泵轴转速，直流电机63与电机支架1通过螺栓连接，从而实现了电机的安装与定位,；液压泵安装座66上设有液压泵65，电机63的输出端与行星减速器64的输入端连接，行星减速器4通过螺栓固定在安装台面61上并与直流电机63保持同轴性安装，且直流电机63输出轴与行星减速器64输入轴通过弹性联轴器连接，以保证转速扭矩的可靠传递。同时，行星减速器64的输入端和输出端位于同一轴线，行星减速器64的输出端与液压泵65得输入端通过弹性联轴器连接，以保证扭矩可靠传递至被测试液压泵65；本发明采用行星减速器对电机输出进行减速增矩，以带动不同工况下的液压泵，同时进一步提升了结构的紧凑性，另外，直流电机63、行星减速器64以及液压泵65位于同一轴线上，安装定位更加方便。

另外，为了便于用户操作，实验台基架6包括上台面67和下台面68，上台面67与下台面68之间通过支架连接，安装台面61设于上台面67，上台面还设有用于安装用户指令模块1的操作区69和用于安装数据显示终端4的显示区7，数据处理中心5设于下台面68上。

使用时，现将被测试液压泵65通过一组螺栓安装在液压泵安装座66的上底板661上后，再将液压泵安装座66放置在安装台面61上，然后调整液压泵安装座66底板的横向位置至液压泵65输入轴与行星减速器64输出轴保持同轴后，拧紧上底板滑槽中的螺栓。装上联轴器后再调整液压泵安装座66的下底板，使被测试的液压泵在轴向移动到合适的位置，再将液压泵安装座66的下底板滑槽螺栓拧紧，锁紧联轴器5，完成液压泵的安装后，用户可在实验台基架6的上台面67上进行操作，开始实验检测。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。