CN108535009B - 一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法 - Google Patents

一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法 Download PDF

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Abstract

一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法，包括摩擦试验部分、试验测量部分、监控摄像机，由液压滑阀、循环计数器、交直流转换器串联连接组成摩擦试验部分，通过循环计数器控制交直流转换器提供给液压滑阀的电流信号的通断，实现液压滑阀的循环换向和滑阀副的摩擦试验；液压滑阀是液压滑阀副摩擦试验装置，液压滑阀油口全部封堵，滑阀内储存部分油液，液压滑阀阀芯由电磁铁驱动和弹簧复位实现往复直线运动；循环计数器输出动作按开－关－开循环控制电流的通断；交直流转换器是将交流电转换成直流电的装置；形貌仪、天平、铁谱仪组成试验测量部分，分别用于测量滑阀副表面形貌、阀芯称重、油品检测；监控摄像机是监控摩擦试验系统状态的装置。

Description

一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法
技术领域
本发明涉及液压滑阀试验技术领域，具体涉及液压滑阀副摩擦试验。
背景技术
表面形貌指摩擦副表面的几何形态和性质，简单来说是指零件表面的微观几何形状，波度、纹理和形状误差等。表面形貌分析零件表面的微观几何形状，可以发现表面失效的原因，提供最直接的实验依据来研究各种失效机理。液压元件是一种精密重载机械，其关键摩擦副的微观表面形貌对元件性能影响至关重要。
液压滑阀在液压系统中的应用十分普遍，是各类液压阀中采用最多的一种结构形式。在液压滑阀中，一般阀芯与阀套（或阀体）之间为圆柱滑动副, 其滑动副之间有一定间隙, 大约十几个微米，因此，滑阀副对于液压滑阀性能至关重要。
一般通过精密加工阀芯外圆和阀孔内壁形成满足涉及要求的液压滑阀副，但是常规涉及未考虑阀芯-阀孔高循环次数的摩擦磨损以及油液杂质作用，而经常发生滑阀副失效而导致的磨损、泄漏等问题。
检索现有公开文献专利发现关于液压滑阀副摩擦试验的研究主要有：1）“液压阀阀芯和阀体摩擦磨损性能评价实验机（CN201410712102.6）”，提出一种液压阀阀芯和阀体摩擦磨损性能评价实验机，能够模拟液压阀的实际工况,实时检测液压阀阀芯与阀体的磨损量,评价液压阀阀芯与阀体的摩擦磨损性能,并且预测其使用寿命。2）“一种滑阀副液压检测装置及其检测方法（CN201710797452.0）”，可实现液压特性与滑阀位移同时在线精确调节与精确测量,能真实反映滑阀副液压综合效应、实际工作性能。3）“阀芯微观表面对阀间隙微流动影响的研究[J]. （蒋国进,殷晨波,贾文华,吴冬,张大雨.润滑与密封,2011,36(05):68-71+75.）” 运用分形理论,研究阀芯微观表面的分形特征，研究表明粗糙的阀间隙所形成的压力降明显大于理想光滑表面所形成的压力降。4）“基于表面形貌的滑动磨合磨损预测理论与方法研究[D].（张耕培.华中科技大学,2013.）” 采用销盘摩擦副摩擦形式，通过万能摩擦磨损试验机实现三个销头同时在摩擦盘上沿圆周轨迹滑动。
以上有关液压滑阀摩擦试验的研究，为液压滑阀副摩擦提供了有益参考，但是存在以下不足：
1.有关液压阀阀芯和阀体摩擦磨损性能评价局限于滑阀副的液压综合效应如磨损量、泄漏等，并未深入到滑阀副表面微观形貌层面；
2.表面形貌的滑动磨合磨损试验采用传统万能摩擦磨损试验机进行销盘摩擦副摩擦，而没有专门针对液压滑阀，进行接近实际的模型化摩擦试验；
3.有源滑阀摩擦试验（液压滑阀在有高压油源的液压系统中试验）能耗高，成本大；
4.滑阀副摩擦试验缺乏专门化的测量与分析。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法。
本发明是一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法，液压滑阀副摩擦试验系统，包括摩擦试验部分、试验测量部分、监控摄像机4，由液压滑阀1、循环计数器2、交直流转换器3串联连接组成摩擦试验部分，通过循环计数器2控制交直流转换器3提供给液压滑阀1的电流信号的通断，实现液压滑阀1的循环换向和滑阀副的摩擦试验；监控摄像机4是监控摩擦试验系统状态的装置，形貌仪5、天平6、铁谱仪7组成试验测量部分；液压滑阀1通过第一接线柱9与循环计数器2的第二接线柱10连接，循环计数器2通过第三接线柱11与交直流转换器3的第四接线柱12连接，交直流转换器3通过第五接线柱13与液压滑阀1的第六接线柱14连接。
本发明的液压滑阀副摩擦试验系统的试验方法，其步骤为：
（1）设置循环计数器的控制参数，设置输出继电器的吸合时间T1、断开时间T2和循环次数N，根据被测试滑阀的电磁铁响应时间和循环计数器的性能，其中20毫秒≤T1≤45毫秒，10毫秒≤T2≤25毫秒，0次<N≤999999次；
（2）接通电源，液压滑阀按循环计数器的预设控制参数值进行循环换向摩擦试验；
（3）摩擦试验结束，清洁阀芯和阀孔局部的液压油，便于后续测量和减小测量误差；
（4）测量其粗糙度、表面纹理形貌，分析摩擦表面形态；
（5）阀芯称重，确定预设摩擦次数后阀芯的磨损量；
（6）提取阀腔油液，做铁谱分析，观察磨屑的尺寸、形状和组分，判断磨损形式、磨损的激烈程度和磨损发生位置；
（7）综合步骤（4）~（6）中所获得的摩擦表面形态、阀芯磨损量和磨屑状态，确定液压滑阀副的摩擦磨损规律和机理。
本发明与背景技术相比，具有有益效果是：将液压滑阀、循环计数器、交直流转换器串联连接，通过循环计数器控制液压滑阀驱动电磁铁的通断电和复位弹簧实现阀芯的往复直线运动。液压滑阀油口全部封堵，在滑阀内储存部分油液，形成滑阀副的无油源摩擦，试验接近实际工况，且试验系统简单、成本低。监控摄像机可以连接网络，通过手机APP对试验系统状态进行实时远程可视化，并能实现双向语音通话，防止摩擦发热所造成的不良后果。形貌仪可测量滑阀副表面一定摩擦次数后的三维粗糙度、表面纹理等微观形貌，天平用于高精度测量磨损后的阀芯质量，铁谱仪能直接观察到磨损微粒的形态，对油液质量进行定量分析，结合形貌测量、阀芯称重和油品检测来确定液压滑阀副的摩擦磨损规律和机理。
附图说明
图1是本发明系统组成示意图，图2是本发明系统原理示意，图3是本发明液压滑阀结构主视图，图4是本发明液压滑阀结构仰视图。附图标记及对应名称为：1-液压滑阀、2-循环计数器、3-交直流转换器、4-监控摄像机、5-形貌仪、6-天平、7-铁谱仪、8-电线、9-第一接线柱、10-第二接线柱、11-第三接线柱、12-第四接线柱、13-第五接线柱、14-第六接线柱、15-第一电源火线、16-第一电源零线、17-第二电源火线、18-第二电源零线、19-第一螺栓、20-第二螺栓、21-第三螺栓、22-第四螺栓、23-阀芯、24-复位弹簧、25-液压油、26-底板、27-电磁铁、28-电气接头、29-阀体，P-第一油口、T-第二油口、A-第三油口、B-第四油口。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明是一种液压滑阀副摩擦试验系统及试验方法，液压滑阀副摩擦试验系统，包括摩擦试验部分、试验测量部分、监控摄像机4，由液压滑阀1、循环计数器2、交直流转换器3串联连接组成摩擦试验部分，通过循环计数器2控制交直流转换器3提供给液压滑阀1的电流信号的通断，实现液压滑阀1的循环换向和滑阀副的摩擦试验；监控摄像机4是监控摩擦试验系统状态的装置，形貌仪5、天平6、铁谱仪7组成试验测量部分；液压滑阀1通过第一接线柱9与循环计数器2的第二接线柱10连接，循环计数器2通过第三接线柱11与交直流转换器3的第四接线柱12连接，交直流转换器3通过第五接线柱13与液压滑阀1的第六接线柱14连接。
如图1~图4所示，液压滑阀1是液压滑阀副摩擦试验装置，液压滑阀1和底板26通过第一螺栓19、第二螺栓20、第三螺栓21和第四螺栓22紧固在一起，第一油口P、第二油口T、第三油口A、第四油口B被底板26封堵，液压滑阀1内储存部分液压油25，液压滑阀1的阀芯23由电磁铁27驱动和复位弹簧24的复位实现往复直线运动。
如图1所示，循环计数器2输出动作按开－关－开循环，断电自动保存当前循环次数，当前时间不保存；重新送电，将由开状态重新循环计时，循环次数继续累加。
如图1、图2所示，形貌仪5是一种自动变焦三维表面形貌仪，能测量滑阀副表面预设摩擦次数后的粗糙度、表面纹理形貌；天平6是一种高精度天平，精度可达0.001g，用于预设摩擦次数后阀芯的称重；铁谱仪7是一种分析式铁谱仪，能直接观察到磨损微粒的形态，对油液质量进行定量分析。
如图1所示，监控摄像机4可以联网，可通过手机APP对试验系统状态进行实时远程可视化和双向语音通话。
液压滑阀副摩擦试验系统的试验方法，其步骤为：
（1）设置循环计数器的控制参数，设置输出继电器的吸合时间T1、断开时间T2和循环次数N，根据被测试滑阀的电磁铁响应时间和循环计数器的性能，其中20毫秒≤T1≤45毫秒，10毫秒≤T2≤25毫秒，0次<N≤999999次；
（2）接通电源，液压滑阀按循环计数器的预设控制参数值进行循环换向摩擦试验；
（3）摩擦试验结束，清洁阀芯和阀孔局部的液压油，便于后续测量和减小测量误差；
（4）测量其粗糙度、表面纹理形貌，分析摩擦表面形态；
（5）阀芯称重，确定预设摩擦次数后阀芯的磨损量；
（6）提取阀腔油液，做铁谱分析，观察磨屑的尺寸、形状和组分，判断磨损形式、磨损的激烈程度和磨损发生位置；
（7）综合步骤（4）~（6）中所获得的摩擦表面形态、阀芯磨损量和磨屑状态，确定液压滑阀副的摩擦磨损规律和机理。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图2所示，所述液压滑阀副摩擦试验系统的试验步骤为：（1）设置循环计数器的控制参数，设置输出继电器的吸合时间T1、断开时间T2和循环次数N,根据被测试滑阀的电磁铁响应时间和循环计数器的性能，其中20毫秒≤T1≤45毫秒，10毫秒≤T2≤25毫秒，0次<N≤999999次；（2）接通电源，液压滑阀按循环计数器的预设控制参数值进行循环换向摩擦试验；（3）摩擦试验结束，清洁阀芯和阀孔局部的液压油，便于后续测量和减小测量误差；（4）测量其粗糙度、表面纹理形貌，分析摩擦表面形态；（5）阀芯称重，确定预设摩擦次数后阀芯的磨损量；（6）提取阀腔油液，做铁谱分析，观察磨屑的尺寸、形状和组分，判断磨损形式、磨损的激烈程度和磨损发生位置；（7）综合步骤（4）~（6）中所获得的摩擦表面形态、阀芯磨损量和磨屑状态，确定液压滑阀副的摩擦磨损规律和机理。
如图1~图4所示，本发明的工作过程为：将液压滑阀、循环计数器、交直流转换器串联连接，通过循环计数器控制液压滑阀驱动电磁铁的通断电和复位弹簧实现阀芯的往复直线运动。液压滑阀油口全部封堵，在滑阀内储存部分油液，形成滑阀副的无油源摩擦，试验接近实际工况，且试验系统简单、成本低。监控摄像机可以连接网络，通过手机APP对试验系统状态进行实时远程可视化，并能实现双向语音通话，防止摩擦发热所造成的不良后果。在液压滑阀一定摩擦次数后，使用形貌仪可测量滑阀副表面三维粗糙度、表面纹理等微观形貌，用天平高精度测量磨损后的阀芯质量，使用铁谱仪能直接观察到磨损微粒的形态，对油液质量进行定量分析，结合形貌测量、阀芯称重和油品检测确定液压滑阀副的摩擦磨损规律和机理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种液压滑阀副摩擦试验系统，包括摩擦试验部分、试验测量部分、监控摄像机（4），其特征在于由液压滑阀（1）、循环计数器（2）、交直流转换器（3）串联连接组成摩擦试验部分，通过循环计数器（2）控制交直流转换器（3）提供给液压滑阀（1）的电流信号的通断，实现液压滑阀（1）的循环换向和滑阀副的摩擦试验；监控摄像机（4）是监控摩擦试验系统状态的装置，形貌仪（5）、天平（6）、铁谱仪（7）组成试验测量部分；液压滑阀（1）通过第一接线柱（9）与循环计数器（2）的第二接线柱（10）连接，循环计数器（2）通过第三接线柱（11）与交直流转换器（3）的第四接线柱（12）连接，交直流转换器（3）通过第五接线柱（13）与液压滑阀（1）的第六接线柱（14）连接；
所述液压滑阀（1）是液压滑阀副摩擦试验装置，液压滑阀（1）和底板（26）通过第一螺栓（19）、第二螺栓（20）、第三螺栓（21）和第四螺栓（22）紧固在一起，第一油口（P）、第二油口（T）、第三油口（A）、第四油口（B）被底板（26）封堵，液压滑阀（1）内储存部分液压油（25），液压滑阀（1）的阀芯（23）由电磁铁（27）驱动和复位弹簧（24）的复位实现往复直线运动；
所述监控摄像机（4）能联网，能通过手机APP对试验系统状态进行实时远程可视化和双向语音通话。
2.根据权利要求1所述的液压滑阀副摩擦试验系统，其特征在于：所述循环计数器（2）输出动作按开－关－开循环，断电自动保存当前循环次数，当前时间不保存；重新送电，将由开状态重新循环计时，循环次数继续累加。
3.根据权利要求1所述的液压滑阀副摩擦试验系统，其特征在于：所述形貌仪（5）是一种自动变焦三维表面形貌仪，能测量滑阀副表面预设摩擦次数后的粗糙度、表面纹理形貌；天平（6）是一种高精度天平，精度为0.001g，用于预设摩擦次数后阀芯的称重；铁谱仪（7）是一种分析式铁谱仪，能直接观察到磨损微粒的形态，对油液质量进行定量分析。
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