CN113864176A - 一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，涉及液压传动轴向柱塞泵测试技术领域。所述检测装置主要包括检测机构、压力油源及传感采集阵列模块三部分。检测机构主要包括压力容腔、滑靴结构、传感配磨面、联轴器和驱动电机：传感采集阵列模块包括嵌入式压力传感器阵列、嵌入式位移传感器阵列、嵌入式摩擦力传感器阵列和嵌入式温度传感器阵列。本检测装置可以实现对柱塞泵滑靴副油膜支撑状态的压力工况模拟，并实现动态特性的精确测量。

Description

一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置
技术领域
本发明涉及液压传动轴向柱塞泵测试技术领域，尤其涉及一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置。
背景技术
轴向柱塞泵是液压系统中的动力源，是液压领域中核心动力元件之一，由于其体积小、控制流量方便、寿命长等优点，因而被广泛应用于机械加工、交通运输、航空航天等领域。轴向柱塞泵的滑靴副油膜是影响轴向柱塞泵使用寿命的关键结构，滑靴副结构存在间隙油膜支撑，其承载特性的优劣直接决定了柱塞泵滑靴结构的可靠性，因此对柱塞泵滑靴副结构承载特性的测量具有重要的研究意义。目前针对于柱塞泵滑靴副的研究尚没有针对于间隙厚度的定量分析方法，同时针对于柱塞泵实际运行工况的模拟也并不真实，因此，需要设计可以有效模拟柱塞泵实际工况滑靴副承载特性测量装置。
发明内容
为了克服高压柱塞泵滑靴副承载特性定量检测困难的现实问题，本发明提出了一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置。
本发明的目的是实现高压柱塞泵滑靴副的工况模拟及承载特性测量，通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其包括检测机构及传感采集阵列模块；
其中，所述检测机构包括压力容腔、滑靴结构、传感配磨面、联轴器、驱动电机、油箱油源和容腔压力油源：其中驱动电机通过联轴器与传感配磨面同轴连接，传感配磨面与滑靴结构同轴安装于压力容腔内；压力容腔上开设有与容腔压力油源相通的进油口及与油箱油源相通的出油口；
所述传感采集阵列模块包括嵌入式压力传感器阵列、嵌入式位移传感器阵列、嵌入式摩擦力传感器阵列和嵌入式温度传感器阵列：其中嵌入式压力传感器阵列包括两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线压力传感器阵列，每列直线压力传感器阵列上均包含多个等间距分布的压力传感器；
嵌入式位移传感器阵列包括两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线位移传感器阵列，每列直线位移传感器阵列上均包含多个等间距分布的位移传感器；嵌入式位移传感器阵列与嵌入式压力传感器阵列相邻设置；
嵌入式摩擦力传感器阵列由两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线摩擦力传感器阵列，每列直线摩擦力传感器阵列上均包含多个等间距分布的摩擦力传感器；嵌入式摩擦力传感器阵列与嵌入式压力传感器阵列之间相隔45°；
嵌入式温度传感器阵列中的各温度传感器在传感配磨面上呈周向均匀布置，嵌入式温度传感器阵列中的各温度传感器安装于嵌入式压力传感器阵列与嵌入式摩擦力传感器阵列的间隔处。
优选的，所述的压力容腔为耐压容腔，容腔压力由容腔压力油源控制。
优选的，所述的滑靴结构可沿轴向进行平移运动，实现摩擦副间隙尺度调节。
优选的，所述的嵌入式压力传感器阵列、嵌入式位移传感器阵列、嵌入式摩擦力传感器阵列和嵌入式温度传感器阵列中的传感器可以为无线通讯传感器，也可以为有线通讯传感器。
优选的，所述的滑靴结构为中通结构，通过连接柱塞压力模拟油源保证滑靴副油膜的入口压力与柱塞泵实际工况相符。
优选的，所述传感配磨面的中心设有用于传感器走线的通孔。
优选的，所述联轴器上设有无线数据采集芯片，各传感器的线束通过配磨面的中心通孔走线，并将其集成安装在联轴器上的无线数据采集芯片上，所述无线数据采集芯片通过无线通讯模块与上位机进行数据通讯。
本发明的有益效果是：
1、所述的带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置能够模拟滑靴副间隙油膜的真实工作的压力环境，承载特性检测更准确。
2、检测模块具有嵌入式压力传感器阵列、嵌入式位移传感器阵列、嵌入式摩擦力传感器阵列和嵌入式温度传感器阵列，能够直观有效的重现摩擦副间隙的动态变化特性。
3、摩擦副间隙的厚度可调节，可以实现对间隙油膜的定量分析。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。
图1为装置剖视图；
图2为装置结构图；
图3为传感采集阵列模块结构图；
图中，柱塞压力模拟油源1、滑靴结构2、压力容腔3、传感配磨面4、联轴器5、驱动电机6、油箱油源7、容腔压力油源8、嵌入式温度传感器阵列9、嵌入式摩擦力传感器阵列10、嵌入式压力传感器阵列11和嵌入式位移传感器阵列12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明，本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
如图1-3所示，所述的带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置包括检测机构及传感采集阵列模块。
如图1-2所示，所述检测机构包括压力容腔3、滑靴结构2、传感配磨面4、联轴器5、驱动电机6、油箱油源7和容腔压力油源8：其中驱动电机通过联轴器5与传感配磨面4同轴连接，传感配磨面4与滑靴结构2同轴安装于压力容腔3内；压力容腔3上开设有与容腔压力油源8相通的进油口及与油箱油源7相通的出油口；
如图3所示，所述传感采集阵列模块包括嵌入式压力传感器阵列11、嵌入式位移传感器阵列12、嵌入式摩擦力传感器阵列10和嵌入式温度传感器阵列9：其中嵌入式压力传感器阵列11包括两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线压力传感器阵列，每列直线压力传感器阵列上均包含多个等间距分布的压力传感器；
嵌入式位移传感器阵列12包括两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线位移传感器阵列，每列直线位移传感器阵列上均包含多个等间距分布的位移传感器；嵌入式位移传感器阵列12与嵌入式压力传感器阵列相邻设置；
嵌入式摩擦力传感器阵列10由两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线摩擦力传感器阵列，每列直线摩擦力传感器阵列上均包含多个等间距分布的摩擦力传感器；嵌入式摩擦力传感器阵列10与嵌入式压力传感器阵列11之间相隔45°；
嵌入式温度传感器阵列9中的各温度传感器在传感配磨面上呈周向均匀布置，嵌入式温度传感器阵列9中的各温度传感器安装于嵌入式压力传感器阵列与嵌入式摩擦力传感器阵列的间隔处。
检测机构将轴向柱塞泵的斜盘滑靴摩擦副结构进行独立测试，为了更有效的模拟轴向柱塞泵的实际工况，本发明提出了一种带压力容腔的检测机构的测试方法：
通过驱动电机6拖动传感配磨面4以模拟滑靴在泵内的自转运动；传感配磨面用来模拟斜盘；检测机构工作时，滑靴结构2为固定状态，传感配磨面进行旋转；滑靴结构2中心设有柱塞压力模拟油源1(P1)；柱塞压力模拟油源P1的压力油液与柱塞泵柱塞腔内压力相同且可调，用以模拟柱塞腔的真实压力工况；压力容腔前后端分别设置一个出油口T，T口接油箱油源7，用以调节容腔内的压力，当需要容腔压力保持高压时，T口可关闭；容腔压力油源8(P2)用以调节传感配磨面与滑靴结构间隙的压力工况，作为间隙泄露的边界压力。P1、P2和T均为独立恒压力油源，其中P1的压力等于柱塞泵出口设定压力，P2的压力等于柱塞泵泵壳压力，T为油箱压力。由于滑靴是运动的，而且存在间隙密封，因此P1和P2相通并不影响各自油源的压力调节。两个T口也是相通的，由于滑靴和壁面存在间隙密封的，设置两个T口可避免憋压现象。
传感配磨面作为数据采集与检测的重要结构，其表面嵌入式安装有温度传感器阵列9、摩擦力传感器阵列10、压力传感器阵列11以及位移传感器阵列12，其中温度传感器为薄膜式温度传感器，摩擦力传感器和压力传感器为柔性的电阻薄膜压力传感器，位移传感器采用霍尔位移传感器，均可实现小型化和嵌入式安装，传感器的线束通过配磨面的中心通孔走线，并将其集成于安装在联轴器上的无线数据采集芯片，通过无线通讯模块，将传感器数据传输至上位机。通过传感配磨面的数据采集阵列可以在实验室条件下构建滑靴副的360°温度场、厚度场及压力场特征，同时分析油液特性和压力特性对摩擦副摩擦力的影响。
应用本申请实施例可以实现真实压力工况条件下，柱塞泵滑靴副油膜的动态特性检测、工况模拟和定量分析，传感采集阵列模块的多元传感特性可以对摩擦副油膜的实时状态进行采集，是实现摩擦副油膜承载机理分析的检测手段。

Claims (7)

1.一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，包括检测机构及传感采集阵列模块；
其中，所述检测机构包括压力容腔(3)、滑靴结构(2)、传感配磨面(4)、联轴器(5)、驱动电机(6)、油箱油源(7)和容腔压力油源(8)：其中驱动电机通过联轴器(5)与传感配磨面(4)同轴连接，传感配磨面(4)与滑靴结构(2)同轴安装于压力容腔(3)内；压力容腔(3)上开设有与容腔压力油源(8)相通的进油口及与油箱油源(7)相通的出油口；
所述传感采集阵列模块包括嵌入式压力传感器阵列(11)、嵌入式位移传感器阵列(12)、嵌入式摩擦力传感器阵列(10)和嵌入式温度传感器阵列(9)：其中嵌入式压力传感器阵列(11)包括两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线压力传感器阵列，每列直线压力传感器阵列上均包含多个等间距分布的压力传感器；
嵌入式位移传感器阵列(12)包括两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线位移传感器阵列，每列直线位移传感器阵列上均包含多个等间距分布的位移传感器；嵌入式位移传感器阵列(12)与嵌入式压力传感器阵列相邻设置；
嵌入式摩擦力传感器阵列(10)由两列相互垂直且均经过传感配磨面圆心的直线摩擦力传感器阵列，每列直线摩擦力传感器阵列上均包含多个等间距分布的摩擦力传感器；嵌入式摩擦力传感器阵列(10)与嵌入式压力传感器阵列(11)之间相隔45°；
嵌入式温度传感器阵列(9)中的各温度传感器在传感配磨面上呈周向均匀布置，嵌入式温度传感器阵列(9)中的各温度传感器安装于嵌入式压力传感器阵列与嵌入式摩擦力传感器阵列的间隔处。
2.根据权利要求1所述的一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，所述的压力容腔(3)为耐压容腔，容腔压力由容腔压力油源(8)控制。
3.根据权利要求1所述的一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，所述的滑靴结构(2)可沿轴向进行平移运动，实现摩擦副间隙尺度调节。
4.根据权利要求1所述的一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，所述的嵌入式压力传感器阵列、嵌入式位移传感器阵列、嵌入式摩擦力传感器阵列和嵌入式温度传感器阵列中的传感器可以为无线通讯传感器，也可以为有线通讯传感器。
5.根据权利要求1所述的一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，所述的滑靴结构为中通结构，通过连接柱塞压力模拟油源(1)保证滑靴副油膜的入口压力与柱塞泵实际工况相符。
6.根据权利要求1所述的一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，所述传感配磨面的中心设有用于传感器走线的通孔。
7.根据权利要求6所述的一种带压力容腔的柱塞泵滑靴副动压支撑检测装置，其特征在于，所述联轴器上设有无线数据采集芯片，各传感器的线束通过配磨面的中心通孔走线，并将其集成安装在联轴器上的无线数据采集芯片上，所述无线数据采集芯片通过无线通讯模块与上位机进行数据通讯。
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