CN114623128A - 一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，包括配流盘和缸体，配流盘固定连接有垫板，配流盘靠近缸体的一端设有球面凸起，缸体连接有驱动其旋转的第一电机，配流盘连接有姿态控制子系统和配流副压力流量模拟子系统，姿态控制子系统包括：第一姿态控制回路、第二姿态控制回路、第三姿态控制回路和回油管路。与现有技术相比，本发明能最大限度地模拟柱塞泵配流副真实运行环境，通过姿态控制子系统可调节配流盘的空间位置，模拟配流副工作过程中的倾覆行为，同时也可调节油膜厚度。其次，采用液压系统能模拟重载工况，输出稳定、位置精度高。通过配流副压力流量模拟子系统形成油膜，模拟配流盘工作过程中的压力、流量状态。

Description

一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统

技术领域

本发明涉及柱塞泵配流副油膜特性测试技术领域，尤其是涉及一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统。

背景技术

轴向柱塞泵作为液压传动系统的核心动力元件，其工作时存在复杂的动力学、流体力学、材料力学等耦合作用行为，是液压领域中结构最复杂、对工艺、材料、控制手段要求最高的关键基础元器件之一。轴向柱塞泵在运行过程中将产生三大关键摩擦副：配流副、柱塞副、滑靴副，它们均采用间隙油膜实现运动副承载、润滑、密封。摩擦副的工作状态直接影响整泵的容积效率和机械效率。配流副尺寸最大，运动形式属于多体复杂动力学行为，常发生烧盘现象，因此需要对配流副开展油膜特性研究。

轴向柱塞泵配流副按结构分为平面和球面两种，球面相比与平面结构更紧凑，工作性能更优。目前关于配流副的试验研究存在如下问题：1.摩擦试验样机，此试验研究属于材料领域，与柱塞泵实际工况相差甚远；2.运动结构模型试验台，此类试验台大多简化实际工况或忽略部分因素的影响，如未能考虑油膜压力场、多体动力学导致的缸体倾覆行为；3.基于整泵改装的试验台，此类试验台成本高，且只适用于一种尺寸或类型的柱塞泵研究；4.球面配流结构复杂、制造工艺难，国内尚无相关柱塞泵产品及配套的测试系统。

发明内容

本发明提供一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，可模拟柱塞泵在工作过程中因动力学作用、零件结构公差、装配误差、压力不平衡等因素导致的缸体倾覆行为和配流副流体域特征，进而实现配流副油膜特性测试的功能。特别的，本发明适用于球面或平面配流结构。

本发明提供一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，包括配流盘和缸体，所述配流盘固定连接有垫板，所述配流盘靠近缸体的一端设有球面凸起，所述缸体连接有驱动其旋转的第一电机，所述缸体与第一电机之间连接有转矩转速传感器，所述配流盘连接有姿态控制子系统和配流副压力流量模拟子系统，所述姿态控制子系统包括：第一姿态控制回路、第二姿态控制回路、第三姿态控制回路和回油管路，所述第一姿态控制回路包括第一柱塞泵，所述第一柱塞泵的出油口并联有第一溢流阀和第一单向阀，所述第一单向阀的出油口并联有第二溢流阀、第一压力传感器和第一流量计，所述第一流量计并联有三位四通电磁换向阀和三位四通比例换向阀，所述三位四通比例换向阀的A阀口和B阀口分别连通有液控单向阀，一个所述液控单向阀并联有第二压力传感器和液压缸的无杆腔，另一个所述液控单向阀并联有第三压力传感器和液压缸的有杆腔，所述液压缸的推杆与垫板球铰连接，所述液压缸的推杆上设有位移传感器和力传感器；所述第二姿态控制回路的结构和第三姿态控制回路的结构分别与第一姿态控制回路的结构相同，所述姿态控制子系统还包括油箱、第一开关阀、第二电机、第一联轴器、第四压力传感器和第一蓄能器，所述第二电机通过第一联轴器驱动第一姿态控制回路的第一柱塞泵、第二姿态控制回路的第一柱塞泵和第三姿态控制回路的第一柱塞泵，所述第一姿态控制回路的第一柱塞泵、第二姿态控制回路的第一柱塞泵和第三姿态控制回路的第一柱塞泵均通过第一开关阀与油箱连通；三个所述三位四通电磁换向阀的A阀口相互连通，且所述第四压力传感器和第一蓄能器并联于三位四通电磁换向阀的A阀口，三个所述三位四通比例换向阀的T阀口均与回油管路的一端连通，所述回油管路的另一端与油箱连通。

优选的，三个所述三位四通电磁换向阀的T阀口均与油箱连通。

优选的，所述第一单向阀与第一流量计之间设有第一滤油模块，所述第二溢流阀、第一压力传感器和第一流量计并联于第一滤油模块的出油口。具体的，滤油模块由单向阀、过滤器、压力继电器组成，其中单向阀与过滤器的进、出油口分别连通，压力继电器检测过滤器前后压差，当此压差超过设定数值，说明过滤器发生堵塞，继电器发生动作警示过滤器需更换，同时单向阀打开保证油液流通。

优选的，所述回油管路设有第二单向阀和第二滤油模块，所述第二单向阀和第二滤油模块设于油箱与三位四通比例换向阀的T阀口之间。

优选的，所述配流副压力流量模拟子系统包括高压子回路和低压子回路，所述高压子回路包括：第二开关阀、第二柱塞泵、第三电机、第二联轴器、第三溢流阀、第三单向阀、第四溢流阀、第二流量计、第五压力传感器、第六压力传感器、二位二通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀和第二蓄能器，所述第三电机通过第二联轴器与第二柱塞泵连接，所述第二柱塞泵通过第二开关阀与油箱连通，所述第三溢流阀和第三单向阀并联于第二柱塞泵，所述第四溢流阀、第二流量计和第五压力传感器并联于第三单向阀，所述二位二通电磁换向阀和二位三通电磁换向阀并联于第二流量计，所述第六压力传感器设于第二流量计与二位三通电磁换向阀之间的管路上，所述第二蓄能器与二位三通电磁换向阀的A阀口相连通，所述垫板上开有油槽，所述二位二通电磁换向阀通过垫板的油槽与配流盘相连通。

优选的，所述第三单向阀与第二流量计之间设有第六滤油模块，所述第四溢流阀、第二流量计和第五压力传感器并联于第六滤油模块的出油口。

优选的，所述低压子回路的结构与高压子回路的结构相同。

优选的，还包括壳体，所述缸体、垫板和配流盘均设于壳体内，所述壳体与油箱之间连通有泄油监测管路，所述泄油监测管路上设有第四单向阀、第三流量计和第三滤油模块，所述第三流量计与第三滤油模块之间设有温度传感器。

优选的，所述油箱上设有油液循环子系统，所述油液循环子系统连接有冷却子系统。

优选的，所述油液循环子系统包括：油液循环管道、第三联轴器和第四电机，所述油液循环管道的两端均与油箱连通，所述油液循环管道依次设有第三过滤器、第三开关阀、第三柱塞泵、第五滤油模块、第五单向阀和第四滤油模块，所述第四电机通过第三联轴器与第三柱塞泵连接，所述油液循环管道与冷却子系统连接。

优选的，所述冷却子系统包括冷却水箱、第五电机、第四联轴器、第四柱塞泵和散热器，所述第四柱塞泵设于冷却水箱和散热器之间，所述第四柱塞泵通过球阀与散热器连通，所述第五电机通过第四联轴器与第四柱塞泵连接，所述第五滤油模块和第五单向阀之间的油液循环管道设置于散热器内。

与现有技术相比，本发明能最大限度地模拟柱塞泵配流副真实运行环境，通过姿态控制子系统可调节配流盘的空间位置，模拟配流副工作过程中的倾覆行为，同时也可调节油膜厚度、改变加载力。其次，采用液压系统能模拟重载工况，输出稳定、位置精度高、拟实性好。第三，通过设置三位四通电磁换向阀和第一蓄能器，充分利用了姿态控制回路中多余的能量，提高了能量利用效率。通过配流副压力流量模拟子系统形成配流盘和缸体之间的油膜，模拟配流盘工作过程中的压力、流量状态。通过泄油监测管路监测配流副流量泄漏情况，通过油液循环子系统和冷却子系统控制油液温度，以满足不同温度下的实验要求。本发明可测量不同尺寸、不同工作条件下球面或平面配流副的油膜特性，通用性高，具有广泛的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的配流盘与缸体的理想状态结构示意图；

图2为本发明的缸体的位置偏离结构示意图；

图3为本发明的配流盘的位置偏离结构示意图；

图4为本发明的壳体的结构示意图；

图5为本发明的结构示意图；

图6为本发明的配流盘姿态控制子系统的部分结构示意图；

图7为本发明的配流盘姿态控制子系统另一部分的结构示意图；

图8为本发明的配流副压力流量模拟子系统的部分结构示意图；

图9为本发明的配流副压力流量模拟子系统另一部分的结构示意图；

图10为本发明的油液循环子系统和冷却子系统结构示意图。

附图标记：

1.配流盘，2.缸体，3.垫板，4.第一电机，5.转矩转速传感器，100.配流盘姿态控制子系统，200.配流副压力流量模拟子系统，1001.第一姿态控制回路，1002.第二姿态控制回路，1003.第三姿态控制回路，1004.回油管路，2001.高压子回路，2002.低压子回路，300.油槽，400.油液循环子系统，500.冷却子系统，6.第一柱塞泵，7.第一溢流阀，8.第一单向阀，9.第一滤油模块，10.第二溢流阀，11.第一压力传感器，12.第一流量计，13.三位四通电磁换向阀，14.三位四通比例换向阀，15.液控单向阀，16.第二压力传感器，17.第三压力传感器，18.液压缸，19.位移传感器，20.力传感器，21.推杆，22.油箱，23.第一过滤器，24.第一开关阀，25.第二电机，26.第一联轴器，27.第四压力传感器，28.第一蓄能器，29.第二单向阀，30.第二滤油模块，31.第二过滤器，32.第二开关阀，33.第二柱塞泵，34.第二联轴器，35.第三电机，36.第三溢流阀，37.第三单向阀，38.第六滤油模块，39.第四溢流阀，40.第五压力传感器，41.第二流量计，42.二位二通电磁换向阀，43.第六压力传感器，44.二位三通电磁换向阀，45.第二蓄能器，46.壳体，47.泄油监测管路，48.第四单向阀，49.第三流量计，50.温度传感器，51.第三滤油模块，52.油液循环管道，53.第三过滤器，54.第三开关阀，55.第三柱塞泵，56.第三联轴器，57.第四电机，58.第五滤油模块，59.第五单向阀，60.第四滤油模块，61.冷却水箱，62.第四柱塞泵，63.第四联轴器，64.第五电机，65.球阀，66.散热器，67.第五联轴器，68.第六联轴器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

已知配流盘1球面半径与缸体2球面半径相同，配流副理想工作状态如图1所示，球面配流盘1与缸体2的中轴线重合，球面配流副油膜均匀分布。设配流盘1球面圆心为a、缸体2球面圆心为b、缸体2质心为c，以配流盘1球面圆心a为原点构建空间坐标系：配流盘1中轴线为x轴，x轴正方向由配流盘1背部平面指向球面；垂直于x轴且竖直向上为z轴正方向；垂直纸面向内为y轴正方向。可知理想状态时a、b、c同位于x轴上。

柱塞泵实际工作中由于配流副存在压力不平衡，加上柱塞泵复杂的多体动力学作用，将导致缸体2发生倾覆，造成高压区油膜厚度大于低压区油膜厚度，如图2所示，此时b、c偏离x轴。若缸体2倾覆过大，将破坏间隙油膜，发生混合摩擦甚至干摩擦，这是影响配流副工作效率、引起零部件烧伤的主要原因。特别的，由于零部件制造公差和安装误差，相比于平面配流副，球面配流副的空间位置变化更加复杂，油膜形态更加多变，因此必须准确模拟球面配流副零部件复杂的空间位置变化。柱塞泵工作中，缸体2是高速旋转的，为了模拟配流副实际工作时的相对空间位置，本发明的油膜特性测试中，旋转的缸体2的空间位置不动，配流盘1的空间位置发生变动，如图3所示。

参照附图5-7，本实施例提供了一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，包括配流盘1和缸体2，配流盘1固定连接有垫板3，配流盘1靠近缸体2的一端设有球面凸起，缸体2连接有驱动其旋转的第一电机4，缸体2与第一电机4之间连接有转矩转速传感器5，具体的，第一电机4与转矩转速传感器5之间通过第五联轴器67相连接，转矩转速传感器5与缸体2之间通过第六联轴器68相连接，第一电机4为变频电机，以便模拟不同的转速工况；配流盘1连接有姿态控制子系统100和配流副压力流量模拟子系统200，姿态控制子系统100包括：第一姿态控制回路1001、第二姿态控制回路1002、第三姿态控制回路1003和回油管路1004，第一姿态控制回路1001包括第一柱塞泵6，第一柱塞泵6的出油口并联有第一溢流阀7和第一单向阀8，具体的，第一溢流阀7为直动式溢流阀；具体的，第一单向阀8的出油口连通于选用高压过滤器的第一滤油模块9，第二溢流阀10、第一压力传感器11和第一流量计12并联于第一滤油模块9的出油口。具体的，第二溢流阀10为先导式比例溢流阀，第一流量计12并联有三位四通电磁换向阀13和三位四通比例换向阀14，三位四通比例换向阀14的A阀口和B阀口分别连通一个液控单向阀15，一个液控单向阀15并联有第二压力传感器16和液压缸18的无杆腔，另一个液控单向阀15并联有第三压力传感器17和液压缸18的有杆腔，具体的，三位四通比例换向阀14的A阀口经液控单向阀15与第二压力传感器16连通，三位四通比例换向阀14的B阀口经液控单向阀15与第三压力传感器17连通，液压缸18的推杆21与垫板3球铰连接，液压缸18的推杆21上设有位移传感器19和力传感器20；具体的，液压缸18为数字伺服液压缸，第二姿态控制回路1002的结构和第三姿态控制回路1003的结构分别与第一姿态控制回路1001的结构相同，姿态控制子系统100还包括：油箱22、第一过滤器23、第一开关阀24、第二电机25、第一联轴器26、第四压力传感器27和第一蓄能器28，第二电机25通过第一联轴器26驱动第一姿态控制回路1001的第一柱塞泵6、第二姿态控制回路1002的第一柱塞泵6和第三姿态控制回路1003的第一柱塞泵6工作，三个第一柱塞泵6均通过第一开关阀24、第一过滤器23与油箱22连通；三个三位四通电磁换向阀13的A阀口相互连通，且第四压力传感器27和第一蓄能器28并联于其中一个三位四通电磁换向阀13的A阀口，三个三位四通比例换向阀14的T阀口均与回油管路1004的一端连通，回油管路1004的另一端与油箱连通。具体的，回油管路1004设有第二单向阀29和选用回油过滤器的第二滤油模块30，第二单向阀29和第二滤油模块30设于油箱22与三位四通比例换向阀14的T阀口之间。

具体的，三个三位四通电磁换向阀13的T阀口均与油箱22连通，两个液控单向阀15的泄油口均与油箱22连通。

第一姿态控制回路1001的工作过程如下：

第二电机25通过第一联轴器26驱动第一柱塞泵6回转，液压油从油箱22经第一过滤器23、第一开关阀24进入第一柱塞泵6。然后液压油由第一柱塞泵6的出油口进入第一单向阀8，第一单向阀8与第一柱塞泵6之间的直动式溢流阀作为油路的安全阀保证油路正常工作。液压油由第一单向阀8出油口经第一滤油模块9进入第一流量计12，第一流量计12与第一滤油模块9之间的先导式比例溢流阀用于调控油路压力，且其调控的最高压力不应超过直动式溢流阀的安全压力，第一压力传感器11用于监测先导式比例溢流阀调压后的油路压力，第一流量计12用于监测第一姿态控制回路1001的油路的流量。油液从第一流量计12流入三位四通电磁换向阀13和三位四通比例换向阀14的P阀口。

具体的，三位四通电磁换向阀13的中位机能为“O”型：阀内，P、T、A、B阀口各自截止；阀外，A阀口并联接入第四压力传感器27和第一蓄能器28，B阀口始终不工作，T阀口接油箱22。

当三位四通电磁换向阀13工作在中位时，P、A阀口未接通，第一蓄能器28不工作；当三位四通电磁换向阀13工作在左位时，P、A阀口连通，第一蓄能器28接入第一流量计12与三位四通比例换向阀14之间的管道上，此时第一蓄能器28可回收第一姿态控制回路1001的能量或向第一姿态控制回路1001释放能量；当三位四通电磁换向阀13工作在右位时，A、T阀口连通，第一蓄能器28连接油箱22，释放能量。

具体的，三位四通比例换向阀14的中位机能为“Y”型：阀内，P阀口截止，A、B、T阀口连通；阀外，A、B阀口分别与液控单向阀15连接，T阀口接第二单向阀29。具体的，两个液控单向阀15的控制油口K1和K2分别接入对方的入油口。

当三位四通比例换向阀14工作在中位时，P阀口截止，A、B、T阀口连通，两个液控单向阀15的控制油口压力相等，两个液控单向阀15均不能逆向打开，数字伺服液压缸的推杆21位置锁死；当三位四通比例换向阀14工作在左位时，P、A阀口连通，T、B阀口连通，与A阀口连接的液控单向阀15正向打开，同时另一个液控单向阀15的控制油口K2接入A阀口的压力油，该液控单向阀15逆向打开。液控单向阀15输出油液经第二压力传感器16进入数字伺服液压缸的无杆腔，数字伺服液压缸伸出推杆21，数字伺服液压缸的有杆腔输出油液经第三压力传感器17、液控单向阀15、三位四通比例换向阀14的B阀口和T阀口，进入回油管路1004；当三位四通比例换向阀14工作在右位时，P、B阀口连通，T、A阀口连通，与B阀口连接的液控单向阀15正向打开，同时另一个液控单向阀15的控制油口K1接入B阀口的压力油，该液控单向阀15逆向打开。液控单向阀15输出油液经第三压力传感器17进入数字伺服液压缸的有杆腔，数字伺服液压缸收缩推杆21，数字伺服液压缸的无杆腔输出油液经第二压力传感器16、液控单向阀15、三位四通比例换向阀14的A阀口和T阀口，进入回油管路1004。

数字伺服液压缸的推杆21穿过壳体46与垫板3球铰连接，球面配流盘1固定在垫板3上，推杆21伸缩带动垫板3的姿态发生变化，即配流盘1的姿态发生变化。

综合第一姿态控制回路1001的工作原理，调节先导式比例溢流阀的溢流压力，可以控制数字伺服液压缸的输出力；切换三位四通比例换向阀14的工作状态，可以控制推杆21的伸缩状态。由于第二姿态控制回路1002、第三姿态控制回路1003工作原理与第一姿态控制回路1001相同，因此可以通过调节第一姿态控制回路1001、第二姿态控制回路1002、第三姿态控制回路1003各自推杆21的伸缩状态控制球面配流盘1的空间位置，使其满足预期要求。改变第一姿态控制回路1001、第二姿态控制回路1002、第三姿态控制回路1003各自的油路压力也可调整数字伺服液压缸对垫板3的总推力。特别的，三个推杆21空间布置方式如图4所示，三个推杆21均布在壳体46端面的同一半径的圆上。

进一步的，第一姿态控制回路1001、第二姿态控制回路1002、第三姿态控制回路1003共用一个回油管路1004：三个姿态控制回路的三位四通比例换向阀14的T阀口相互连通后输出油液到回油管路1004，油液经第二单向阀29、第二滤油模块30进入油箱22。

进一步的，第一姿态控制回路1001、第二姿态控制回路1002、第三姿态控制回路1003的三位四通电磁换向阀13的A阀口相互连通，共同连接于第四压力传感器27和第一蓄能器28。这样设置的优点在于：当一个姿态控制回路(如第一姿态控制回路1001)有多余的压力能，而剩下的姿态控制回路需要输入压力油(如第二姿态控制回路1002)时，可以调节三个姿态控制回路中的三位四通电磁换向阀13的工作顺序，使第一蓄能器28吸收第一姿态控制回路1001多余的能量后再向第二姿态控制回路1002输出能量，这样做能有效提高系统的能量效率。

参照附图8-9，配流副压力流量模拟子系统200包括高压子回路2001和低压子回路2002，高压子回路2001包括：第二过滤器31、第二开关阀32、第二柱塞泵33、第三电机35、第二联轴器34、第三溢流阀36、第三单向阀37、第六滤油模块38、第四溢流阀39、第二流量计41、第五压力传感器40、第六压力传感器43、二位二通电磁换向阀42、二位三通电磁换向阀44和第二蓄能器45，第三电机35通过第二联轴器34与第二柱塞泵33连接，第二柱塞泵33通过第二开关阀32与油箱22连通，第二过滤器31设于第二开关阀32与油箱22之间，第三溢流阀36和第三单向阀37并联于第二柱塞泵33，第三单向阀37与选用高压过滤器的第六滤油模块38相连通，第四溢流阀39、第二流量计41和第五压力传感器40并联于第六滤油模块38，二位二通电磁换向阀42和二位三通电磁换向阀44并联于第二流量计41，第六压力传感器43设于第二流量计41与二位三通电磁换向阀44之间的管路上，第二蓄能器45与二位三通电磁换向阀44的A阀口相连通，垫板3上开有油槽300，二位二通电磁换向阀42通过垫板3的油槽300与配流盘1相连通。具体的，第三溢流阀36为先导式溢流阀，第四溢流阀39为先导式比例溢流阀。

二位三通电磁换向阀44的T阀口通过球阀65与油箱22连通。

低压子回路2002的结构与高压子回路2001的结构相同。

高压子回路2001的工作过程如下：

第三电机35通过第二联轴器34驱动第二柱塞泵33回转，液压油从油箱22经第二过滤器31、第二开关阀32进入第二柱塞泵33。然后由第二柱塞泵33的出油口进入第三单向阀37，第二柱塞泵33与第三单向阀37之间的先导式溢流阀作为油路的安全阀保证油路正常工作。液压油由第三单向阀37出油口沿第六滤油模块38进入第二流量计41，第二流量计41与第六滤油模块38之间的先导式比例溢流阀用于调控油路压力，且其调控的最高压力不应超过先导式溢流阀的安全压力，第五压力传感器40用于监测先导式比例溢流阀调压后的油路压力。第二流量计41用于监测高压子回路2001的油路的流量。油液从第二流量计41流入二位三通电磁换向阀44的P阀口和二位二通电磁换向阀42。

具体的，二位三通电磁换向阀44的P阀口截止，A阀口接第二蓄能器45，T阀口经球阀65与油箱22连通。当二位三通电磁换向阀44工作在左位时，P阀口截止，A、T阀口连通，开闭球阀65可控制第二蓄能器45排油或密闭；当二位三通电磁换向阀44工作在右位时，P、A阀口连通，T阀口截止，第二蓄能器45接入第二流量计41与二位二通电磁换向阀42之间的管道，可回收或释放压力能。二位二通电磁换向阀42的出油口穿过壳体46接入垫板3的油槽300与球面配流盘1相连通，高压子回路2001的压力油可通过油槽300流入球面配流盘1与缸体2的间隙，由此形成油膜。

综合高压子回路2001的工作原理，调节先导式比例溢流阀可改变流入球面配流副的油液压力，调节第二柱塞泵33可改变流入球面配流副的流量。低压子回路2002工作原理与高压子回路2001相同，具体的，低压子回路2002的第二柱塞泵33工作，球面配流副处的油液回到油箱22。需要说明的是：低压子回路2002的第六滤油模块38选用低压过滤器。

本实施例还包括壳体46，缸体2、垫板3和配流盘1均设于壳体46内，壳体46与油箱22之间连通有泄油监测管路47，泄油监测管路47上设有第四单向阀48和第三流量计49，泄油监测管路47上连接有温度传感器50。

泄油监测管路47上还设有选用回油滤油器的第三滤油模块51，温度传感器50连接在第三滤油模块51与第三流量计49之间。

油液从壳体46中出来，依次经过第四单向阀48、第三流量计49、第三滤油模块51，然后进入油箱22中。

参照附图10，油箱22上设有油液循环子系统400，油液循环子系统400与冷却子系统500连接。

油液循环子系统400包括：油液循环管道52、第三联轴器56和第四电机57，油液循环管道52的两端均与油箱22连通，油液循环管道依次设有第三过滤器53、第三开关阀54、第三柱塞泵55、第五滤油模块58、第五单向阀59和第四滤油模块60，第四电机57通过第三联轴器56与第三柱塞泵55连接，油液循环管道52与冷却子系统500连接。

冷却子系统500包括冷却水箱61、第五电机64、第四联轴器63、第四柱塞泵62和散热器66，第四柱塞泵62设于冷却水箱61和散热器66之间，第四柱塞泵62通过球阀65与散热器66连通，第五电机64通过第四联轴器63与第四柱塞泵62连接，第五滤油模块58和第五单向阀59之间的油液循环管道52设置于散热器66内。

第四电机57通过第三联轴器56驱动第三柱塞泵55，油箱22的油液经第三过滤器53、第三开关阀54进入第三柱塞泵55，然后由第三柱塞泵55的出油口依次进入选用管路过滤器的第五滤油模块58、第五单向阀59和选用回油过滤器的第四滤油模块60，最后接入油箱22。第五滤油模块58与第五单向阀59之间的油液循环管道52放置于散热器66中。第五电机64通过第四联轴器63驱动第四柱塞泵62从冷却水箱61中抽取冷却水，第四柱塞泵62输出的冷却水经球阀65进入散热器66，然后由散热器66流出再通过球阀65流入冷却水箱61。

具体的，油箱22上装有液位液温计、加热器、液位控制继电器、空气滤清器、温度传感器50和球阀65。液位液温计用于显示油箱22的油液高度和温度，加热器配合油液循环子系统400和冷却子系统500控制油液温度，液位控制继电器用于油箱22液位过高或过低时预警，空气滤清器使油箱22保持清洁，温度传感器50用于监测油箱22的油液温度，球阀65用于排空油箱22。

本发明中，第一开关阀24、第二开关阀32和第三开关阀54均为蝶阀，第一柱塞泵6、第二柱塞泵33为变量柱塞泵，第三柱塞泵55和第四柱塞泵62为定量柱塞泵，散热器66为板式散热器。

本发明能最大限度地模拟柱塞泵配流副真实运行环境，通过姿态控制子系统100可调节配流盘1的空间位置，模拟配流副工作过程中的倾覆行为，同时也可调节油膜厚度、改变加载力。其次，采用液压系统能模拟重载工况，输出稳定、位置精度高、拟实性好。第三，通过设置三位四通电磁换向阀13和第一蓄能器28，充分利用了姿态控制回路中多余的能量，提高了能量利用效率。通过配流副压力流量模拟子系统200形成配流盘1和缸体2之间的油膜，模拟配流盘1工作过程中的压力、流量状态。通过泄油监测管路47监测配流副流量泄漏情况，通过油液循环子系统400和冷却子系统500控制油液温度，以满足不同温度下的实验要求。本发明可测量不同尺寸、不同工作条件下球面或平面配流副的油膜特性，通用性高，具有广泛的推广价值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，包括配流盘和缸体，所述配流盘固定连接有垫板，所述配流盘靠近缸体的一端设有球面凸起，所述缸体连接有驱动其旋转的第一电机，所述缸体与第一电机之间连接有转矩转速传感器，所述配流盘连接有姿态控制子系统和配流副压力流量模拟子系统，所述姿态控制子系统包括：第一姿态控制回路、第二姿态控制回路、第三姿态控制回路和回油管路，所述第一姿态控制回路包括第一柱塞泵，所述第一柱塞泵的出油口并联有第一溢流阀和第一单向阀，所述第一单向阀的出油口并联有第二溢流阀、第一压力传感器和第一流量计，所述第一流量计并联有三位四通电磁换向阀和三位四通比例换向阀，所述三位四通比例换向阀的A阀口和B阀口分别连通有液控单向阀，一个所述液控单向阀并联有第二压力传感器和液压缸的无杆腔，另一个所述液控单向阀并联有第三压力传感器和液压缸的有杆腔，所述液压缸的推杆与垫板球铰连接，所述液压缸的推杆上设有位移传感器和力传感器；所述第二姿态控制回路的结构和第三姿态控制回路的结构分别与第一姿态控制回路的结构相同，所述姿态控制子系统还包括：油箱、第一开关阀、第二电机、第一联轴器、第四压力传感器和第一蓄能器，所述第二电机通过第一联轴器驱动第一姿态控制回路的第一柱塞泵、第二姿态控制回路的第一柱塞泵和第三姿态控制回路的第一柱塞泵，所述第一姿态控制回路的第一柱塞泵、第二姿态控制回路的第一柱塞泵和第三姿态控制回路的第一柱塞泵均通过第一开关阀与油箱连通；三个所述三位四通电磁换向阀的A阀口相互连通，且所述第四压力传感器和第一蓄能器并联于三位四通电磁换向阀的A阀口，三个所述三位四通比例换向阀的T阀口均与回油管路的一端连通，所述回油管路的另一端与油箱连通。

2.根据权利要求1所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，三个所述三位四通电磁换向阀的T阀口均与油箱连通。

3.根据权利要求2所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述第一单向阀与第一流量计之间设有第一滤油模块，所述第二溢流阀、第一压力传感器和第一流量计并联于第一滤油模块的出油口。

4.根据权利要求1所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述回油管路设有第二单向阀和第二滤油模块，所述第二单向阀和第二滤油模块设于油箱与三位四通比例换向阀的T阀口之间。

5.根据权利要求1所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述配流副压力流量模拟子系统包括高压子回路和低压子回路，所述高压子回路包括：第二开关阀、第二柱塞泵、第三电机、第二联轴器、第三溢流阀、第三单向阀、第四溢流阀、第二流量计、第五压力传感器、第六压力传感器、二位二通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀和第二蓄能器，所述第三电机通过第二联轴器与第二柱塞泵连接，所述第二柱塞泵通过第二开关阀与油箱连通，所述第三溢流阀和第三单向阀并联于第二柱塞泵，所述第四溢流阀、第二流量计和第五压力传感器并联于第三单向阀，所述二位二通电磁换向阀和二位三通电磁换向阀并联于第二流量计，所述第六压力传感器设于第二流量计与二位三通电磁换向阀之间的管路上，所述第二蓄能器与二位三通电磁换向阀的A阀口相连通，所述垫板上开有油槽，所述二位二通电磁换向阀通过垫板的油槽与配流盘相连通。

6.根据权利要求5所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述低压子回路的结构与高压子回路的结构相同。

7.根据权利要求1所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，还包括壳体，所述缸体、垫板和配流盘均设于壳体内，所述壳体与油箱之间连通有泄油监测管路，所述泄油监测管路上设有第四单向阀和第三流量计，所述泄油监测管路上连接有温度传感器。

8.根据权利要求1所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述油箱上设有油液循环子系统，所述油液循环子系统连接有冷却子系统。

9.根据权利要求8所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述油液循环子系统包括：油液循环管道、第三联轴器和第四电机，所述油液循环管道的两端均与油箱连通，所述油液循环管道依次设有第三过滤器、第三开关阀、第三柱塞泵、第五单向阀和第四滤油模块，所述第四电机通过第三联轴器与第三柱塞泵连接，所述油液循环管道与冷却子系统连接。

10.根据权利要求9所述的用于轴向柱塞泵配流副油膜特性测试的液压系统，其特征在于，所述冷却子系统包括冷却水箱、第五电机、第四联轴器、第四柱塞泵和散热器，所述第四柱塞泵设于冷却水箱和散热器之间，所述第四柱塞泵通过球阀与散热器连通，所述第五电机通过第四联轴器与第四柱塞泵连接，所述第三柱塞泵和第五单向阀之间的油液循环管道设置于散热器内。

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