[發明專利]一種高壓高速軸向柱塞泵柱塞副四軸力測試裝置

有效

• 申請號: 201510570352.5
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105181205B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 徐兵;胡敏;夏士奇;張軍輝;岳藝明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明涉及液壓元件技術領域，尤其涉及一種高壓高速軸向柱塞泵柱塞副四軸力測試裝置。

背景技術

軸向柱塞泵是流體傳動與控制學科領域最為重要的動力元件之一，在各行各業都得到了廣泛和深入的應用，隨著工業技術的不斷發展，各應用領域對軸向柱塞泵提出了更高工作轉速、更高工作壓力、更寬高效區的迫切需求。柱塞副是軸向柱塞泵實現吸排油功能的核心摩擦副，柱塞副的摩擦潤滑性能、承載性能對軸向柱塞泵的高速化、高壓化、高效率性能具有決定性影響。柱塞副的摩擦潤滑性能主要體現在柱塞軸向方向(z軸方向)由于往復運動產生的摩擦力、圓周方向由于斜盤/滑靴相對運動導致的柱塞自旋所產生的周向摩擦扭矩，其承載性能主要體現在柱塞側向方向(x軸方向和y軸方向)上需要支撐的巨大側向力作用。目前對柱塞副處作用力進行測試的試驗裝置主要有以下幾種：

1、基于曲柄連桿機構驅動的測試裝置。在該類試驗裝置中，柱塞腔體固定在機架上，通過曲柄連桿機構驅動柱塞實現在柱塞腔內的往復運動，從而近似模擬泵內柱塞副的動力學行為。德國亞琛工業大學開發過這樣的一種試驗裝置。由于該試驗裝置未考慮斜盤/滑靴這對摩擦副的影響，因此與實際工況下真實泵內柱塞副動力學行為還是有比較大的差距，該裝置所能允許的最大轉速及最高壓力也遠低于泵的額定值，且僅能測試柱塞軸向方向的摩擦力。

2、基于模型泵思想的測試裝置。浙江大學開發過一種此類試驗裝置。該實驗裝置在基本不改變軸向柱塞泵結構的情況下對泵內柱塞副摩擦力進行測量，非常接近于真實工況。但是該類試驗裝置的缺點是結構復雜、裝配極其困難，柱塞副被試件可更換性差，而且非常容易使線受到損壞，同時為實現測得的信號由高速旋轉的缸體傳輸到固定設備中去，須采用無線遙測技術，因此造成試驗裝置總體造價昂貴，該試驗裝置所能允許的最大轉速及壓力為泵的額定值。

3、基于旋轉斜盤驅動的測試裝置。該類試驗裝置基于斜盤/滑靴相對運動思想，通過旋轉運動的斜盤驅動柱塞，實現柱塞在柱塞腔內的往復運動，逼近于真實泵內柱塞副的動力學行為。德國亞琛工業大學、美國普渡大學、日本東京工業大學及國內哈爾濱工業大學都基于此思想設計過此類試驗裝置，其中亞琛工業大學和東京工業大學開發的試驗裝置僅能測試柱塞副軸向方向的摩擦力、普渡大學開發的試驗裝置雖然通過采用無線遙測技術，可以實現柱塞副x、y和z軸三個方向的作用力測量，但造價昂貴、成本極高，哈爾濱工業大學開發的此種試驗裝置，將貼片式應變片傳感器安裝在柱塞副接觸位置以測量應力情況，再通過計算分析得到柱塞副z軸方向的摩擦力及x、y軸方向的側向力，非直接測量得到，該方式也容易受到支座安裝力的干擾?，F有的這些試驗裝置所能允許的最高轉速及壓力都低于泵的額定值。

面向軸向柱塞泵向高壓化、高速化、高效率性能方向發展的迫切需求，亟需開發一種高轉速、高壓力的柱塞副測試試驗裝置，該裝置需能完成柱塞副在x、y、z軸方向的作用力及z軸方向的扭矩的測量，能完成對工作轉速及柱塞腔里油液壓力的測量，且柱塞副被測件要具有易更換性，以支撐高潤滑性能及高承載性能的柱塞副結構研究工作。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種高壓高速軸向柱塞泵柱塞副四軸力測試裝置，該裝置允許工作轉速和允許壓力遠大于目前工業泵普遍的額定轉速與額定壓力，可同時完成對柱塞副在x、y、z軸方向的作用力及z軸方向的扭矩的測量，以及工作轉速和柱塞腔內油液壓力的測量，且零部件具有易更換性。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：一種高壓高速軸向柱塞泵柱塞副四軸力測試裝置，它包括：傳動部分、支撐部分、被測柱塞副部分、輔助柱塞副部分、殼體上蓋、壓力傳感器、四通接頭、殼體、液位開關、溫度傳感器、空氣濾清器、泄油截止閥、泵站、數據采集卡和工控機；其中，傳動部分安裝在殼體上；被測柱塞副部分與四通接頭的第一通位相連，輔助柱塞副部分與四通接頭的第二通位相連；壓力傳感器與四通接頭的第三通位相連；四通接頭的第四通位與泵站相連；在殼體上蓋上安裝溫度傳感器、液位開關和空氣濾清器，殼體上蓋與殼體固定連接；殼體的底部安裝泄油截止閥，泄油截止閥與殼體內腔相連；壓力傳感器和溫度傳感器均與數據采集卡相連，數據采集卡與工控機相連；液位開關的輸出信號線與泄油截止閥的輸入信號線相連；