專(zhuān)利名稱(chēng)：一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
以液壓泵驅(qū)動(dòng)的工程機(jī)械的工作效率和燃油經(jīng)濟(jì)性與驅(qū)動(dòng)液壓泵的動(dòng)力源的性能及其匹配密切相關(guān)。在實(shí)際的工程作業(yè)中，一方面液壓泵從動(dòng)力源獲得機(jī)械能并轉(zhuǎn)化為液壓勢(shì)能；另一方面動(dòng)力源與液壓泵在完成能量轉(zhuǎn)換時(shí)都有其不同的最佳轉(zhuǎn)換工作點(diǎn)、線或區(qū)間。為了改善工程機(jī)械的工作性能，達(dá)到最佳的匹配工作，需要將動(dòng)力源與液壓泵的實(shí)際工作情況進(jìn)行動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性測(cè)試與匹配優(yōu)化試驗(yàn)。傳統(tǒng)的測(cè)試試驗(yàn)方法主要采取裝車(chē)實(shí)測(cè)或通過(guò)測(cè)功機(jī)模擬負(fù)載進(jìn)行測(cè)試，而裝車(chē)實(shí)測(cè)不僅工作量大、測(cè)試?yán)щy、周期長(zhǎng)、成本 高，優(yōu)化改進(jìn)成本高，并且由于作業(yè)對(duì)象的變化和操作人員水平的差異，使得試驗(yàn)結(jié)果的可比性和穩(wěn)定性都較差；通過(guò)電力測(cè)功機(jī)或電動(dòng)機(jī)模擬負(fù)載由于改變了負(fù)載傳遞方式，其準(zhǔn)確性差，失真嚴(yán)重，尤其是對(duì)影響工程機(jī)械工作效率的瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)情況幾乎無(wú)法測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)液壓泵與動(dòng)力源負(fù)載在試驗(yàn)室臺(tái)架上進(jìn)行模擬與匹配優(yōu)化測(cè)試，克服裝車(chē)測(cè)試或其他常規(guī)測(cè)試中一致性差、精度低、不可再現(xiàn)的問(wèn)題?！N工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括動(dòng)力源、油門(mén)控制器、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、液壓泵、壓力流量采集單元、比例溢流閥、微處理器及控制計(jì)算機(jī)；所述壓力流量采集單元至少包括壓力傳感器或流量傳感器中的一種或兩種；所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器兩端分別與動(dòng)力源和液壓泵聯(lián)接；所述壓力傳感器的安裝位置包括液壓泵出油口與比例溢流閥的進(jìn)油口之間任一位置，所述流量傳感器的安裝位置包括液壓泵出油口與比例溢流閥的進(jìn)油口之間和比例溢流閥與油箱之間任一位置；所述比例溢流閥進(jìn)油口與液壓泵出油口通過(guò)第一液壓油管連接；所述比例溢流閥出油口和液壓泵進(jìn)油口分別通過(guò)第三液壓油管和第二液壓油管與油箱連接；所述微處理器與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、壓力流量采集單元、油門(mén)控制器及比例溢流閥均相連；所述控制計(jì)算機(jī)與微處理器相連。所述液壓泵包括M個(gè)泵單元，所述泵單元包括N個(gè)主泵和/或先導(dǎo)泵，M和N均為大于或等于I的整數(shù)。所述動(dòng)力源至少包括柴油機(jī)、汽油機(jī)及電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的一種。一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試方法，采用基于上述的工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)，包括以下步驟步驟I :啟動(dòng)控制計(jì)算機(jī)及動(dòng)力源；步驟2 :在控制計(jì)算機(jī)上設(shè)定待測(cè)的動(dòng)力源對(duì)應(yīng)的整車(chē)車(chē)輛參數(shù)及工況信息，并將其發(fā)送至微處理器上；步驟3 :根據(jù)微處理器發(fā)出的指令，通過(guò)油門(mén)控制器控制動(dòng)力源的運(yùn)行，并經(jīng)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵通過(guò)液壓油管將液壓油從油箱中吸入，液壓油經(jīng)液壓泵加壓后從其出油口依次流經(jīng)液壓油管、壓力流量采集單元后進(jìn)入比例溢流閥；步驟4 比例溢流閥根據(jù)微處理器發(fā)出的指令控制比例溢流閥的開(kāi)度，從而改變液壓泵的出油壓力和液壓泵吸收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率；
步驟5 :微處理器通過(guò)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、壓力流量采集單元實(shí)時(shí)采集動(dòng)力源的動(dòng)力輸出信息和液壓泵的液壓輸出信息，并將采集到的動(dòng)力源的動(dòng)力輸出信息和液壓泵的液壓輸出信息反饋至控制計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力源的動(dòng)力負(fù)載和液壓泵的液力負(fù)載過(guò)程的模擬；所述動(dòng)力輸出信息為動(dòng)力源的扭矩與轉(zhuǎn)速，所述液壓輸出信息為液壓泵的壓力和/或流量。有益效果本發(fā)明一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括動(dòng)力源、油門(mén)控制器、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、液壓泵、壓力流量采集單元、比例溢流閥、微處理器及控制計(jì)算機(jī)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠；該方法通過(guò)比例溢流閥控制液壓泵的出油壓力或流量來(lái)模擬工程機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)載變化，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程機(jī)械在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中的動(dòng)力源動(dòng)力負(fù)載和液壓泵液力負(fù)載瞬態(tài)情況的精確模擬，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)多種特殊作業(yè)工況和作業(yè)模式的精確模擬，從而提高測(cè)試試驗(yàn)的精度、一致性和可再現(xiàn)性。


圖I為本發(fā)明的原理示意圖；圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明作業(yè)負(fù)載模擬與測(cè)試結(jié)果圖；圖4為本發(fā)明在負(fù)載突加和突卸的模擬與測(cè)試結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)原理結(jié)示意圖。如圖2所示是本發(fā)明的針對(duì)挖掘機(jī)一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例，該系統(tǒng)包括油門(mén)控制器I、發(fā)動(dòng)機(jī)2、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器3、液壓泵(包括兩個(gè)主泵和一個(gè)先導(dǎo)泵)4、第一液壓油管5、壓力傳感器6、比例溢流閥7、油箱8、第二液壓油管9、第三液壓油管13、微處理器10、控制計(jì)算機(jī)11和連接線12 ;其中發(fā)動(dòng)機(jī)2的飛輪輸出端與扭矩傳感器3連接，集成了兩個(gè)主泵和一個(gè)先導(dǎo)泵的液壓泵4與扭矩傳感器3相連接，液壓泵4的兩個(gè)主泵和一個(gè)先導(dǎo)泵的出油口通過(guò)第一液壓油管5與壓力傳感器6和比例溢流閥7依次連接，微處理器10通過(guò)連接線12與油門(mén)控制器I、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器3、壓力傳感器6及比例溢流閥7連接。該應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用的工作原理說(shuō)明如下
液壓油路液壓油從油箱8經(jīng)第二液壓油管9進(jìn)入液壓泵4后，經(jīng)液壓泵4增壓后經(jīng)第一液壓油管5進(jìn)入比例溢流閥7，再經(jīng)比例溢流閥7通過(guò)第三液壓油管13流回油箱8 ；根據(jù)試驗(yàn)需要可在經(jīng)第一液壓油管9與油箱8之間增加冷凝器對(duì)液壓油進(jìn)行冷卻。工作過(guò)程根據(jù)微處理器10發(fā)出的指令，通過(guò)油門(mén)控制器I控制發(fā)動(dòng)機(jī)2的運(yùn)行，并經(jīng)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器3驅(qū)動(dòng)液壓泵4，液壓泵4通過(guò)第二液壓油管9將液壓油從油箱8中吸入，液壓油經(jīng)液壓泵4加壓后從其出油口依次流經(jīng)第一液壓油管5、壓力傳感器6后進(jìn)入比例溢流閥7，比例溢流閥7根據(jù)控制器10發(fā)出的指令控制比例溢流閥7開(kāi)度，從而改變液壓泵4的出油壓力和液壓泵4吸收發(fā)動(dòng)機(jī)2輸出的功率，同時(shí)，微處理器10通過(guò)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器3、壓力傳感器6分別獲取發(fā)動(dòng)機(jī)2的動(dòng)力輸出信息和液壓泵4的液壓油輸出信息，反饋至控制計(jì)算機(jī)11，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的負(fù)載模擬；所述動(dòng)力輸出信息為動(dòng)力源的扭矩與轉(zhuǎn)速，液壓輸出信息為液壓泵的出油口的壓力；該系統(tǒng)能夠設(shè)置不同的試驗(yàn)參數(shù)來(lái)模擬多種工況。工況根據(jù)挖掘機(jī)作業(yè)模式有重載、經(jīng)濟(jì)和輕載三種工況；試驗(yàn)參數(shù)主要指來(lái)自挖掘機(jī)實(shí)際作業(yè)中采集的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、轉(zhuǎn)速或液壓泵輸出的油壓、流量參數(shù)，以及為了試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)或液壓泵工作能力而人為設(shè)置 的上述各參數(shù)；通過(guò)微處理器及控制計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)2的動(dòng)力負(fù)載和液壓泵4的液力負(fù)載的精確模擬。如圖3所示，為本發(fā)明作業(yè)負(fù)載的模擬結(jié)果，從圖中可以看出此臺(tái)架模擬曲線與實(shí)車(chē)采樣基本一致，有效的證明了該模擬與測(cè)試系統(tǒng)及方法的有效性和準(zhǔn)確性。該應(yīng)用實(shí)例不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程機(jī)械在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力負(fù)載和液壓泵液力負(fù)載情況的試驗(yàn)室臺(tái)架精確模擬，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了多種特殊作業(yè)工況和作業(yè)模式的精確模擬，如圖4所示，為本發(fā)明在負(fù)載過(guò)程中突加和突卸情況時(shí)的模擬結(jié)果圖，從圖中可以看出，此臺(tái)架模擬負(fù)載曲線與設(shè)定負(fù)載的實(shí)際曲線基本一致，除模擬負(fù)載除稍有延時(shí)外，力口載過(guò)程與設(shè)置負(fù)載幾近一致，其負(fù)載誤差率小于O. 5%，說(shuō)明該系統(tǒng)和方法提高了測(cè)試試驗(yàn)的精度、一致性、可再現(xiàn)性和試驗(yàn)效率與經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)例說(shuō)明的只是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例主要部分進(jìn)行了描述，如實(shí)例實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與環(huán)境信息采集等作為系統(tǒng)的輔助性部件均不作說(shuō)明。同時(shí)，本應(yīng)用實(shí)例只是本發(fā)明的一個(gè)案例，而不是限制本發(fā)明的應(yīng)用范圍或領(lǐng)域的。
權(quán)利要求
1.一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括動(dòng)力源、油門(mén)控制器、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、液壓泵、壓力流量采集單元、比例溢流閥、微處理器及控制計(jì)算機(jī)； 所述壓力流量采集單元至少包括壓力傳感器或流量傳感器中的一種； 所述扭矩轉(zhuǎn)速傳感器兩端分別與動(dòng)力源和液壓泵聯(lián)接； 所述壓力傳感器的安裝位置位于液壓泵出油口與比例溢流閥的進(jìn)油口之間任一位置，所述流量傳感器的安裝位置位于液壓泵出油口與比例溢流閥的進(jìn)油口之間或比例溢流閥出油口與油箱回油口之間任一位置； 所述比例溢流閥進(jìn)油口與液壓泵出油口通過(guò)第一液壓油管連接； 所述比例溢流閥出油口和液壓泵進(jìn)油口分別通過(guò)第三液壓油管和第二液壓油管與油箱連接； 所述微處理器與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、壓力流量采集單元、油門(mén)控制器及比例溢流閥均相連； 所述控制計(jì)算機(jī)與微處理器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓泵包括M個(gè)泵單元，所述泵單元包括N個(gè)主泵和/或先導(dǎo)泵，M和N均為大于或等于I的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2任一項(xiàng)所述的工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力源至少包括柴油機(jī)、汽油機(jī)及電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的一種。
4.一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試方法,其特征在于，米用基于上述的工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)，包括以下步驟 步驟I :啟動(dòng)控制計(jì)算機(jī)及動(dòng)力源； 步驟2 :在控制計(jì)算機(jī)上設(shè)定待測(cè)的動(dòng)力源對(duì)應(yīng)的整車(chē)車(chē)輛參數(shù)及工況信息，并將其發(fā)送至微處理器上； 步驟3 :根據(jù)微處理器發(fā)出的指令，通過(guò)油門(mén)控制器控制動(dòng)力源的運(yùn)行，并經(jīng)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵通過(guò)液壓油管將液壓油從油箱中吸入，液壓油經(jīng)液壓泵加壓后從其出油口依次流經(jīng)液壓油管、壓力流量采集單元后進(jìn)入比例溢流閥； 步驟4 比例溢流閥根據(jù)微處理器發(fā)出的指令控制比例溢流閥的開(kāi)度，從而改變液壓泵的出油壓力和液壓泵吸收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率； 步驟5 :微處理器通過(guò)扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、壓力流量采集單元實(shí)時(shí)采集動(dòng)力源的動(dòng)力輸出信息和液壓泵的液壓輸出信息，并將采集到的動(dòng)力源的動(dòng)力輸出信息和液壓泵的液壓輸出信息反饋至控制計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力源的動(dòng)力負(fù)載和液壓泵的液力負(fù)載過(guò)程的模擬；所述動(dòng)力輸出信息為動(dòng)力源的扭矩與轉(zhuǎn)速，所述液壓輸出信息為液壓泵的壓力和/或流量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種工程機(jī)械負(fù)載模擬與測(cè)試系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括動(dòng)力源、油門(mén)控制器、扭矩轉(zhuǎn)速傳感器、液壓泵、壓力流量采集單元、比例溢流閥、微處理器及控制計(jì)算機(jī)；扭矩轉(zhuǎn)速傳感器兩端分別與動(dòng)力源和液壓泵聯(lián)接；壓力傳感器或流量傳感器的安裝位置包括液壓泵出油口和比例溢流閥的進(jìn)油口；所述轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、壓力流量采集單元、油門(mén)控制器、比例溢流閥及控制計(jì)算機(jī)均與微處理器相連；通過(guò)比例溢流閥控制液壓泵的出油壓力或流量來(lái)模擬工程機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)的負(fù)載變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程機(jī)械在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中動(dòng)力源動(dòng)力負(fù)載和液壓泵液力負(fù)載瞬態(tài)情況的精確模擬，從而提高測(cè)試試驗(yàn)的精度、一致性和可再現(xiàn)性。
文檔編號(hào)F15B19/00GK102966628SQ20121045714
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
發(fā)明者胡鐘林, 鄧宇, 唐中勇, 何松泉, 羅鳴, 楊晶 申請(qǐng)人:山河智能裝備股份有限公司