CN110567705B - 一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，通过两个对称布置的能够引入高、低压油的静止配流辅助压盘，将两个浮动盘组件对称安装在壳体内部，浮动盘组件应用弹簧支撑组件保持浮动盘与配流辅助压盘之间的浮动间隙和密封连接，两个浮动盘组件之间由支撑体支撑，当主轴旋转时，高、低压油分别通过配流辅助压盘和浮动盘的内设油道进入配流摩擦副,在支撑体的两侧与对应的浮动盘端面之间形成支承油膜，得以模拟浮动盘组件双配流摩擦副平衡试验的工况；本发明能够模拟柱塞容积元件中的配流盘与缸体的高低压切换过程，适合模拟高参数工况，简化了柱塞容积元件的结构，便于实时评测配流摩擦副的动态性能，操作安全。

Description

一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置
技术领域
本发明属于液压传动技术领域，具体涉及一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，可以用于研究柱塞式容积元件(如：柱塞泵、柱塞马达等) 的配流摩擦副运行状态变化特性、摩擦磨损变化特性、泄漏量变化特性以及空蚀演化特性的模拟试验装置。
背景技术
柱塞式容积元件的转子旋转时，其柱塞在缸体中往复运动完成吸排油工作，缸体贴紧于配流盘上，既要求缸体与配流盘之间形成一定厚度油膜，又要减少配油机构的漏损。在柱塞式容积元件的设计中发展出浮动缸体式和浮动配流盘式两种，用以补偿制造误差、减少受力变形对油膜的影响及减少缸体歪斜造成的漏损。但是无论是对于浮动配流盘固定缸体的配流摩擦副设计还是固定配流盘浮动缸体设计，其配流摩擦副的设计都存在诸多困难，特别是对于高低压转换过程中配流盘与柱塞缸体之间的间隙设计、泄漏量、压紧系数设定、异形开槽、遮盖量设计等相关的摩擦、磨损及泄漏的结构设计验证和空蚀模拟测试缺乏有效的手段。而柱塞式容积元件浮动支承的设计与其效率息息相关，以配流摩擦副的间隙影响为例：间隙过大，显著增大工作油液的泄漏量，从而降低效率；间隙过小，易引起两个配合面的硬接触，造成机械零件的磨损，从而降低机械效率和使用寿命。此外柱塞式容积元件中的各摩擦副很难单独进行泄漏量测量，特别是处于浮动状态时，动态过程很难模拟，但是配流摩擦副的泄漏量对容积效率影响又非常大。同时配流摩擦副的压紧系数、异形开槽、遮盖量设计、减振孔设计等影响摩擦副配合面之间动态间隙的变化以及空蚀的产生，因此需要对配流摩擦副的浮动支承状态设计加以验证，特别是对高压运行状态下间隙变化特性、泄漏量变化特性以及空蚀的影响进行试验测试。
鉴于上述情况，如何研发出一种结构简单，可操作性强、测试数据准确可靠的配流摩擦副性能模拟试验装置，对于本领域技术人员来说，是十分迫切需要努力实现的方向和目标。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，可以模拟浮动配流盘实际运行环境。
一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，包括壳体1、轴承支座2、内环体4、右侧配流辅助压盘5、主轴6、轴承8、轴套10、支撑体11、浮动盘组件12、左侧配流辅助压盘18以及左侧挡板19；
所述壳体1为空心圆柱结构，右侧开口固定圆盘状的轴承支座2；轴承支座2固连在试验平台上；轴承支座2中心开口，开口上安装轴承8，主轴6位于壳体1内部，并配合安装在轴承8上；轴承8上固连轴套10；环状的右侧配流辅助压盘5套在主轴6上，并抵在轴承支座2内侧；内环体4套在主轴6上，其外壁与壳体1内壁配合安装；浮动盘组件12为两个，其中第一浮动盘组件、支撑体11和第二浮动盘组件12顺次套在主轴6上，并位于内环体4的中间腔体内；支撑体11固连在主轴6的轴套10上；左侧配流辅助压盘18套在主轴6上，并压在内环体4以及第二浮动盘组件的左侧端部；第一浮动盘组件的弹簧抵在右侧配流辅助压盘5上，第二浮动盘组件的弹簧抵在左侧配流辅助压盘18上；壳体1左侧开口由左侧挡板19封闭；
浮动盘组件12环向均匀设置的4个弹簧支撑机构设置轴向通孔，将油液引入背面，即支撑体11的端面；其中两个相邻弹簧支撑机构通入相同压力的油液，另外两个相邻弹簧支撑机构通入相同压力的油液；其中，第一浮动盘组件的油液通过右侧配流辅助压盘5上设置的进油通道进入，第二浮动盘组件的油液通过左侧配流辅助压盘18上设置的进油通道进入；第一浮动盘组件和第二浮动盘组件上油液压力配置方式相同；
所述支撑体11的两个端面上对称设置有均布的腰型孔。
较佳的，所述腰型孔为通孔或者盲孔。
较佳的，轴承支座2与壳体1之间接触面以及左侧挡板19与壳体1之间接触面上均设置有环形密封圈。
较佳的，两个浮动盘组件12通过导向定位销与同侧的配流辅助压盘定位。
较佳的，右侧配流辅助压盘5和左侧配流辅助压盘18外侧分别设置有进油口接头20，用于将外部油液引入各自的进油通道中。
较佳的，内环体4外壁与壳体1内壁通过两个O形密封圈密封。
较佳的，所述轴承8通过外圈挡块7压紧在轴承支座2的中心开口上。
较佳的，左侧配流辅助压盘18的左侧开口采用端盖16密封，由此将主轴6密封在壳体1内部。
本发明具有如下有益效果：
本发明属于液压传动技术领域，涉及一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，该装置通过两个对称布置的能够引入高、低压油的静止配流辅助压盘，将两个浮动盘组件对称安装在壳体内部，浮动盘组件应用弹簧支撑组件保持浮动盘与配流辅助压盘之间的浮动间隙和密封连接，两个浮动盘组件之间由支撑体支撑，支撑体则由贯穿浮动盘组件的主轴组件带动旋转。当主轴旋转时，高、低压油分别通过配流辅助压盘和浮动盘的内设油道进入配流摩擦副,在支撑体的两侧与对应的浮动盘端面之间形成支承油膜，得以模拟浮动盘组件双配流摩擦副平衡试验的工况；因此本发明能够模拟柱塞容积元件中的配流盘与缸体的高低压切换过程，适合模拟高参数工况，简化了柱塞容积元件的结构，便于实时评测配流摩擦副的动态性能，操作安全。
附图说明
图1为本发明的基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置示意图。
图2为本发明的支撑体的结构示意图。
图中：1-壳体、2-轴承支座、3，13，15-O形密封圈、4-内环体、5-右侧配流辅助压盘、6-主轴、7-外圈挡块、8-轴承、9-螺母、10-轴套、11-支撑体、 12-浮动盘组件、14-端盖螺栓、16-端盖、17-主轴锁紧螺母、18-左侧配流辅助压盘、19-左侧挡板、20-进油口接头、21-出油口、22-腰型孔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明所提供的基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置基本构思如下：一种主轴带动支撑体旋转模拟柱塞式容积元件中的固定缸体运动及装配状态，并可应用旋转机构进行动力输入，此外引入高、低压油，在支撑体11与浮动盘组件12、以及配流辅助压盘与浮动盘组件12之间的端面接触区域形成动态支撑油膜。
本发明为一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，它是具有模拟配流盘浮动运转工况并可拓展对参数实现测试与收集的试验装置。该装置包括与外部试验基座相连的静止的外壳体组件和能够模拟浮动配流盘旋转的中间转动组件；外壳体组件保持静止，一端装配在静止的试验基座上，模拟浮动配流机构的外围环境；而中间转动组件则通过主轴一侧与试验动力装置相连，主轴带动轴套和支撑体同步旋转；静止的外壳体组件和旋转的中间转动组件形成一静一动双悬臂结构。当高、低压油分别进入静止配流辅助压盘，通过配流辅助压盘和浮动盘的内设油道进入配流摩擦副,在支撑体的两侧与对应的浮动盘形成支承油膜，模拟配流摩擦副的实际运行工况。
具体的，外壳体组件包括：壳体1、轴承支座2、大O形密封圈3、内环体 4、右侧配流辅助压盘5、轴承外圈挡块7、轴承8、大环带O形密封圈13、端盖螺栓14、端盖16、左侧配流辅助压盘18、左侧挡板19、进油口接头20。中间转动组件包括：主轴6、轴承内圈锁紧螺母9、轴套10、支撑体11、浮动盘组件12、主轴O形密封圈15、主轴锁紧螺母17，其中浮动盘组件12采用实际产品结构，为被试件。
其实施方式如图1所示，壳体1为空心圆柱结构，右侧开口通过螺栓固定圆盘状的轴承支座2；轴承支座2同时固定在静止的试验基座上，壳体1则由几个零件焊接而成，另一端左侧挡板19也与壳体1通过螺栓固连；同时左侧挡板 19和轴承支座2将左侧配流辅助压盘18、内环体4、右侧配流辅助压盘5进行定位，使其静止不动；轴承8安装在固定的轴承支座2上，并通过轴承外圈挡块7将外圈压紧。
外接高压油和低压油用于模拟柱塞式容积元件运行工况，实现配流摩擦副的环境工况。浮动盘组件12环向均匀设置的4个弹簧支撑机构设置轴向通孔，将油液引入背面，即支撑体11的端面；其中两个相邻弹簧支撑机构通入相同压力的油液，另外两个相邻弹簧支撑机构通入相同压力的油液；其中，第一浮动盘组件的油液通过右侧配流辅助压盘5上设置的进油通道进入，第二浮动盘组件的油液通过左侧配流辅助压盘18上设置的进油通道进入；第一浮动盘组件和第二浮动盘组件上油液压力配置方式相同。
轴承支座2、左侧挡板19与壳体1分别通过一个大O形密封圈3密封，内环体4与壳体1通过两个大环带O形密封圈13密封，左侧配流辅助压盘18的中心开口安装有端盖16，端盖16由端盖螺栓14固定压紧，防止漏油，油液则通过设置在壳体1下侧的出油口21流出。
主轴6右侧与试验装置动力旋转机构相连，主轴6由轴承8支承，轴承8 通过主轴6轴肩、轴承支座2、轴承内圈锁紧螺母9定位和压紧，主轴6上安装有轴套10，轴套10由两个主轴锁紧螺母17固定，并利用平键及O形圈与主轴6固连，支撑体11过盈联结在轴套10上，因此主轴6、轴套10、支撑体11同步旋转。
左右两侧的浮动盘组件12紧贴在支撑体11两端。左侧的浮动盘组件12通过其自带的导向定位销与左侧配流辅助压盘18定位，左侧的浮动盘通过自带的弹簧组件压在左侧配流辅助压盘18上。右侧的浮动盘组件12通过其自带的导向定位销与右侧配流辅助压盘5定位，右侧的浮动盘通过自带的弹簧组件压在右侧配流辅助压盘5上。左右两个配流辅助压盘空套在主轴6外，并通过各自内设的进油通道从进油口接头20引入高、低压油液。支撑体11模拟柱塞缸体端面具备多个腰形孔(如图2)，腰形孔可以是通孔也可是盲孔。
本发明的装置的工作过程为：
两侧的浮动盘组件12的进油配置方式相同，由实际的柱塞式容积元件的进油方式决定，本实施例中，如果第一浮动盘组件上部两个弹簧支撑机构均通高压油，下部两个弹簧支撑机构均通低压油，第二浮动盘组件以相同方式配置油液，并且支撑体11两个圆形端面上镜像对称开设多个腰形孔，外部油液通过配流辅助压盘和浮动盘组件12的内设油道进入支撑体11的腰型孔22中，并在支撑体11的两侧与对应的浮动盘组件12端面之间形成支承油膜，模拟配流盘在柱塞式容积元件中的运行工况；当支撑体11随主轴6转动起来后，浮动盘组件 12引入的高压油和低压油交替注入到腰型孔22中，因此本发明装置可以简化模拟缸体与浮动盘之间的高低压油交替切换过程，通过双配流摩擦副对称布置型式，实现系统力和力矩平衡的目的。其中，从摩擦副泄漏出来的油通过壳体底部的出口导流引出。
由以上技术方案可以看出，本发明简化了浮动支承结构，采用了简化的缸体结构与浮动盘组件组合形成摩擦副，该装置具有结构紧凑、体积小、安装简便等优点，本发明的装置可以实现对配流摩擦副的动态性能模拟试验和观测研究。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，包括壳体(1)、轴承支座(2)、内环体(4)、右侧配流辅助压盘(5)、主轴(6)、轴承(8)、轴套(10)、支撑体(11)、浮动盘组件(12)、左侧配流辅助压盘(18)以及左侧挡板(19)；
所述壳体(1)为空心圆柱结构，右侧开口固定圆盘状的轴承支座(2)；轴承支座(2)固连在试验平台上；轴承支座(2)中心开口，开口上安装轴承(8)，主轴(6)位于壳体(1)内部，并配合安装在轴承(8)上；轴承(8)上固连轴套(10)；环状的右侧配流辅助压盘(5)套在主轴(6)上，并抵在轴承支座(2)内侧；内环体(4)套在主轴(6)上，其外壁与壳体(1)内壁配合安装；浮动盘组件(12)为两个，其中第一浮动盘组件、支撑体(11)和第二浮动盘组件(12)顺次套在主轴(6)上，并位于内环体(4)的中间腔体内；支撑体(11)固连在主轴(6)的轴套(10)上；左侧配流辅助压盘(18)套在主轴(6)上，并压在内环体(4)以及第二浮动盘组件的左侧端部；第一浮动盘组件的弹簧抵在右侧配流辅助压盘(5)上，第二浮动盘组件的弹簧抵在左侧配流辅助压盘(18)上；壳体(1)左侧开口由左侧挡板(19)封闭；
浮动盘组件(12)环向均匀设置的4个弹簧支撑机构设置轴向通孔，将油液引入背面，即支撑体(11)的端面；其中两个相邻弹簧支撑机构通入相同压力的油液，另外两个相邻弹簧支撑机构通入相同压力的油液；其中，第一浮动盘组件的油液通过右侧配流辅助压盘(5)上设置的进油通道进入，第二浮动盘组件的油液通过左侧配流辅助压盘(18)上设置的进油通道进入；第一浮动盘组件和第二浮动盘组件上油液压力配置方式相同；
所述支撑体(11)的两个端面上对称设置有均布的腰型孔。
2.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，所述腰型孔为通孔或者盲孔。
3.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，轴承支座(2)与壳体(1)之间接触面以及左侧挡板(19)与壳体(1)之间接触面上均设置有环形密封圈。
4.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，两个浮动盘组件(12)通过导向定位销与同侧的配流辅助压盘定位。
5.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，右侧配流辅助压盘(5)和左侧配流辅助压盘(18)外侧分别设置有进油口接头(20)，用于将外部油液引入各自的进油通道中。
6.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，内环体(4)外壁与壳体(1)内壁通过两个O形密封圈密封。
7.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，所述轴承(8)通过外圈挡块(7)压紧在轴承支座(2)的中心开口上。
8.如权利要求1所述的一种基于浮动盘的配流摩擦副性能模拟试验装置，其特征在于，左侧配流辅助压盘(18)的左侧开口采用端盖(16)密封，由此将主轴(6)密封在壳体(1)内部。
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