比例液压泵的主要性能及测试技术

1.比例液压泵的特性

比例液压泵的品种多，其输出参数有排量、压力、流量以及这三个参数的复合。如果用x_i（t）表示比例液压泵的输入信号，x_o（t）表示比例液压泵的单个输出参数，采用描点或连续记录法，可得比例液压泵的控制特性，如图8-32所示。

图8-32 比例液压泵的控制特性示意图

a）单向比例液压泵的控制特性 b）双向比例液压泵的控制特性

单向比例液压泵的输入信号x_i（t）的变化范围为0～10V；双向比例液压泵的输入信号x_i（t）的变化范围为±10V。比例排量控制泵的输出信号x_o（t）表示排量；比例压力控制泵的输出信号x_o（t）表示压力；比例流量泵的输出信号x_o（t）表示流量；对于压力、流量复合控制泵而言，它的输出信号x_o（t）可以表示压力、流量，测定时分两种输出量工况进行。

测试比例压力泵的控制特性时，关闭比例溢流阀加载元件，用比例流量阀加载。

测试比例排量泵的控制特性时，以比例溢流阀为加载元件，处于溢流工况，排量可以通过变量泵的变量缸上的位移传感器测得，也可通过流量计测得。

测试压力、流量复合控制泵时，需要分两种输出量工况进行。例如：液压泵在某一设定压力值下，测其的输出流量与输入信号的关系的稳态流量控制特性。测试过程中，可以在不同的设定压力值下重复测试，也可以测试在液压泵的某一设定流量下的输出压力与输入信号的关系的稳定压力控制特性。同样，测试过程中，可以在不同的设定流量值下重复测试。

2.电液比例负载敏感型变量泵的性能检测

压力、流量复合控制型的电液比例泵的性能检测比较复杂，参照ISO17559《液压传动-电控液压泵特性试验方法》，以电液比例负载敏感型变量柱塞泵为例，介绍它的基本性能测试方法。

（1）流量-压力稳态特性试验方法 参阅图8-31所示的电液比例液压泵的开式试验回路。对于图中的电液比例负载敏感型变量柱塞泵（压力流量复合控制泵，即被试液压泵1），它的输出信号x_o（t）分别为压力和流量信号，输入信号也分别来源于放大器8.1、8.2。

除非试验过程有特别规定，平时应保持试验回路中电液比例溢流阀14和电液比例节流阀13处于空载和无阻尼状态。如果电液比例溢流阀14加载，则关闭电液比例节流阀13。如果用电液比例节流阀13加载，则开启快速切换阀单元15。

1）调节电动机5到指定的转速；手动调定被试液压泵的安全阀，限制最大稳态压力为最大工作压力值的1.25倍。

2）关闭电液比例溢流阀14和快速切换阀单元15，使阀口无输出流量。分别在被试液压泵的最大工作压力的100%、75%和50%的工况下进行试验，试验也要在被试液压泵最大输出流量的90%、75%、50%和25%工况下，以及最小流量信号下进行。

3）关闭电液比例溢流阀14，打开快速切换阀单元15，调节电液比例节流阀13，逐渐改变输出压力，使控制泵的工作压力从最大工作压力，经过最大工作压力的75%和50%工况点，到最大的最低可控压力工况点，直至电液比例节流阀13完全打开时的输出压力点，然后，按相反方向返回做一遍相应试验。

4）分别调整3次被试液压泵压力指令值和5次被试液压泵输出流量指令值，绘出15条曲线，组成图8-33所示的负载敏感电液比例泵的压力-流量特性曲线。

5）应用下述公式计算和记录相对于输出压力的可调节流量的变化率：

式中 δ_q——可调节流量的变化率，以百分数表示；

Δq_e1——输出流量变化的最大范围（图8-33）；

q₀——对如下所述的输入流量指令信号的最低可控压力处的输出流量。

6）分别计算在最大输出流量的75%和50%以及最小流量指令信号时的数值（这些数值是相对于输出压力的可调节流量变化率δ_q）。

图8-33 负载敏感电液比例泵的压力-流量特性曲线

a—最大流量指令 b—最小流量指令 c—最低可控压力 d—从恒压工况开始点到无流量点之间的压差 e—恒压工况开始点的滞环 f—输出流量变化的最大范围 g—最高工作压力(www.xing528.com)

（2）稳态控制特性试验方法

1）稳态控制压力特性试验。完全关闭电液比例溢流阀14。按小于0.02Hz左右的三角波周期增大和减小输入压力的电信号，使比例泵从最低可控压力运行到最高工作压力。绘制出输出压力对于输入压力电信号的特性曲线，如图8-34所示。从图中可以得出被试液压泵具有比例压力控制功能时的输出压力死区、滞环、压力调节范围、最高工作压力，以及最低工作压力等技术指标。

2）稳态控制流量特性曲线。选取输出压力电信号和输入流量电信号，并把它们调整到最大值。调整输出压力电信号到最高工作压力的75%，调整流量输入电信号到最大值，关闭电液比例节流阀13，同时使用电液比例溢流阀14。按小于0.02Hz左右的三角波周期增大和减小输入流量的电信号，以零输出流量到最大输出流量，再回到零输出流量，绘制输出流量对于输入流量电信号的特性曲线，如图8-35所示。从图中可以得出被试液压泵具有比例流量控制功能时的输出流量的死区、滞环、最大输出流量、流量的可调范围等主要技术指标。

图8-34 输出压力相对输入信号的特性曲线

a—死区 b—压力最大误差 c—压力调节范围 d—最高工作压力 e—最低工作压力 f—最低可控压力的10%

图8-35 输出流量相对输入流量电信号的特性曲线

a—死区 b—输出流量最大误差 c—输出流量可调整范围 d—最大输出流量

3.阶跃输入信号的输出响应试验

复合控制比例泵的输入信号阶跃响应特性试验，同样有输出压力、输出流量分别对输入电信号阶跃响应特性，以及它们的相应的负载阶跃响应特性等试验。它们的特性曲线与比例阀的相应特性曲线类似（图8-36、图8-37）。

4.频率响应

（1）输出压力频率响应特性测试 试验应在两种不同情况下完成，一种是电液比例溢流阀14完全关闭，另一种是电液比例溢流阀14打开50%。完全关闭电液比例溢流阀14，调整无流量点压力到最高工作压力的50%，并以此压力值为中心，用一个频率足够低的幅值为最高工作压力的±5%和±12.5%的正弦输入信号。

图8-36 负载压力正负阶跃变化时的压力响应特性曲线

a—压力上升率 b—压力下降率 c—无流量点压力 d—超调值（上升） e—调整时间（下降） f—无流量点压力的75% g—响应时间 h—调整时间（上升）

图8-37 输出信号对输入电信号的阶跃响应特性曲线

a—调整时间（上升） b—超调（上升） c—响应时间（上升） d—调整时间（下降） e—响应时间（下降） f—输入信号（I或U） g—超调（下降）

完全关闭电液比例溢流阀14，调整无流量点压力到最高工作压力的50%，并打开电液比例溢流阀14，获得最大输出流量的50%。调整压力到最高工作压力的50%，并以这个压力值为中心，应用一个频率足够低的幅值为最高工作压力的±5%和±12.5%的正弦输入信号。正弦波输入信号的频率范围为1/20到10倍于被试液压泵的穿越频率，扫描速度应和检测装置相匹配。得出和频率相关的幅值比和相位滞后值，并用伯德图表达其关系（图8-38）。

（2）输出流量的频率响应测试 选择输入压力电信号，并把它调整到最高工作压力。调整电液比例节流阀13到相应上限流量，把压力调整到最高工作压力的50%。调整瞬时输出压力，使液压泵工作压力在任何试验幅值和频率时都不超值。调整压力到最高工作压力的50%，以这个压力为中心，调整输出流量到最大输出流量的50%，并且以这个输出流量为中心，应用频率足够低的幅值为最大流量的±5%和±12.5%的正弦输入信号，得出和频率相关的幅值和相位滞后值，并用伯德图表达其关系（图8-38）。

检测动态流量信号，同样是个难题。可以应用相关传感器来测量诸如泵的偏心盘或斜盘的位置，从而间接测量流量；如果有频率响应比被试液压泵频率响应快3～10倍的流量传感器，也可采用。

图8-38 输出信号的频率响应伯德图

a—幅值曲线 b—相位曲线