CN115095580A

CN115095580A - 对称式柱塞液压缸测量试验台

Info

Publication number: CN115095580A
Application number: CN202210843790.4A
Authority: CN
Inventors: 黄伟峰; 高志; 冉瑶; 薛雯; 尹源; 冀海; 王涛; 唐守生
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2022-07-18
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2042-07-18
Also published as: CN115095580B

Abstract

本发明公开了一种对称式柱塞液压缸测量试验台，包括柱塞液压缸、拉杆组件和直线往复驱动单元。柱塞液压缸包括腔体和两个柱塞，腔体的轴向中部的壁体上设有介质进入孔，两个柱塞同轴对称且沿轴向可往复滑动地设置在腔体内的两侧，两个柱塞之间具有间距；拉杆组件包括移动框架和两个拉杆，移动框架设置在柱塞液压缸的外围，两个拉杆与两个柱塞同轴设置且分别位于移动框架的相对两侧部，两个拉杆的一端与移动框架的相对两侧部对应地固定且与两个柱塞的伸出端对应地可拆卸固定；直线往复驱动单元通过测力单元与两个拉杆中的其中一个拉杆的另一端固定。本发明可以方便地测出腔体与柱塞之间的摩擦力和泄漏量，结构简单，可靠稳定。

Description

对称式柱塞液压缸测量试验台

技术领域

本发明涉及柱塞液压系统、多物理测量技术领域，尤其是涉及一种对称式柱塞液压缸测量试验台。

背景技术

轴向柱塞泵作为液压系统的动力源，是将电动机的机械能转换为液压能的装置，广泛适用于机床锻压、冶金、工程、矿山、船舶等机械及其他液压传动系统中。该泵采用配油盘配油，通过传动轴带动腔体旋转，利用柱塞在腔体内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。

轴向式柱塞泵的柱塞在腔体内往复运动过程中，会发生一定的磨损，会直接影响轴向式柱塞泵的使用寿命，为此研究轴向式柱塞泵的柱塞与腔体间的摩擦力与泄漏量显得尤为重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种对称式柱塞液压缸测量试验台，可以方便地测出腔体与柱塞之间的摩擦力和泄漏量，结构简单，可靠稳定。

根据本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台，包括：

柱塞液压缸，所述柱塞液压缸包括腔体和两个柱塞，所述腔体的轴向中部的壁体上设有介质进入孔，两个所述柱塞同轴对称且沿轴向可往复滑动地设置在所述腔体内的两侧，两个所述柱塞之间具有间距；

拉杆组件，所述拉杆组件包括移动框架和两个拉杆，所述移动框架设置在所述柱塞液压缸的外围，两个所述拉杆与两个所述柱塞同轴设置且分别位于所述移动框架的相对两侧部，两个所述拉杆的一端与所述移动框架的相对两侧部对应地固定且与两个所述柱塞的伸出端对应地可拆卸固定；

直线往复驱动单元，所述直线往复驱动单元通过测力单元与两个所述拉杆中的其中一个所述拉杆的另一端固定。

根据本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台，具有如下的优点：第一、利用移动框架平衡抵消掉对称布置的两个柱塞受到的液体介质的作用力，使得腔体内的作为整体看的两个柱塞仅受到来自直线往复运动驱动单元施加的作用力(即测力单元测得的力)和摩擦力，从而可以方便准确可靠地测出每个柱塞与腔体之间的摩擦力，且可以避免液体介质的做功，降低了柱塞的驱动力和电机的功率；第二、在两个柱塞往复运动过程中，腔体内的液体介质会从腔体与柱塞间的间隙流出，可以分别收集测量，从而可以知道每个柱塞与腔体之间流出的液体介质的泄漏量；第三、本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台结构简单、可靠稳定。

在一些实施例中，所述柱塞液压缸还包括两个端盖，两个所述端盖分别对应地设置在所述腔体的轴向两端的外周。

在一些实施例中，所述柱塞液压缸还包括两个挡板，两个所述挡板分布在所述腔体的轴向两端端面处，两个所述挡板对应地固定在两个所述端盖上或固定在所述腔体的轴向两端上，两个所述柱塞分别对应适配地穿过两个所述挡板。

在一些实施例中，两个所述拉杆的一端与所述移动框架的相对两侧部对应地采用相同固定方式固定，且两个所述拉杆的一端与两个所述柱塞的伸出端对应地采用相同可拆卸固定方式固定。

在一些实施例中，两个所述拉杆的一端分别可拆卸地固定在所述移动框架的相对两侧部上。

在一些实施例中，每个所述拉杆的一端设有挡肩和外螺纹，每个所述拉杆的一端穿过所述移动框架的相应侧部，所述挡肩抵挡在所述移动框架的相应侧部的一侧处，所述外螺纹与螺母配合且抵挡在所述移动框架的相应侧部的另一侧处，从而使得所述拉杆的一端与所述移动框架的相应侧部固定。

在一些实施例中，每个所述拉杆的一端端面设有凹腔，每个所述柱塞的所述伸出端的外周设有凸缘，所述凸缘设置在所述凹腔中，并采用压块压紧所述凸缘，所述压块与所述拉杆紧固。

在一些实施例中，所述腔体可拆卸地固定在平台上，两个所述拉杆通过直线轴承支撑在所述平台上。

在一些实施例中，所述直线往复驱动单元为直线电机。

在一些实施例中，所述测力单元为拉压力传感器。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台的俯视剖面图。

图2为本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台的工作原理图。

附图标记：

对称式柱塞液压缸测量试验台1000

柱塞液压缸1 腔体101 介质进入孔1011 柱塞102 伸出端1021 凸缘10211

端盖103 挡板104 拉杆组件2 移动框架201 拉杆202 挡肩2021

直线往复驱动单元3 测力单元4 螺母5 压块6

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图2来描述本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台1000。

如图1所示，根据本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台1000，包括柱塞液压缸1、拉杆组件2和直线往复驱动单元3。其中，柱塞液压缸1包括腔体101和两个柱塞102，腔体101的轴向中部的壁体上设有介质进入孔1011，两个柱塞102同轴对称且沿轴向可往复滑动地设置在腔体101内的两侧，两个柱塞102之间具有间距；拉杆组件2包括移动框架201和两个拉杆202，移动框架201设置在柱塞液压缸1的外围，两个拉杆202与两个柱塞102同轴设置且分别位于移动框架201的相对两侧部，两个拉杆202的一端与移动框架201的相对两侧部对应地固定且与两个柱塞102的伸出端1021对应地可拆卸固定；直线往复驱动单元3通过测力单元4与两个拉杆202中的其中一个拉杆202的另一端固定。

具体而言，柱塞液压缸1作为实验对象，包括腔体101和两个柱塞102。腔体101可拆卸地固定在平台(图中未示出)上，腔体101的轴向可以为如图1中的左右方向，腔体101的轴向中部的壁体上设有介质进入孔1011，液体介质可以通过介质进入孔1011进入腔体101内。两个柱塞102同轴对称且沿轴向可往复滑动地设置在腔体101内的两侧，也就是说，两个柱塞102结构及尺寸相同，两个柱塞102分别从腔体101的左右两端可滑动地插入腔体101内，初始状态时，两个柱塞102相对于腔体101在轴向居中的径向面呈左右对称布置，两个柱塞102之间具有一定间距，这样，两个柱塞102之间的液体介质在腔体101内处于居中位置。

拉杆组件2包括移动框架201和两个拉杆202，移动框架201设置在柱塞液压缸1的外围，例如，如图1所示，移动框架201为封闭矩形框，位于柱塞液压缸1的前后左右的外围处，移动框架201的具体形状不作具体限定，可以根据实际需要合理选择。两个拉杆202与两个柱塞102同轴设置且分别位于移动框架201的相对两侧部，两个拉杆202的一端与移动框架201的相对两侧部(如图1中的左侧部和右侧部)对应地固定且与两个柱塞102的伸出端1021对应地可拆卸固定，这样，拉杆组件2和两个柱塞102形成一个整体结构，当拉杆组件2在左右方向上往复直线运动时，两个柱塞102跟着拉杆组件2在左右方向上同步做往复直线运动。由于两个拉杆202的一端与两个柱塞102的伸出端1021可拆卸固定，这样方便更换柱塞液压缸1进行试验，测量不同柱塞液压缸1的柱塞102与腔体101之间的摩擦力进行试验，以及柱塞液压缸1的液体介质的泄漏量进行收集测量。

直线往复驱动单元3通过测力单元4与两个拉杆202中的其中一个拉杆202的另一端固定。例如，如图1所示，直线往复驱动单元3与位于左侧的拉杆202的另一端(即左端)之间采用测力单元4进行连接，这样，直线往复驱动单元3作为动力源，可以对位于左侧的拉杆202施加向左的推力和施加向向右的拉力，带动拉杆组件2及两个柱塞102做同步往复运动，并通过测力单元4测量出位于左侧的拉杆202的推力和拉力。

本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台1000测试腔体101与两个柱塞102之间的摩擦力原理如下：如图2所示，在直线往复驱动单元3的驱动下，当位于左侧的拉杆202对移动框架201施加向右的轴向推动力F_推，位于左侧的柱塞102受到了向右的推力F_推、向左的介质推力F_液左以及向左的摩擦力f_1左，F_推＝F_液左+f_1左。随着移动框架201的右移，腔体101内的液体介质使位于右侧的柱塞102向右推移，位于右侧的柱塞102受到向右的介质推力F_液右和向左的摩擦力f_2左。因此，将移动框架201看作一个整体，液体介质产生的推力F_液左和F_液右大小相等、方向相反，F_液左和F_液右可以相互抵消掉，也就是说，移动框架201可以起到对F_液左和F_液右平衡抵消的作用，这样，测力单元4测出的推力F_推等于两个柱塞102的摩擦力f_1左、f_2左之和，从而可以求得每个柱塞102与腔体101之间的摩擦力f_1左＝f_2左＝F_推/2。因此，不管直线往复驱动单元3驱动移动框架201是相右移动还是向左移动，每个柱塞102与腔体101之间的摩擦力均为测力单元4测得的力数值的一半。

也就是说，当腔体101中间注入液体介质，液体介质会对两个柱塞102产生大小相等方向相反的作用力，这两个作用力通过两个柱塞102传递到移动框架201上，从而抵消掉液体介质产生的作用力，使腔体101内柱塞102只受到来自直线往复运动驱动单元施加的作用力(即测力单元4测得的力)和两个同向的摩擦力，可以准确地测量柱塞与腔体间的摩擦力大小，同时，有效地降低了柱塞往复运动的驱动力。

需要说明的是，在两个柱塞102往复运动过程中，腔体101内的液体介质会从腔体101与柱塞102间的间隙流出，产生一定的泄漏量，可以将间隙流程的液体介质分别收集并进行测量，从而可以知道每个柱塞102与腔体101之间流出的液体介质的泄漏量。

根据本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台1000，具有如下的优点：第一、利用移动框架201平衡抵消掉对称布置的两个柱塞102受到的液体介质的作用力，使得腔体101内的作为整体看的两个柱塞102仅受到来自直线往复运动驱动单元施加的作用力(即测力单元4测得的力)和摩擦力，从而可以方便准确可靠地测出每个柱塞102与腔体101之间的摩擦力，且可以避免液体介质的做功，降低了柱塞102的驱动力和电机的功率；第二、在两个柱塞102往复运动过程中，腔体101内的液体介质会从腔体101与柱塞102间的间隙流出，可以分别收集测量，从而可以知道每个柱塞102与腔体101之间流出的液体介质的泄漏量；第三、本发明实施例的对称式柱塞液压缸测量试验台1000结构简单、可靠稳定。

在一些实施例中，柱塞液压缸1还包括两个端盖103，两个端盖103分别对应地设置在腔体101的轴向两端的外周。由于在两个柱塞102往复运动过程中，腔体101内的液体介质会从腔体101与柱塞102间的间隙流出，产生一定的泄漏量，因此，两个端盖103作为压紧单元，可以对腔体101的两端在径向方向上施加预紧压力，确保腔体101的两端与两个柱塞102之间的间隙不会过大，避免液体介质泄漏量过大，有利于试验的正常进行。

在一些实施例中，柱塞液压缸1还包括两个挡板104，两个挡板104分布在腔体101的轴向两端端面处，两个挡板104对应地固定在两个端盖103上，例如可以通过螺纹紧固件沿轴向将两个端板分别对应地固定在两个挡板104的外端面上(如图1所示)，或者两个挡板104对应地固定在腔体101的轴向两端上，例如可以通过螺纹紧固件沿轴向将两个挡板104分别对应地固定在腔体101的轴向两端端面上，两个柱塞102分别对应适配地穿过两个挡板104，在柱塞102往复运动时挡板104不会对柱塞102的往复运动产生干涉。由于在两个柱塞102往复运动过程中，腔体101内的液体介质会从腔体101与柱塞102间的间隙流出，产生一定的泄漏量，通过设置挡板104，可以引导泄漏出的液体介质沿着挡板104流下并进行收集、测量，即挡板104起引流的作用。

在一些实施例中，两个拉杆202的一端与移动框架201的相对两侧部对应地采用相同固定方式固定，且两个拉杆202的一端与两个柱塞102的伸出端1021对应地采用相同可拆卸固定方式固定。这样，可以确保两个拉杆202与移动框架201之间的传力相同，两个拉杆202与两个柱塞102之间的传力相同，有利于摩擦力准确测量。

在一些实施例中，两个拉杆202的一端分别可拆卸地固定在移动框架201的相对两侧部上。这样，方便拉杆202与移动框架201的单独加工。

在一些实施例中，每个拉杆202的一端设有挡肩2021和外螺纹，每个拉杆202的一端穿过移动框架201的相应侧部，挡肩2021抵挡在移动框架201的相应侧部的一侧处，外螺纹与螺母5配合且抵挡在移动框架201的相应侧部的另一侧处，从而使得拉杆202的一端与移动框架201的相应侧部固定。由此，组装拆卸方便。

在一些实施例中，每个拉杆202的一端端面设有凹腔，每个柱塞102的伸出端1021的外周设有凸缘10211，凸缘10211设置在凹腔中，并采用压块6压紧凸缘10211，压块6与拉杆202紧固，压块6与拉杆202之间的固定可以采用螺纹件来固定。由此，可以实现柱塞102与拉杆202的可拆卸连接，且结构简单可靠，加工组装方便。

在一些实施例中，腔体101可拆卸地固定在平台(图中未示出)上，这样，有利针对不同的对称式柱塞液压缸测量试验台1000进行试验；两个拉杆202通过直线轴承(图中未示出)支撑在平台(图中未示出)上，这样，可以使得拉杆202高精度平稳地作直线运动。

在一些实施例中，直线往复驱动单元3为直线电机，这样，一方面提供动力，另一方面，有利于简化整体结构。

在一些实施例中，测力单元4为拉压力传感器。采用拉压力传感器测量力准确可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，所述柱塞液压缸还包括两个端盖，两个所述端盖分别对应地设置在所述腔体的轴向两端的外周。

3.根据权利要求2所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，所述柱塞液压缸还包括两个挡板，两个所述挡板分布在所述腔体的轴向两端端面处，两个所述挡板对应地固定在两个所述端盖上或固定在所述腔体的轴向两端上，两个所述柱塞分别对应适配地穿过两个所述挡板。

4.根据权利要求1所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，两个所述拉杆的一端与所述移动框架的相对两侧部对应地采用相同固定方式固定，且两个所述拉杆的一端与两个所述柱塞的伸出端对应地采用相同可拆卸固定方式固定。

5.根据权利要求1所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，两个所述拉杆的一端分别可拆卸地固定在所述移动框架的相对两侧部上。

6.根据权利要求5所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，每个所述拉杆的一端设有挡肩和外螺纹，每个所述拉杆的一端穿过所述移动框架的相应侧部，所述挡肩抵挡在所述移动框架的相应侧部的一侧处，所述外螺纹与螺母配合且抵挡在所述移动框架的相应侧部的另一侧处，从而使得所述拉杆的一端与所述移动框架的相应侧部固定。

7.根据权利要求1所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，每个所述拉杆的一端端面设有凹腔，每个所述柱塞的所述伸出端的外周设有凸缘，所述凸缘设置在所述凹腔中，并采用压块压紧所述凸缘，所述压块与所述拉杆紧固。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，所述腔体可拆卸地固定在平台上，两个所述拉杆通过直线轴承支撑在所述平台上。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，所述直线往复驱动单元为直线电机。

10.根据权利要求1-7中任意一项所述的对称式柱塞液压缸测量试验台，其特征在于，所述测力单元为拉压力传感器。