[發明專利]一種基于壓電促動器的球閥微動磨損測試系統及方法

有效

• 申請號: 202110447721.7
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113218800B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陸亮;徐寅鵬
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02;H05K7/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發明一種基于壓電促動器的球閥微動磨損測試系統及方法，系統包括電源散熱模塊、加載驅動模塊和數據采集模塊，數據采集模塊連接到加載驅動模塊，電源散熱模塊包括空壓機和空氣過濾器，加載驅動模塊包括壓電促動器驅動電源、壓電促動器試驗臺和被測球閥，壓電促動器試驗臺上設有壓電促動器、力傳感器和閥座，數據采集模塊包括放大器、數據采集器和數據處理器；方法包括對被測球閥進行模擬微動磨損過程的測試，對壓電促動器加載力信號數據的采集與處理。與現有技術相比，本發明具有提高測試系統的散熱能力、提高測試系統的測試精度、減少實驗時間等優點。

技術領域

本發明涉及磨損測試技術領域，尤其應用于行走機械、汽車發動機傳動系統液壓元件的磨損，具體涉及一種基于壓電促動器的球閥微動磨損測試系統及方法。

背景技術

缸內直噴技術是燃油汽車供油的一個新技術，該技術能使燃油噴射量更精確，達到更好的經濟性、動力性和環保性，是未來汽油汽車技術的發展趨勢之一。在缸內直噴技術發展過程中，提高噴油壓力，能使燃油霧化效果更好，燃燒更充分，故缸內直噴技術的高壓化是燃油汽車供油系統的一個重要發展方向。

高壓情況下，部分液壓元件出現結構損傷問題，尤其是高壓泵中球型卸荷閥，其球閥和閥座接觸部分出現環形損傷，導致無法實現正常保壓、卸荷功能。針對汽油直噴高壓泵球閥損傷問題，結合理論和仿真研究的結果認為該損傷是由于球閥和閥座之間的微動磨損造成的。

微動磨損是接觸部件之間由于剪切力振蕩和較小的相對滑動幅度(通常在5～100μm范圍內)發生微動導致的材料損失，要研究針對球閥微動損傷的優化方案，需要進行相應的試驗來進行測試和驗證。而進行微動磨損的測試最為關鍵的就是如何產生高頻小位移的交變載荷，傳統的液壓驅動和電機驅動方式均無法達到很好的加載效果。

壓電促動器廣泛應用于光學、物理及生物醫學等方面研究，利用壓電促動器響應快、位移精確的優點對球閥進行加載能夠實現對加載力的精確控制和及時調整并且能夠實現兩倍于原型加載頻率的提升。

但是，現有的磨損測試中應用的壓電促動器系統尚未有針對微動磨損測試的具體實現，并且微動磨損由于其高頻、小位移的特點對測試系統的散熱能力以及測試的精確度均提出了較高的要求。

中國專利201310509149.8公開了一種基于壓電陶瓷激振器的薄壁結構件振動測試裝置及方法，該裝置利用壓電陶瓷激振器產生穩定的、指定激振力和激振頻率的線性激振信號，附加質量低，裝置使用方便，但是該技術不適用于微動磨損測試的情形；中國專利201910642339.4公開了一種壓電陶瓷促動器驅動的三足平臺及控制方法，該三足平臺使用精度高、成本低、體積小、控制簡便，但是該技術沒有針對驅動器以外的結構進行具體設計，并且不適用于微動磨損測試的情形。以上各裝置均不適用于解決汽油直噴高壓泵卸荷閥球閥微動磨損測試的問題，因此需要設計一種能夠解決汽油直噴高壓泵卸荷閥球閥微動磨損測試問題的裝置。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的測試系統的散熱能力以及測試的精確度不足的缺陷而提供一種基于壓電促動器的球閥微動磨損測試系統及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于壓電促動器的球閥微動磨損測試系統，包括電源散熱模塊、加載驅動模塊和數據采集模塊，所述數據采集模塊連接到加載驅動模塊，所述電源散熱模塊包括空壓機和空氣過濾器，所述加載驅動模塊包括壓電促動器驅動電源、壓電促動器試驗臺和被測球閥，所述壓電促動器試驗臺上設有壓電促動器、力傳感器和閥座，所述數據采集模塊包括放大器、數據采集器和數據處理器。

所述空壓機的排氣口連接所述空氣過濾器的進氣口。

進一步地，所述空壓機的功能包括壓縮和冷卻空氣，冷卻后的空氣通過所述進氣口進入空氣過濾器。

進一步地，所述空氣過濾器的功能包括過濾空氣中的油水。