超高压大流量比例节流阀的测试系统的制作方法

本发明涉及一种超高压大流量比例节流阀的测试系统，特别涉及超高压大流量比例节流阀的阶跃响应动态性能。

背景技术：

节流阀是液压系统中的一种流量控制阀，它通过改变节流口的通流面积来实现流量控制。在液压系统中，提高工作压力可以在相同的机械结构前提下，能够提供更大的功率输出，所以一些大型和特大型锻压设备中，由于其结构上的限制，超高压阀的使用有着极大的优势。超高压大流量比例节流阀能够在超高工作压力下成连续地、成比例地调节流量，是大型锻压设备液压传动系统的核心元件之一。在大型设备的关键部位，一个超高压大流量比例节流阀性能的优劣关系着整个设备的性能状况。因此，检测超高压大流量比例节流阀的在其工作压力下的动态性能对于大型设备而言有着重要的意义。而目前超高压大流量比例节流阀的性能测试主要在低压试验台上进行，这并不能直接反映出超高压大流量比例节流阀在超高压工况下的性能情况。另一方面，由于超高压大流量比例节流阀工作压力很高，瞬态通过流量很大，在进行动态性能检测时直接加载较为困难，无法在超高压的工况下进行性能测试。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种超高压大流量比例节流阀的测试系统，能够在超高压、大流量的工况下进行性能测试。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明超高压大流量比例节流阀的测试系统包括油箱、第一液压泵、安全阀、第二电磁开关阀、第一电磁开关阀、蓄能器、第一压力传感器、第二压力传感器和控制器；所述第一液压泵的进油口与油箱连通，第一液压泵的出油口分别与安全阀的进油口、第一电磁开关阀的第一油口连通，所述安全阀的出油口和油箱连通，所述第一电磁开关阀的第二油口分别与蓄能器、所述超高压大流量比例节流阀的进油口连通，所述超高压大流量比例节流阀的出油口与第二电磁开关阀的第一油口连通，所述第二电磁开关阀的第二油口与油箱连通，所述第一压力传感器与所述超高压大流量比例节流阀的进油口连通，所述第二压力传感器与所述超高压大流量比例节流阀的出油口连通，控制器分别与所述第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、第一压力传感器、第二压力传感器、所述超高压大流量比例节流阀连接。

进一步地，本发明还包括油缸、位移传感器、第一比例节流阀、第一单向阀、比例溢流阀和第二液压泵，所述油缸的第一油口的作用面积比所述油缸的第二油口的作用面积小；所述位移传感器与油缸的活塞杆连接，油缸的第一油口与所述超高压大流量比例节流阀的出油口连通，所述油缸的第二油口分别与第一单向阀的出油口、第一比例节流阀的第一油口连通，所述第一比例节流阀的第二油口与油箱连通，所述第二液压泵的进油口与油箱连通，所述第二液压泵的出油口分别与第一单向阀的进油口、比例溢流阀的进油口连通，所述比例溢流阀的出油口和油箱连通，控制器分别与位移传感器、第一比例节流阀、比例溢流阀连接。

进一步地，本发明所述第一电磁开关阀用第二单向阀替换。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明用于测试超高压大流量比例节流阀的性能时，使用超高压小流量的第一液压泵配合蓄能器能够提供瞬时的超高压大流量，使超高压大流量比例节流阀能够在超高压、大流量的工况下进行性能测试。通过配置油缸的第一油口和第二油口的作用面积比，可以使第一比例节流阀等加载元件使用较低的压力等级，解决了直接加载困难的问题，并采用额外补油回路预先加载的方案，实现超高压大流量比例节流阀进出口压差的任意配置。

附图说明

图1是本发明超高压大流量比例节流阀的测试系统的一种实施方式的结构示意图。

图2是超高压大流量比例节流阀阶跃响应测试时的进出口压力的仿真曲线图。

图3是超高压大流量比例节流阀阶跃响应测试时的进出口压差的仿真曲线图。

图4是超高压大流量比例节流阀流量阶跃响应的仿真曲线图。

图5是超高压大流量比例节流阀阶跃响应测试时，第一比例节流阀的指令信号曲线图。

1-油箱， 2-第一液压泵， 3-安全阀， 4-第二电磁开关阀， 5-第一电磁开关阀， 6-蓄能器， 7-第一压力传感器， 8-超高压大流量比例节流阀， 9-第二压力传感器， 10-位移传感器，11-油缸，13-第一比例节流阀， 14-第一单向阀， 5-比例溢流阀， 16-第二液压泵， 17-控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，作为本发明的一种实施方式，超高压大流量比例节流阀的测试系统包括油箱1、第一液压泵2、安全阀3、第二电磁开关阀4、第一电磁开关阀5、蓄能器6、第一压力传感器7、第二压力传感器9和控制器17。其中，第一液压泵2的进油口与油箱1连通，第一液压泵2的出油口分别与安全阀3的进油口、第一电磁开关阀5的第一油口连通，安全阀3的出油口和油箱1连通，第一电磁开关阀5的第二油口分别与蓄能器6、超高压大流量比例节流阀8（即被测试的目标对象）的进油口连通，超高压大流量比例节流阀8的出油口与第二电磁开关阀4的第一油口连通，第二电磁开关阀4的第二油口与油箱1连通，第一压力传感器7与超高压大流量比例节流阀8的进油口连通，用于测量所述超高压大流量比例节流阀8的进油口压力，第二压力传感器9与超高压大流量比例节流阀8的出油口连通，用于测量所述超高压大流量比例节流阀8的出油口压力，控制器17分别与第一电磁开关阀5、第二电磁开关阀4、第一压力传感器7、第二压力传感器9、超高压大流量比例节流阀8连接。

本发明通过设定安全阀3的压力，可以使超高压大流量比例节流阀8在设定的压差下进行阶跃响应的动态测试。首先，第一电磁开关阀5、第二电磁开关阀4得电，使用第一液压泵2向蓄能器6中充油，直到蓄能器6中的压力达到安全阀3设定的压力；然后，给定被测试的目标对象——超高压大流量比例节流阀8阶跃指令信号，用控制器17记录第一压力传感器7、第二压力传感器9信号，据此绘制超高压大流量比例节流阀8的阶跃响应曲线，并计算相关结果。这种测试中虽然没有加载，但是使用超高压小流量的第一液压泵2和蓄能器6可以在超高压大流量的工况下，测量具有位移传感器反馈信号的超高压大流量比例节流阀8的动态性能。

如图1所示，作为优选实施方式，本发明的第二种实施方式还可进一步包括油缸11、位移传感器10、第一比例节流阀13、第一单向阀14、比例溢流阀15和第二液压泵16，油缸11的第一油口的作用面积比油缸11的第二油口的作用面积小；位移传感器10与油缸11的活塞杆连接，用于测量油缸11的活塞杆位移，油缸11的第一油口与超高压大流量比例节流阀8的出油口连通，油缸11的第二油口分别与第一单向阀14的出油口、第一比例节流阀13的第一油口连通，第一比例节流阀13的第二油口与油箱1连通，第二液压泵16的进油口与油箱1连通，第二液压泵16的出油口分别与第一单向阀14的进油口、比例溢流阀15的进油口连通，比例溢流阀15的出油口和油箱1连通，控制器17分别与位移传感器10、第一比例节流阀13、比例溢流阀15连接。在进行给定超高压大流量比例节流阀8的进出口压差时的阶跃响应动态性能测试时，安全阀3的压力设置为超高压大流量比例节流阀8的额定工作压力，并在控制器17中给定超高压大流量比例节流阀8的动态性能测试的进出口压差，其余测试流程由控制器17控制。具体方法如下：

第一步：第一电磁开关阀5得电、第二电磁开关阀4得电、打开超高压大流量比例节流阀8、关闭第一比例节流阀13，调节比例溢流阀15，使得油缸11的活塞杆伸出到设定的第一位置，然后，第二电磁开关阀4失电，关闭超高压大流量比例节流阀8。所述第一位置应尽可能设置在靠近活塞杆伸出的极限位置，但是应当保证油缸11的活塞杆继续伸出时，油缸11的第一油口中的油液可以被压缩而升高压力，升高的压力能够使超高压大流量比例节流阀8的进出口压差为设定压差。

第二步：第一液压泵2向蓄能器6中充油，直到蓄能器6中油液压力增加到安全阀3设定的压力。然后，第一电磁开关阀5失电。

第三步：实施预先加载方案，即调节比例溢流阀15，使得油缸11的第二油口压力升高，从而压缩油缸11的第一油口内封闭的油液也产生相应的压力，直到超高压大流量比例节流阀8的进出口压差为设定压差。

第四步：给定超高压大流量比例节流阀8阶跃指令信号，与此同时按照预先设定曲线给第一比例节流阀13指令信号，当油缸11的活塞杆运动到设定的第二位置或者超高压大流量比例节流阀8的进油口压力降低到设定值时，关闭超高压大流量比例节流阀8。所述第二位置应尽可能设置在靠近活塞杆缩回的极限位置，但是要留有一定的安全裕量。在此过程中，用控制器17记录第一压力传感器7、第二压力传感器9和位移传感器10信号，据此绘制被试的超高压大流量比例节流阀8的阶跃响应曲线，并计算上升时间、瞬态恢复时间、超调等结果。

超高压大流量比例节流阀8的阶跃响应测试仿真结果如图2、图3和图4所示。在测试过程的前60s内，完成第一液压泵2向蓄能器6中充油和预先加载方案，使超高压大流量比例节流阀8的进油口压力为安全阀3设定的压力700bar，进出口压差为设定压差10bar；在60s时，给定超高压大流量比例节流阀8阶跃信号；如图5所示，控制器17通过给定第一比例节流阀13指令信号，完成超高压大流量比例节流阀8的进出口压差的控制。从图2和图3可以看出，本发明可以通过控制第一比例节流阀13，使得在超高压大流量比例节流阀8的阶跃响应测试中维持其进出口压差稳定在设定值处，控制误差为-0.6 ～ +0.2bar。

对于本发明超高压大流量比例节流阀的测试系统的第二种实施方式而言，由于使用超高压小流量的第一液压泵2配合蓄能器6提供瞬时的超高压大流量，使得超高压大流量比例节流阀8能够在超高压大流量的工况下进行性能测试；通过配置油缸11的第一油口和第二油口的作用面积比，可以使第一比例节流阀13等加载元件使用较低的压力等级，解决了直接加载困难的问题，并采用额外补油回路预先加载的方案，实现超高压大流量比例节流阀进出口压差的任意配置。

在本发明中，第一电磁开关阀5可使用第二单向阀替换。