CN106595462A - 一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统，涉及电气驱动的液体泵技术领域。它包括实验包厢、配流盘、缸体配流端面、缸体主体、端盖、高压油管、低压油管、定位销、A支撑轴承、B支撑轴承、回油管；实验包厢为壳状结构，内部设置有实验油腔；在实验油腔内，配流盘安装在驱动轴的右端；端盖的轴心与缸体主体的轴心处通过定位销连接；缸体主体内部在关于轴心对称设置有两个柱塞腔；端盖在两个柱塞腔对接配合的位置均开有油管接孔；两个油管接孔其中一个连接低压油管，另一个连接高压油管；缸体配流端面的四周均匀安装有三个电涡流位移传感器的探头。本发明简化了配流副试验模拟装置，更加准确的模拟配流副实泵工况。

Description

一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统

技术领域

本发明涉及具有电气驱动的液体泵技术领域，尤其是一种轴向柱塞泵配流副实验装置。

背景技术

轴向柱塞泵是液压系统的核心元件，而配流副作为轴向柱塞泵的最容易失效的摩擦副，严重制约了轴向柱塞泵的使用性能与寿命；配流副间隙油膜状况决定着配流副润滑状态，从而影响轴向柱塞泵的使用性能。已有的关于该摩擦副间油膜状态监测的试验装置主要分为两类，一类是直接从实泵安装传感器测膜厚状态，但是由于实泵结构复杂传感器布置与安装有难度；另一类是单幅配流副润滑特性试验台如图1所示，但试验台原理没有考虑到动压支撑的存在，不能完全的模拟实泵工作状况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统，简化了配流副试验模拟装置，更加准确的模拟配流副实泵工况。

本发明采用的技术方案是：提供一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统，包括驱动电机、由驱动电机带动的驱动轴；其特征在于：包括实验包厢、配流盘、缸体配流端面、缸体主体、端盖、高压油管、低压油管、定位销、A支撑轴承、B支撑轴承、回油管；

所述实验包厢为壳状结构，内部设置有实验油腔；实验油腔的左端设置有A开口，A开口的内侧安装A支撑轴承；驱动轴的右端穿过A支撑轴承且通过A支撑轴承与实验包厢转动连接；在实验油腔内，配流盘安装在驱动轴的右端；

实验油腔的右端设置有B开口，B开口与端盖密封连接；在实验油腔内，缸体主体的右端活动安装在端盖的内侧面；端盖的轴心与缸体主体的轴心处通过定位销连接；缸体主体的右端侧面通过B支撑轴承与实验包厢的内壁连接；

所述缸体主体内部在关于轴心对称设置有两个柱塞腔；端盖在两个柱塞腔对接配合的位置均开有油管接孔；两个油管接孔其中一个连接低压油管，另一个连接高压油管；在缸体主体的左端面，两个柱塞孔处对称开有配流腰型槽；缸体配流端面安装在缸体主体的左端面上；缸体配流端面的四周均匀安装有三个电涡流位移传感器的探头；配流盘的右端与缸体配流端面轴向对接；实验包厢的侧壁连通有与实验油腔导通的回油管。

进一步优化本技术方案，一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统的缸体主体的右端面在圆周方向上通过至少三个均匀分布的弹簧螺栓与端盖弹性连接。

进一步优化本技术方案，一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统的缸体配流端面的四周通过螺栓与缸体主体可拆卸连接。

进一步优化本技术方案，一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统的缸体配流断面的四周还安装有压力传感器。

本发明的有益效果是：

本技术方案通过旋转盘与缸体配合模拟配流副，实现缸体相对旋转盘发生倾斜和轴向位移两个自由度，在旋转盘旋转过程中产生动压从而实现模拟配流副实际工作，试验装置能够同时考虑静压支撑以及动压支撑，尽可能的模拟实泵工作条件。运用传感器测量相对的参数，实时监测配流副润滑状态，实现配流副工作特性的动态测试。

配流盘由驱动轴带动高速旋转，缸体配流端面与缸体主体通过螺栓连接构成缸体组件，缸体组件通过B支撑轴承的支撑不旋转，配流盘与缸体组件配合形成配流副。为避免缸体组件被配流盘带动旋转，缸体组件与端盖通过定位销连接，以此定位缸体组件。两柱塞腔，分别通入液压油，一端为高压油另一端是低压油模拟配流副一端高压一端低压的工况，由于测试系统结构特性以及支撑轴承的油隙的存在能够实现缸体组件在轴向和径向的移动以及缸体组件随缸体轴线摆动即实现缸体相对配流盘的倾斜，准确模拟了实泵工作状况下配流副缸体配流端面相对配流盘浮动的工况。

利用同一液压油源同时对配流副提供液压压紧力以及静压支撑力，模拟实泵工况；利用缸体与支撑轴承间的游隙，实现缸体相对旋转盘即配流盘的倾斜，并产生动压支撑力；运用电涡流位移传感器周向均布三点膜厚法测量油膜间隙，直观反映油膜形状；缸体配流端面通过螺栓与缸体主体部分连接，适用于不同缸体配流端面结构参数的试验，具有通用性。

附图说明

图1为背景技术中所指出的单幅配流副润滑特性试验台结构示意图；

图2为轴向柱塞泵配流副试验台的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为缸体主体轴向视图；

图5为缸体配流端面轴向视图

图6为端盖的轴向视图；。

图中，1、实验包厢；2、配流盘；3、缸体配流端面；4、缸体主体；5、端盖；6、高压油管；7、低压油管；8、定位销；9、A支撑轴承；10、B支撑轴承；11、回油管；12、实验油腔；13、A开口；14、驱动轴；15、驱动电机；16、B开口；17、柱塞腔；18、油管接孔；19、销安装孔；20、油管螺纹孔；21、配流腰型槽；22、探头；23、弹簧螺栓安装孔；24、弹簧螺栓；25、螺栓；26、转速转矩传感器；27、螺纹孔；28、探头安装孔；29、螺栓安装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，本技术方案为轴向柱塞泵配流副试验台的一个子系统，轴向柱塞泵配流副试验台包括驱动电机15、数据采集以及控制总成、液压总成、配流副油膜厚度测试系统；其中，配流副油膜厚度测试系统除外，其他总成为现有技术，本技术方案只描述与之相关的结构和控制，其他不做赘述。数据采集以及控制总成包括安装在驱动电机15的输出端的转速转矩传感器26、用于控制驱动电机15的转速转矩控制台、用于接收转速转矩传感器26信号的数据采集模块；数据采集模块与转速转矩控制台形成反馈电路；液压总成包括油箱、泵组件、溢流阀、电液比例伺服阀以及油源恒温系统。

如图3所示，一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统, 包括驱动电机15、由驱动电机15带动的驱动轴14；其特征在于：包括实验包厢1、配流盘2、缸体配流端面3、缸体主体4、端盖5、高压油管6、低压油管7、定位销8、A支撑轴承9、B支撑轴承10、回油管11；

实验包厢1为壳状结构，内部设置有实验油腔12；实验油腔12的左端设置有A开口13，A开口13的内侧安装A支撑轴承9；驱动轴14的右端穿过A支撑轴承9且通过A支撑轴承9与实验包厢1转动连接；在实验油腔12内，配流盘2安装在驱动轴14的右端；

实验油腔12的右端设置有B开口16，B开口16与端盖5密封连接；在实验油腔12内，缸体配流端面3的四周通过螺栓25与缸体主体4可拆卸连接；端盖5的轴心与缸体主体4的轴心处通过定位销8连接；缸体主体4的右端面在圆周方向上通过至少三个均匀分布的弹簧螺栓24与端盖5弹性连接；缸体主体4的右端侧面通过B支撑轴承10与实验包厢1的内壁连接；

缸体主体4内部在关于轴心对称设置有两个柱塞腔17；端盖5在两个柱塞腔17对接配合的位置均开有油管接孔18；两个油管接孔18其中一个连接低压油管7，另一个连接高压油管6；在缸体主体4的左端面，两个柱塞孔处对称开有配流腰型槽21；缸体配流端面3安装在缸体主体4的左端面上；缸体配流端面3的四周均匀安装有三个电涡流位移传感器的探头22；配流盘2的右端与缸体配流端面3轴向对接；实验包厢1的侧壁连通有与实验油腔12导通的回油管11。

如图4-图6所示，试验台运用电涡流位移传感器进行油膜厚度的测量，实时精确测量配流副间隙油膜形状。

实泵中为了保证配流机构的稳定性定义压紧系数

式中，—柱塞对缸体主体的压紧力； —缸体主体配流窗口压力场对缸体主体支撑力。

配流副设计常按剩余压紧力方法来设计，剩余压紧系数常取1.06～1.1。本试验台同样按照剩余系数设计，为了简化试验台（本发明中所指的实验台为轴向柱塞泵配流副试验台的简称）结构特将高压油只通入一个柱塞腔模拟原实泵下多个柱塞腔受力状况。柱塞对缸体主体的压力简化为

式中，—缸体主体4高压油压力；—缸体主体高压油压力; —柱塞腔17直径;—弹簧力。

配流窗口压力场对缸体主体支撑力简化为

式中，—配油表面高压侧压力分布范围；—配油表面高压侧压力分布范围；—分别是配流盘2内密封带内外径、外密封带内外径。

由于剩余压紧系数大于1，剩余的压紧力由缸体主体4与配流盘2间产生的动压进行抵消平衡。配流副动压的数值计算首先求得配流副流场的压力分布，流场的压力分布规律满足雷诺方程：

式中，h为油膜厚度，μ为油液动力粘度，p为油膜压力，ω为缸体主体4角速度，等式右端表示油膜楔形动压作用。

对雷诺方程进行离散无量纲化，设定边界条件，求得流场压力分布规律。配流副动压支撑力；

取合适的剩余压紧系数，设定特定的柱塞腔17直径，改变弹簧力的大小可以进行不同结构参数的配流端面的配流副的试验研究，只需要改变配流端面的结构参数然后与缸体主体4螺栓连接，使得试验装置具有通用性。周向均匀分布在端盖5，如图6所示。

通过改变弹簧螺栓24的长度来改变弹簧的变形量，从而改变弹簧的压紧力，使得试验台的设计受力更加合理。

Claims (3)

1.一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统,包括驱动电机（15）、由驱动电机（15）带动的驱动轴（14）；其特征在于：包括实验包厢（1）、配流盘（2）、缸体配流端面（3）、缸体主体（4）、端盖（5）、高压油管（6）、低压油管（7）、定位销（8）、A支撑轴承（9）、B支撑轴承（10）、回油管（11）；

所述实验包厢（1）为壳状结构，内部设置有实验油腔（12）；实验油腔（12）的左端设置有A开口（13），A开口（13）的内侧安装A支撑轴承（9）；驱动轴（14）的右端穿过A支撑轴承（9）且通过A支撑轴承（9）与实验包厢（1）转动连接；在实验油腔（12）内，配流盘（2）安装在驱动轴（14）的右端；

实验油腔（12）的右端设置有B开口（16），B开口（16）与端盖（5）密封连接；在实验油腔（12）内，缸体主体（4）的右端活动安装在端盖（5）的内侧面；端盖（5）的轴心与缸体主体（4）的轴心处通过定位销（8）连接；缸体主体（4）的右端侧面通过B支撑轴承（10）与实验包厢（1）的内壁连接；

所述缸体主体（4）内部在关于轴心对称设置有两个柱塞腔（17）；端盖（5）在两个柱塞腔（17）对接配合的位置均开有油管接孔（18）；两个油管接孔（18）其中一个连接低压油管（7），另一个连接高压油管（6）；在缸体主体（4）的左端面，两个柱塞孔处对称开有配流腰型槽（21）；缸体配流端面（3）安装在缸体主体（4）的左端面上；缸体配流端面（3）的四周均匀安装有三个电涡流位移传感器的探头（22）；配流盘（2）的右端与缸体配流端面（3）轴向对接；实验包厢（1）的侧壁连通有与实验油腔（12）导通的回油管（11）。

2.根据权利要求1所述的一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统，其特征在于：缸体主体（4）的右端面在圆周方向上通过至少三个均匀分布的弹簧螺栓（24）与端盖（5）弹性连接。

3.根据权利要求1所述的一种轴向柱塞泵配流副试验油膜厚度测试系统，其特征在于：缸体配流端面（3）的四周通过螺栓（25）与缸体主体（4）可拆卸连接。