CN113008718B - 一种轴向柱塞泵配流副试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴向柱塞泵配流副试验装置及该试验方法，包括试验台架、压紧装置、配流柱塞泵组件，试验台架架板上安装有配流盘定位架，架板上固定连接钟形罩，钟形罩顶部安装伺服变频电机，试验台架底部固定连接固定架，固定架安装有液压柱塞缸，压紧装置，包括设置有力传感器的力传感器定位板，导向套、导轨、托盘，力传感器定位板安装在液压柱塞缸缸杆顶端，导轨在导向套内上下移动，导轨顶部固定连接托盘，托盘上固定连接安装缸体定位板，配流柱塞泵组件，为配流盘、轴向柱塞泵缸体形成的配流副，配流副安装在试验台上，该装置结构紧凑，制作成本较低，能充分利用轴向柱塞泵本身的零部件，很好模拟轴向柱塞泵配流副的实际工况，对于优化轴向柱塞泵配流副设计参数很有意义。

Description

一种轴向柱塞泵配流副试验装置及方法

技术领域

本发明属于液压设备技术领域，具体涉及一种轴向柱塞泵配流副试验装置及适用于该装置的方法。

背景技术

轴向液压泵是液压系统的关键元件，轴向柱塞泵是活塞或柱塞的往复运动方向与缸体中心轴平行的柱塞泵。轴向柱塞泵以其体积小，容积效率高，功率密度大以及噪音小等优势，广泛应用于工程机械，起重机械以及航空航天等行业。高性能的轴向柱塞泵在国家重工业发展过程中有着不可替代的作用，然而目前仍依赖进口。

轴向柱塞泵设计理论、制造加工技术和材料工艺不断进步，轴向柱塞泵朝着高功率密度、高工作效率、低噪音、长寿命等方向发展。轴向柱塞泵在工作过程中，配流盘与缸体组成的配流副是影响功率密度、工作效率、噪声和寿命的关键方面。由于轴向柱塞泵配流副工作情况复杂且影响因素多，因此需要通过配流副的润滑、摩擦和磨损试验，测量配流副膜厚、泄漏量、热分布、摩擦力矩和磨损量等参数，用于配流副分析与优化。

目前，用于配流副润滑、摩擦和磨损试验的试验装置主要包括：1）直接在轴向柱塞泵上进行润滑、摩擦和磨损试验，该试验装置优点在于最接近实际工况，但无法测量配流副泄漏量，无法测量配流副摩擦力矩，无法进行加速磨损试验，且能量消耗最大；2）设计专用的配流副润滑特性试验台，优点在于能够测量配流副泄漏量、热分布、摩擦力矩，没有充分利用轴向柱塞泵的零件，与实际工况差别较大，3）配流副磨损试验目前仍依靠通用球-盘式或销-盘式摩擦磨损试验机，该试验方案与实际工况差别很大，因此需要设计配流副专用摩擦磨损试验装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种轴向柱塞泵配流副试验装置，该装置结构紧凑，制作成本较低，能充分利用轴向柱塞泵本身的零部件，很好模拟轴向柱塞泵配流副的实际工况，搭配电控模块、液压模块使试验过程更智能化和安全。该试验台适用于各种直轴式轴向柱塞泵，对于优化轴向柱塞泵配流副设计参数很有意义。

本发明的另一个目的是提供一种适用于本发明装置的试验方法，可以模拟实际工况准确获取配流副各种参数，从而对配流副的分析和优化提供数据支持。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种轴向柱塞泵配流副试验台，包括试验台架、压紧装置、配流柱塞泵组件，

所述试验台架（1）顶端水平设置有架板，架板中部设置有底部带有连通孔的安装槽，安装槽上安装有配流盘定位架（16），架板上固定连接钟形罩（22），钟形罩顶部安装伺服变频电机（23），伺服变频电机（23）的转轴穿过钟形罩（22）向下延伸，所述试验台架（1）底部固定连接固定架（5），固定架（5）顶部设置有开口，底部对应开口位置竖直安装有液压柱塞缸（2），固定架开口两侧对称螺纹连接有限位螺钉（7），连通孔、开口与伺服变频电机转轴同轴设置；

所述压紧装置，包括设置有力传感器（4）的传感器定位板（3），导向套（6）、导轨（8）、托盘（9），所述传感器定位板（3）安装在液压柱塞缸（2）缸杆顶端，传感器定位板（3）对应限位螺钉位置设置有限位孔，所述导向套（6）安装在固定架（5）顶部开口上，导轨（8）与导向套配合，在导向套（6）内上下移动，导轨（8）顶部固定连接托盘（9），底部与力传感器（4）接触，所述托盘（9）上固定连接安装缸体定位板（12），所述缸体定位板（12）的中部设置有通孔，缸体定位板（12）的通孔内上端设置有大轴承（11）、下端设置有推力轴承（10）；

所述配流柱塞泵组件，为配流盘（15）、轴向柱塞泵缸体（14）形成的配流副，所述轴向柱塞泵缸体（14）旋转安装在缸体定位板（12）的通孔上，所述轴向柱塞泵缸体的传动轴（17）穿过连通孔通过联轴器与伺服变频电机（23）的转轴连接，所述联轴器上设置扭矩传感器（21）。

其中，限位螺钉的钉帽直径大于传感器定位板（3）的限位孔直径。

还包括电控模块，所述电控模块采用PLC控制，用于对试验台参数控制、调节及各种传感器实时数据的采集。

还包括液压模块，用于液压柱塞缸供油、配流柱塞泵组件注油，实现对轴向柱塞泵配流副工况的模拟。

所述配流盘定位架上设置有若干圆孔，用于设置油路或传感器安装管路。

还包括储油器（55），安装在缸体定位板（12）上。

进一步的，安装槽上固定连接有上端盖（19），上端盖（19）中心设置有通孔，通孔上安装小轴承（18），用于对辅助轴向柱塞泵缸体的传动轴（17）运动。

本发明装置结构紧凑，制造成本较低，通用性好，适用各种直轴式轴向柱塞泵，针对不同型号的轴向柱塞泵，仅需要更换2-3个零件，更换安装方便；本发明充分利用试验轴向柱塞泵自身零件，降低了零件制造成本，且很好模拟了配流副的实际工况，参数测量更加准确，另一方面安装传感器比较方便，降低了直接在轴向柱塞泵安装多种传感器的难度；本发明搭配合适的电控模块以及液压模块使得试验过程更加智能化，更安全。

一种轴向柱塞泵配流副试验方法，包括如下步骤：

一种轴向柱塞泵配流副试验方法，包括如下步骤：

1、根据实验要求，在托盘上安装相应型号的配流柱塞泵组件；

2、启动液压柱塞缸，顶起配流柱塞泵组件，使配流盘与配流盘定位架接触；

3、将限位螺钉穿过传感器定位板上的限位孔后固定在固定架上，然后液压柱塞缸卸压，启动伺服变频电机带动轴向柱塞泵缸体转动，向配流盘供油进行配流副润滑和摩擦试验；或者限位螺钉不与传感器定位板联接，直接固定在固定架上，调节限位螺钉顶住托盘，给液压柱塞缸供压力油，启动伺服变频电机带动轴向柱塞泵缸体转动，向配流盘及轴向柱塞泵缸体供油进行配流副摩擦与磨损。

进一步的，将多个滑靴柱塞组件安装在轴向柱塞泵缸体的柱塞安装孔内，沿每个滑靴柱塞组件和轴向柱塞泵缸体的下侧的接触线处，绕圆周焊接成为一体。

本发明方法的优点是，本发明对配流副进行润滑、摩擦和磨损试验，特别地可以实现加速磨损试验，显著降低磨损试验成本缩短试验时间；另一方面相比直接在轴向柱塞泵试验，能耗较低；还可以用于轴向柱塞泵滑靴副和柱塞副试验。

附图说明

图1是本发明所述的轴向柱塞泵配流副试验台示意图；

图2是液压模块原理图；

图3是电控模块原理图；

图中标记：1、试验台架；2、柱塞缸；3、传感器定位板；4、力传感器；5、固定架；6、导向套；7、限位螺钉；8、导轨；9、托盘；10、推力轴承；11、大轴承；12、缸体定位板；13、滑靴柱塞组件；14、轴向柱塞泵缸体；15、配流盘；16、配流盘定位架；17、轴向柱塞泵缸体的传动轴、18、小轴承；19、上端盖；20、联轴器；21、扭矩传感器；22、钟形罩；23、伺服变频电机；24、伺服电机；25、26、27、28、49均为截止阀；29、定量泵；30、31均为压力表；32、35均为比例溢流阀；33、流量计；34、两位两通电磁换向阀；37、三位四通电磁换向阀；38、单向调速阀；39、压力继电器；40、蓄能器；42、调速阀；36、43均为单向阀；44、回油滤油器；45、空气滤清器；46、温度继电器；47、加热器；48、液位计；50、油箱；51、泄漏油箱；52、温度计；55、储油器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面结合附图和具体实例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～3，图1中所示的缸体定位板12、配流柱塞泵组件、上端盖19均可以根据所需要的配流副型号进行替换，本实施例均来自CY系列斜盘式轴向柱塞泵。

本申请装置，包括试验台架、压紧装置、配流柱塞泵组件，

试验台架1顶端水平设置有架板，架板中部设置有底部带有连通孔的安装槽，安装槽上安装有配流盘定位架16，配流盘定位架上设置有若干圆孔，用来安放油路以及引出各种传感器的数据线，安装槽上固定连接有上端盖19，上端盖19中心设置有通孔，通孔上安装小轴承18，用于对辅助轴向柱塞泵缸体的传动轴17运动；架板上固定连接钟形罩22，钟形罩顶部安装伺服变频电机23，伺服变频电机23的转轴穿过钟形罩22向下延伸，试验台架1底部固定连接固定架5，固定架5顶部设置有开口，底部对应开口位置竖直安装有液压柱塞缸2，固定架开口两侧对称螺纹连接有限位螺钉7，连通孔、开口与伺服变频电机转轴同轴设置，形成本发明装置的主体框架结构，并配备上下动力源；

所述压紧装置，包括设置有力传感器4的传感器定位板3，导向套6、导轨8、托盘9，传感器定位板3安装在液压柱塞缸2缸杆顶端，传感器定位板3对应限位螺钉位置设置有限位孔，限位螺钉7的钉帽直径大于传感器定位板3的限位孔直径，导向套6安装在固定架5顶部开口上，导轨8与导向套配合，在导向套6内上下移动，导轨8顶部固定连接托盘9，底部与力传感器4接触，托盘9上固定连接安装缸体定位板12，缸体定位板12的中部设置有通孔，缸体定位板12的通孔内上端设置有大轴承11、下端设置有推力轴承10；通过该装置可以调节托盘9的高度以适应不同大小的缸体；还包括储油器55，安装在缸体定位板12上，用于回收轴向柱塞泵缸体14的漏油。

配流柱塞泵组件，为配流盘15、轴向柱塞泵缸体14形成的配流副，轴向柱塞泵缸体14旋转安装在缸体定位板12的通孔上，所述轴向柱塞泵缸体的传动轴17穿过连通孔通过联轴器与伺服变频电机23的转轴连接，联轴器上设置扭矩传感器21。

还包括电控模块，所述电控模块采用PLC控制，用于对试验台参数控制、调节及各种传感器实时数据的采集。

还包括液压模块，用于液压柱塞缸供油、配流柱塞泵组件注油，实现对轴向柱塞泵配流副工况的模拟；为了更好的表述本发明的试验方法，如图2所示，对本发明的液压模块进行简述，液压模块包括伺服电机24驱动的定量泵29、单向调速阀38、蓄能器40、回油滤油器44、油箱50、泄漏油箱51，油箱50的两个出油口分别通过出油管路与液压柱塞缸2、配流副连接，与液压柱塞缸连通的出油管路上设置有两位两通电磁换向阀34，与配流副连通的出油管路上设置有三位四通电磁换向阀37；泄漏油箱51的出油口与油箱50的一个回油口通过回油管路连接；泄漏油箱51的进油口通过进油管路收集配流副泄漏的液压油；油箱50上设置有两个回油口，一个回油口通过回油管道分别与两个出油管路连接，连接管道上设置有比例溢流阀。另一个回油口与泄漏油箱51进油口通过管路连接，出油管道上设置有压力表，回油管道上单向阀；油箱50设置有空气滤清器45、温度继电器46、加热器47、液位计48；泄漏油箱51设置有空气滤清器45、温度计52。其中三个定量泵，分别用于配流副加载、配流副供油以及泄漏油收集；两位两通电磁换向阀34的油口与配流盘定位架16的A口连通，用于配流副供油；液压模块的三位四通电磁换向阀37的油口与柱塞缸（2）的B口连通，用于柱塞缸供油以提供压紧力。柱塞缸提供的加载力可以通过力传感器4进行检测，可以通过调节比例溢流阀35来控制柱塞缸压力，进而调节柱塞缸加载力，蓄能器40与单向调速阀38构成保压回路，确保试验过程中柱塞缸压力的稳定，压力继电器39控制三位四通电磁换向阀37用来确保蓄能器40内部压力的稳定。

图3的电控模块中，各种传感器采集的数据经过信号调理模块进入数据采集卡，在工控机上显示。同时工控机控制PLC来控制试验台中的电机以及液压模块中的控制阀。

试验台工作时，力传感器用来监测压紧力的大小，扭矩传感器用来监控扭矩的大小。A口流入液压油压力的大小同样由比例溢流阀控制，流量大小由伺服电机控制。位于配流盘底部的电涡流位移传感器以及温度传感器用来实时监测配流副油膜的厚度以及配流盘的温度大小。缸体的转速由PLC控制变频电机控制，压紧力由试验台底部的柱塞缸进行控制，由力传感器进行检测。液压模块的流量大小由伺服电机控制，减少了功率的损耗。

该试验台有以下试验方案：

1，配流副润滑和摩擦试验方法

两位两通电磁换向阀34的油口与配流盘定位架16的A口连通，以调节配流副的压力，液压模块的三位四通电磁换向阀37的油口与柱塞缸2的B口连通，以调节柱塞缸加载力，三位四通电磁换向阀37通电，顶起轴向柱塞泵组件与配流盘定位架16接触，将限位螺钉7将传感器定位板3固定在固定架5上，然后三位四通电磁换向阀37断电，使柱塞缸加载力为零，伺服变频电机23通过扭矩传感器21、联轴器20、轴向柱塞泵缸体的传动轴17驱动轴向柱塞泵缸体14转动，比例溢流阀32调节配流盘定位架16的A口的压力，调节柱塞缸加载力。在配流盘定位架16和配流盘15上打孔安装位移传感器和温度传感器进行油膜厚度与温度测量，流量计33测量泄漏量。

2， 配流副摩擦与磨损试验方法一

两位两通电磁换向阀34的油口与配流盘定位架16的A口连通，液压模块的三位四通电磁换向阀37的油口与柱塞缸2的B口连通，三位四通电磁换向阀37通电，顶起轴向柱塞泵组件与配流盘定位架16接触，限位螺钉7安装在固定架5上，不与传感器定位板3联接，调节限位螺钉7并顶住托盘9，防止轴向柱塞泵组件由于液压系统故障导致突然下降发生危险，伺服变频电机23通过扭矩传感器21、联轴器20、轴向柱塞泵缸体的传动轴17驱动轴向柱塞泵缸体14转动，通过比例溢流阀32调节配流盘定位架16的A口的压力，实现对实际工况的模拟，通过比例溢流阀35调节柱塞缸2的B口的压力，实现对配流副的不同负载下的加速磨损，用于柱塞泵配流副摩擦磨损试验。

该试验方法中，通过比例溢流阀35调节柱塞缸2的B口的压力时，缸体14与配流盘15的微楔形角会随着柱塞缸2的B口压力增大而逐渐减小，与实际工况有误差。

3，配流副摩擦与磨损试验方法二

将滑靴柱塞组件13安装在缸体14的柱塞安装孔内，沿滑靴柱塞组件13和缸体14的下侧的接触线处，绕圆周焊接成为一体，两位两通电磁换向阀34的油口与配流盘定位架16的A口连通，液压模块的三位四通电磁换向阀37的油口与柱塞缸2的B口连通，三位四通电磁换向阀37通电，顶起轴向柱塞泵组件与配流盘定位架16接触，限位螺钉7安装在固定架5上，不与传感器定位板3联接，调节限位螺钉7并顶住托盘9，伺服变频电机23通过扭矩传感器21、联轴器20、轴向柱塞泵缸体的传动轴17驱动轴向柱塞泵缸体14转动，通过比例溢流阀32调节配流盘定位架16的A口的压力，通过比例溢流阀35调节柱塞缸2的B口的压力。

该试验方法中，通过比例溢流阀35调节柱塞缸2的B口的压力时，缸体14与配流盘15的微楔形角会随着柱塞缸2压力增大而逐渐减小，但可以通过比例溢流阀32调节配流盘定位架16的A口压力来进行调节，使该楔形角与实际工况更接近，提高摩擦和磨损试验的准确度。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本书明书未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：包括试验台架、压紧装置和配流柱塞泵组件，

所述试验台架（1）顶端水平设置有架板，架板中部设置有底部带有连通孔的安装槽，安装槽上安装有配流盘定位架（16），架板上固定连接钟形罩（22），钟形罩顶部安装伺服变频电机（23），伺服变频电机（23）的转轴穿过钟形罩（22）向下延伸，所述试验台架（1）底部固定连接固定架（5），固定架（5）顶部设置有开口，底部对应开口位置竖直安装有液压柱塞缸（2），固定架开口两侧对称螺纹连接有限位螺钉（7），连通孔和开口与伺服变频电机转轴同轴设置；

所述压紧装置，包括设置有力传感器（4）的传感器定位板（3）、导向套（6）、导轨（8）和托盘（9），所述传感器定位板（3）安装在液压柱塞缸（2）缸杆顶端，传感器定位板（3）对应限位螺钉位置设置有限位孔，所述导向套（6）安装在固定架（5）顶部开口上，导轨（8）与导向套配合，在导向套（6）内上下移动，导轨（8）顶部固定连接托盘（9），底部与力传感器（4）接触，所述托盘（9）上固定连接安装缸体定位板（12），所述缸体定位板（12）的中部设置有通孔，缸体定位板（12）的通孔内上端设置有大轴承（11），通孔内下端设置有推力轴承（10）；

所述配流柱塞泵组件，为配流盘（15）和轴向柱塞泵缸体（14）形成的配流副，所述轴向柱塞泵缸体（14）旋转安装在缸体定位板（12）的通孔上，所述轴向柱塞泵缸体的传动轴（17）穿过连通孔通过联轴器与伺服变频电机（23）的转轴连接，所述联轴器上设置扭矩传感器（21）。

2.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：限位螺钉的钉帽直径大于传感器定位板（3）的限位孔直径。

3.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：还包括电控模块，所述电控模块采用PLC控制，用于对试验台参数控制、调节及各种传感器实时数据的采集。

4.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：还包括液压模块，用于液压柱塞缸供油与配流柱塞泵组件注油，实现对轴向柱塞泵配流副工况的模拟。

5.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：所述配流盘定位架上设置有若干圆孔，用于设置油路或传感器安装管路。

6.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：还包括储油器（55），安装在缸体定位板（12）上。

7.根据权利要求1所述的轴向柱塞泵配流副试验台，其特征在于：安装槽上固定连接有上端盖（19），上端盖（19）中心设置有通孔，通孔上安装小轴承（18），用于对辅助轴向柱塞泵缸体的传动轴（17）运动。

8.一种权利要求1所述轴向柱塞泵配流副台的试验方法，包括如下步骤：

（1）、根据实验要求，在所述托盘上安装相应型号的配流柱塞泵组件；

（2）、启动液压柱塞缸，顶起配流柱塞泵组件，使配流盘与配流盘定位架接触；

（3）、将限位螺钉穿过传感器定位板上的限位孔后固定在固定架上，然后液压柱塞缸卸压，启动伺服变频电机带动轴向柱塞泵缸体转动，向配流盘供油进行配流副润滑和摩擦试验；或者限位螺钉不与传感器定位板联接，直接固定在固定架上，调节限位螺钉顶住托盘，给液压柱塞缸供压力油，启动伺服变频电机带动轴向柱塞泵缸体转动，向配流盘及轴向柱塞泵缸体供油进行配流副摩擦与磨损。

9.根据权利要求8所述的轴向柱塞泵配流副试验方法，其特征在于：将多个滑靴柱塞组件安装在轴向柱塞泵缸体的柱塞安装孔内，沿每个滑靴柱塞组件和轴向柱塞泵缸体的下侧的接触线处，绕圆周焊接成为一体。

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