CN110455506A - 一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统及控制方法，液压供油系统与摩擦副运动模拟实验台的供油油口连接；包括第一供油模块、第二供油模块和油箱；第一供油模块包括与供油油口通过管路依次连通的模式电磁阀、蓄能器、电磁阀、第一溢流阀、第一单向阀和供油泵；第二供油模块包括与供油油口通过管路依次连通的截止阀、第三单向阀和第二溢流阀。本发明采用了两组模块组成的摩擦副运动模拟实验台的液压供油系统，通过控制不同的油液压力能够满足摩擦副运动模拟实验台在不同情况下的模拟试验；同时具备高速低压和低速高压两种供油方式，实现不同转速下的压力需求，结构简单，模拟效果好，试验精度高。

Description

一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统及控制方法

技术领域

本发明涉及液压供油技术领域，更具体的说是涉及一种用于摩擦副运动模拟实验台，且能够控制吸油和压油时的油液压力的液压供油系统及其控制方法。

背景技术

目前，摩擦副在机械工程中被大量应用，例如高速柱塞泵，其中，以斜盘式轴向柱塞泵为例，斜盘式轴向柱塞泵主要包括主轴、缸体、柱塞、滑靴、回程盘、斜盘等；其工作原理为：在电机的驱动下，主轴通过花键联接带动缸体转动，缸体带动柱塞旋转，柱塞在斜盘和回程盘的作用下在缸孔中往复运动，柱塞头部安装有滑靴，由于回程盘的作用，迫使滑靴底部始终与斜盘保持贴合。为了使柱塞的往复运动与吸油、压油实现精准的切换，在缸体的配流端面与泵的吸油口和压油口之间安放了固定不动的配流盘，配流盘紧贴缸体相对滑动。缸体旋转时，柱塞腔的容积呈周期性变化，缸体每转动一周，每个柱塞完成一次吸油与压油。为了提高对此类摩擦副的模拟研究，不仅需要有相应的工作台，同时需要有相匹配的液压供油系统。

但是，现有的供油系统，仅能起到润滑效果，对于试验中相应的辅助压力配合却无法控制，导致在试验时的供油压力效果较差，试验效果难以满足要求；另外，摩擦副在不同速率运动的情况下，对于油压的控制也是不同的，而现有的供油系统也无法满足在不同速度下的压力需求。

因此，如何提供一种用于高压伺服柱塞泵关键摩擦副运动模拟实验台，且能够满足不同转速下压力需求的液压供油系统及其控制方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，通过在摩擦副运行时切换不同的供油模块，实现不同转速下的压力需求，模拟效果好，试验精度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，与摩擦副运动模拟实验台的供油油口连接；包括第一供油模块、第二供油模块和油箱；

所述第一供油模块包括与所述供油油口通过管路依次连通的模式电磁阀、蓄能器、电磁阀、第一溢流阀、第一单向阀和供油泵；所述模式电磁阀和所述供油油口之间通过管路并联有第二单向阀；所述电磁阀、所述第一溢流阀和所述供油泵分别与所述油箱通过管路连通；所述供油泵和电机电性连接；

所述第二供油模块包括与所述供油油口通过管路依次连通的截止阀、第三单向阀和第二溢流阀；所述第二溢流阀和所述油箱通过管路连通。

通过上述技术方案，本发明采用了两组模块组成的摩擦副运动模拟实验台的液压供油系统，通过控制不同的油液压力能够满足摩擦副运动模拟实验台在不同情况下的模拟试验；同时具备高速低压和低速高压两种供油方式，实现不同转速下的压力需求，结构简单，模拟效果好，试验精度高。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述摩擦副运动模拟实验台还具有泄油油口，所述泄油油口与所述油箱通过管路连通。能够对多余的油液循环回收利用。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述模式电磁阀和所述第二单向阀的并联交点与所述供油油口之间的管路上安装有第一流量计。能够对第一供油模块的供油流量进行准确测量和监控，进一步提高试验的调节精度。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述截止阀和第三单向阀之间的管路上安装有第二流量计。能够对第二供油模块的供油流量进行准确测量和监控，进一步提高试验的调节精度。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述第一溢流阀连通有第一压力表。能够对第一供油模块的供油压力进行准确测量和监控，进一步提高试验的调节精度。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述第二溢流阀连通有第二压力表。能够对第二供油模块的供油压力进行准确测量和监控，进一步提高试验的调节精度。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述摩擦副运动模拟实验台包括台体、主腔体、转动部、驱动部、柱塞腔体、衬套和柱塞；所述主腔体固定在所述台体的顶面；所述转动部转动连接在所述主腔体的空腔内；所述驱动部设置在所述台体内部，且用于驱动所述转动部转动；所述柱塞腔体密封固定在所述主腔体顶部；所述衬套套设在所述柱塞腔体的空腔内；所述柱塞活动连接在所述衬套内，且所述柱塞底部与所述转动部连接，所述柱塞在所述转动部的带动下上下往复运动；所述供油油口与所述柱塞腔体的空腔连通。本发明采用高速柱塞泵进行模拟试验，采用驱动部和转动部带动柱塞实现上下运动，通过控制电机实现柱塞在不同转速下的模拟，模拟效果好，且试验精度高。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述转动部包括转轴、斜盘、T型盘和滑靴；所述转轴底部与所述驱动部连接；所述斜盘固定在所述转轴的顶部，所述斜盘为顶面倾斜的圆盘，且边沿具有向上突起的环形卡沿；所述T型盘固定在所述斜盘的顶部中央，且与所述环形卡沿形成环形卡槽；所述滑靴滑动连接在所述环形卡槽内，且所述滑靴的顶部开设有与所述柱塞连接的球形凹槽。斜盘在转动过程中，由于斜面的高低不平，使滑靴在环形卡槽内实现上下运动，进而带动活塞做上下运动，能够有效模拟柱塞泵带动柱塞转动，且模拟精度高。

优选的，在上述一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统中，所述柱塞内部开设有轴向方向贯穿的第一进油孔；所述滑靴开设有可与所述第一进油孔连通的第二进油孔，且所述第二进油孔与所述环形卡槽连通。能够通过柱塞向滑靴和环形卡槽之间输入液压油，提高运动时的顺畅度，并提高运动精度。

本发明提供了一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统的控制方法，通过对摩擦副在运行时切换不同的供油方式，实现不同转速下的压力需求，模拟效果好，试验精度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统的控制方法，具有高速低压和低速高压两种控制模式：

当摩擦副运动为高速低压时：所述截止阀和所述第二单向阀关闭；摩擦副运行吸油时，油液从所述第一供油模块的管路进入所述供油油口；摩擦副运行压油时，油液从所述第一供油模块的管路回流至所述油箱和所述蓄能器；

当摩擦副运动为高速低压时：摩擦副运行吸油时，所述第二单向阀打开，所述截止阀关闭，油液从所述第一供油模块的管路进入所述供油油口；摩擦副运行压油时，所述第二单向阀关闭，所述截止阀打开，油液从所述第二供油模块的管路经过所述第二溢流阀回流至所述油箱。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统及控制方法，采用了两组模块组成的摩擦副运动模拟实验台的液压供油系统，通过控制不同的油液压力能够满足摩擦副运动模拟实验台在不同情况下的模拟试验；同时具备高速低压和低速高压两种供油方式，实现不同转速下的压力需求，结构简单，模拟效果好，试验精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的整体结构示意图；

图2附图为本发明提供的摩擦副运动模拟实验台的主剖视图；

图3附图为本发明提供的摩擦副运动模拟实验台的侧剖视图。其中：

1-供油油口；

2-油箱；

3-模式电磁阀；

4-蓄能器；

5-电磁阀；

6-第一溢流阀；

7-第一单向阀；

8-供油泵；

9-第二单向阀；

10-电机；

11-截止阀；

12-第三单向阀；

13-第二溢流阀；

14-泄油油口；

15-第一流量计；

16-第二流量计；

17-第一压力表；

18-第二压力表；

19-台体；

20-主腔体；

21-转动部；

22-驱动部；

23-柱塞腔体；

24-衬套；

25-柱塞；

26-转轴；

27-斜盘；

28-T型盘；

29-滑靴；

30-环形卡沿；

31-环形卡槽；

32-球形凹槽；

33-第一进油孔；

34-第二进油孔。

具体实施方式

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。

实施例1：

参见附图1至附图3，本实施例提供了一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，与摩擦副运动模拟实验台的供油油口1连接；包括第一供油模块、第二供油模块和油箱2；

第一供油模块包括与供油油口1通过管路依次连通的模式电磁阀3、蓄能器4、电磁阀5、第一溢流阀6、第一单向阀7和供油泵8；模式电磁阀3和供油油口1之间通过管路并联有第二单向阀9；电磁阀5、第一溢流阀6和供油泵8分别与油箱2通过管路连通；供油泵8和电机10电性连接；

第二供油模块包括与供油油口1通过管路依次连通的截止阀11、第三单向阀12和第二溢流阀13；第二溢流阀13和油箱2通过管路连通。

为了进一步优化上述技术方案，摩擦副运动模拟实验台还具有泄油油口14，泄油油口14与油箱2通过管路连通。

为了进一步优化上述技术方案，模式电磁阀3和第二单向阀9的并联交点与供油油口1之间的管路上安装有第一流量计15。

为了进一步优化上述技术方案，截止阀11和第三单向阀12之间的管路上安装有第二流量计16。

为了进一步优化上述技术方案，第一溢流阀6连通有第一压力表17。

为了进一步优化上述技术方案，第二溢流阀13连通有第二压力表18。

为了进一步优化上述技术方案，摩擦副运动模拟实验台包括台体19、主腔体20、转动部21、驱动部22、柱塞腔体23、衬套24和柱塞25；主腔体20固定在台体19的顶面；转动部21转动连接在主腔体20的空腔内；驱动部22设置在台体19内部，且用于驱动转动部21转动；柱塞腔体23密封固定在主腔体20顶部；衬套24套设在柱塞腔体23的空腔内；柱塞25活动连接在衬套24内，且柱塞25底部与转动部21连接，柱塞25在转动部21的带动下上下往复运动；供油油口1与柱塞腔体23的空腔连通。

为了进一步优化上述技术方案，转动部21包括转轴26、斜盘27、T型盘28和滑靴29；转轴26底部与驱动部21连接；斜盘27固定在转轴26的顶部，斜盘27为顶面倾斜的圆盘，且边沿具有向上突起的环形卡沿30；T型盘28固定在斜盘27的顶部中央，且与环形卡沿30形成环形卡槽31；滑靴29滑动连接在环形卡槽31内，且滑靴29的顶部开设有与柱塞25连接的球形凹槽32。

为了进一步优化上述技术方案，柱塞25内部开设有轴向方向贯穿的第一进油孔33；滑靴29开设有可与第一进油孔33连通的第二进油孔34，且第二进油孔34与环形卡槽31连通。

为了进一步优化上述技术方案，柱塞25底部为球形结构，且转动连接在球形凹槽32内，使柱塞25和滑靴29之间能够有足够大的自由度，以使柱塞25能够适应滑靴29在高低变化时的角度变化，顺畅度更高。

为了进一步优化上述技术方案，驱动部22包括电机、扭矩转速仪和联轴器；电机固定在台体19内部；电机顶部的动力输出端通过联轴器与扭矩转速仪连接；扭矩转速仪通过联轴器与转轴26的底部连接。

为了进一步优化上述技术方案，泄油油口14与主腔体20的空腔内部连通。

本实施例的工作原理为：

当柱塞25高速低压运动时：截止阀11和第二单向阀9关闭；柱塞25向下运行吸油时，油液从第一供油模块的管路进入供油油口1；柱塞25向上运行压油时，油液从第一供油模块的管路回流至油箱2和蓄能器4，蓄能器4能够缓解压力脉动。由于柱塞25高速运行时，转轴26的转速在每秒300转以上，无法满足第二单向阀9和截止阀11的快速切换，因此，仅通过第一供油模块实现供油和回油操作，并通过第一溢流阀6控制油量。

当柱塞25低速高压运动时：柱塞25向下运行吸油时，第二单向阀9打开，截止阀11关闭，油液从第一供油模块的管路进入供油油口1；柱塞25向上运行压油时，第二单向阀9关闭，截止阀11打开，油液从第二供油模块的管路经过第二溢流阀13回流至油箱2；通过第二单向阀9和截止阀11的反复切换，以及第一溢流阀6和第二溢流阀13控制油量。

实施例2：

一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统的控制方法，具有高速低压和低速高压两种控制模式：

当摩擦副运动为高速低压时：截止阀11和第二单向阀9关闭；摩擦副运行吸油时，油液从第一供油模块的管路进入供油油口1；摩擦副运行压油时，油液从第一供油模块的管路回流至油箱2和蓄能器4；

当摩擦副运动为高速低压时：摩擦副运行吸油时，第二单向阀9打开，截止阀11关闭，油液从第一供油模块的管路进入供油油口1；摩擦副运行压油时，第二单向阀9关闭，截止阀11打开，油液从第二供油模块的管路经过第二溢流阀13回流至油箱2。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，与摩擦副运动模拟实验台的供油油口(1)连接；包括第一供油模块、第二供油模块和油箱(2)；

所述第一供油模块包括与所述供油油口(1)通过管路依次连通的模式电磁阀(3)、蓄能器(4)、电磁阀(5)、第一溢流阀(6)、第一单向阀(7)和供油泵(8)；所述模式电磁阀(3)和所述供油油口(1)之间通过管路并联有第二单向阀(9)；所述电磁阀(5)、所述第一溢流阀(6)和所述供油泵(8)分别与所述油箱(2)通过管路连通；所述供油泵(8)和电机(10)电性连接；

所述第二供油模块包括与所述供油油口(1)通过管路依次连通的截止阀(11)、第三单向阀(12)和第二溢流阀(13)；所述第二溢流阀(13)和所述油箱(2)通过管路连通。

2.根据权利要求1所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述摩擦副运动模拟实验台还具有泄油油口(14)，所述泄油油口(14)与所述油箱(2)通过管路连通。

3.根据权利要求1所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述模式电磁阀(3)和所述第二单向阀(9)的并联交点与所述供油油口(1)之间的管路上安装有第一流量计(15)。

4.根据权利要求1所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述截止阀(11)和第三单向阀(12)之间的管路上安装有第二流量计(16)。

5.根据权利要求1所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述第一溢流阀(6)连通有第一压力表(17)。

6.根据权利要求1所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述第二溢流阀(13)连通有第二压力表(18)。

7.根据权利要求1所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述摩擦副运动模拟实验台包括台体(19)、主腔体(20)、转动部(21)、驱动部(22)、柱塞腔体(23)、衬套(24)和柱塞(25)；所述主腔体(20)固定在所述台体(19)的顶面；所述转动部(21)转动连接在所述主腔体(20)的空腔内；所述驱动部(22)设置在所述台体(19)内部，且用于驱动所述转动部(21)转动；所述柱塞腔体(23)密封固定在所述主腔体(20)顶部；所述衬套(24)套设在所述柱塞腔体(23)的空腔内；所述柱塞(25)活动连接在所述衬套(24)内，且所述柱塞(25)底部与所述转动部(21)连接，所述柱塞(25)在所述转动部(21)的带动下上下往复运动；所述供油油口(1)与所述柱塞腔体(23)的空腔连通。

8.根据权利要求7所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述转动部(21)包括转轴(26)、斜盘(27)、T型盘(28)和滑靴(29)；所述转轴(26)底部与所述驱动部(21)连接；所述斜盘(27)固定在所述转轴(26)的顶部，所述斜盘(27)为顶面倾斜的圆盘，且边沿具有向上突起的环形卡沿(30)；所述T型盘(28)固定在所述斜盘(27)的顶部中央，且与所述环形卡沿(30)形成环形卡槽(31)；所述滑靴(29)滑动连接在所述环形卡槽(31)内，且所述滑靴(29)的顶部开设有与所述柱塞(25)连接的球形凹槽(32)。

9.根据权利要求8所述的一种高压伺服柱塞泵关键摩擦副综合试验系统，其特征在于，所述柱塞(25)内部开设有轴向方向贯穿的第一进油孔(33)；所述滑靴(29)开设有可与所述第一进油孔(33)连通的第二进油孔(34)，且所述第二进油孔(34)与所述环形卡槽(31)连通。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的摩擦副运动模拟实验台的液压供油系统的控制方法，其特征在于，具有高速低压和低速高压两种控制模式：

当摩擦副运动为高速低压时：所述截止阀(11)和所述第二单向阀(9)关闭；摩擦副运行吸油时，油液从所述第一供油模块的管路进入所述供油油口(1)；摩擦副运行压油时，油液从所述第一供油模块的管路回流至所述油箱(2)和所述蓄能器(4)；

当摩擦副运动为高速低压时：摩擦副运行吸油时，所述第二单向阀(9)打开，所述截止阀(11)关闭，油液从所述第一供油模块的管路进入所述供油油口(1)；摩擦副运行压油时，所述第二单向阀(9)关闭，所述截止阀(11)打开，油液从所述第二供油模块的管路经过所述第二溢流阀(13)回流至所述油箱(2)。