液壓馬達加載測試系統設計

欒寶偉　崔晶　陳全雷　趙慶法

摘 要：在國內外液壓試驗臺研究現狀的基礎上，設計了液壓馬達精準性能的加載測試系統，對總的設計系統原理圖以及電控圖等進行了詳盡的設計、計算以及選型。

關鍵詞：液壓試驗臺；液壓泵；液壓馬達；性能測試

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

1 液壓馬達加載性能測試系統原理

液壓馬達測試過程中，主要性能指標包括額定輸出壓力，給定額定輸出壓力時的額定輸出流量，馬達的容積效率及其總體效率水平；液壓馬達的輸入輸出功率的額定值、轉速的額定值及最低轉速等內容[1]。

（1）液壓馬達加載測試系統設計原理。采用雙向液壓馬達以及雙向泵試驗系統作為液壓試驗臺的方案，具體規劃如下：①供油系統。被試馬達的油液由液壓站高壓柱塞泵提供，在控制室內調節比例泵控制器即可對高壓柱塞泵進行變量控制。②加載系統。雙向液壓泵用于實現加載系統，系統的加載壓力通過調節電磁比例溢流閥的電流來改變。輔助泵用于調節節流閥組向加載泵低壓側供油。③信號采集系統。液壓泵和馬達處的參數由轉速傳感器測出轉速、扭矩和功率。液壓油路中的各種參數的測定由壓力傳感器和溫度傳感器測出。（2）液壓試驗臺的設計。由于液壓系統的特殊工況，液壓試驗臺采用分布式結構設計：試驗臺的動力源裝置、控制裝置、測試儀表及傳感器和電氣控制部分均采用分體式結構單獨設計，通過油管、電纜線等把各個部分聯系起來。

2 液壓動力裝置的選型與計算

（1）液壓泵選型計算。確定液壓泵最大工作壓力。液壓系統壓力Pp應該小于液壓泵最大工作壓力P1與液壓泵出口到液壓執行元件的總壓力損失之和。確定液壓馬達最大流量。被測試液壓馬達的最大流量Qmax應小于液壓泵的流量Qp。確定液壓泵規格。液壓泵的額定壓力應比求得的液壓泵的最大工作壓力大25%～60%，這里按25%，則系統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，補油泵選YB型葉片泵。

（2）與液壓泵相匹配的電動機的選型。液壓泵驅動電動機是根據液壓泵的驅動功率進行選擇的。與液壓泵相匹配的電動機額定功率NH不小于157Kw；所選電動機的額定轉速要與液壓泵轉速相匹配，nN=1500r/min。故選用Y系列（IP44）三相異步電動機。同理，與液壓泵相匹配的電動機型號選Y180L-4型三相異步電動機；補油泵相匹配的電動機型號選用Y系列三相異步電動機Y160L-6[2]。

3 各類液壓元件的選型

（1）各類控制閥的選型。液壓閥根據系統工作壓力和通過該閥的最大流量來選擇。液壓泵的最大流量確定溢流閥規格；通過最小穩定流量應滿足執行機構最低穩定速度的要求確定節流閥和調速閥；控制閥的額定流量要比實際的流量大。液壓試驗臺加載時液壓馬達的額定壓力定為20MPa，沿程壓力損失根據經驗定為1MPa，則電磁換向閥選擇4WRZ30B型。（2）管路的選擇。液壓系統中元件與元件之間的連接和載能工作介質的輸送借助于管路、軟管、油路塊孔道來實現。管道內徑d=77.45mm ，油管選用80×12（外徑80mm，壁厚2mm）無縫鋼管。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無縫鋼管，回油管選取65×8無縫鋼管。

4 電控系統設計

被試泵的驅動電機較大所以啟動時應采用Y-△降壓啟動，且各個電機的啟動順序也不相同所以要設計電氣控制系統，方便對各個電機的控制。電控系統布置如下圖所示[3]。

圖中五臺電機依次是主電機、冷卻電機、補油電機、控制油回路電機、調零電機。由于主電機的功率較大，啟動時應該采用Y-△降壓啟動。五臺電機的啟動順序應該是輔助電機先啟動主電機最后啟動，而其他四臺電機啟動順序無先后要求，為簡化控制回路，設計這四臺輔助電機同時啟動。

5 總結

液壓實驗臺作為一種檢測液壓元件的必須設備，可對液壓泵，液壓馬達，液壓閥等各種液壓元件進行測量。本文主要針對液壓馬達的各項性能設計一套加載測試系統，包括對總設計系統原理圖以及電控圖等進行設計、計算以及選型。本加載測試系統操作方便，靈敏度高，為工業和科研中液壓馬達的精準性能測試提供了一種高精度的測試方法。