本發(fā)明屬于內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)，具體涉及一種內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副界面摩擦特性的原位測(cè)試裝置與方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，超大扭矩低速液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用與各類國(guó)之重器，如大型盾構(gòu)機(jī)的螺旋輸送系統(tǒng)、挖泥船的鉸刀驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等大型旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其中，內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)相較于高速液壓馬達(dá)/電機(jī)和減速機(jī)等驅(qū)動(dòng)方式具有功率密度大、輕量緊湊等優(yōu)勢(shì)。

2、然而，內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)緊湊空間內(nèi)眾多摩擦副界面具有摩擦的強(qiáng)非線性與波動(dòng)特性，制約了內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)的機(jī)械效率與容積效率。其中，配流副作為內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)的關(guān)鍵摩擦副之一，其結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)對(duì)馬達(dá)的效率起到關(guān)鍵的影響。現(xiàn)有關(guān)于內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副摩擦特性的研究主要通過馬達(dá)整機(jī)試驗(yàn)完成，由于內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)內(nèi)部摩擦副界面眾多，難以定性的區(qū)分和定量的剝離馬達(dá)整體的摩擦甚至溫升的影響是由哪個(gè)摩擦副產(chǎn)生的，無(wú)法對(duì)單一摩擦副進(jìn)行綜合特性的研究。進(jìn)一步地，由于整機(jī)試驗(yàn)時(shí)馬達(dá)內(nèi)滾柱柱塞等零部件更易損壞，需要不斷更換運(yùn)動(dòng)組件，導(dǎo)致試驗(yàn)成本高的同時(shí)試驗(yàn)周期長(zhǎng)，使得內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)的配流副設(shè)計(jì)優(yōu)化和性能的提升受限。

3、因此，為了能夠?qū)ε淞鞲边M(jìn)行摩擦磨損特性等研究的同時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)的效率提升，本發(fā)明提出了一種內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副界面摩擦特性的原位測(cè)試裝置與方法，有助于內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)性能的提高以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副界面摩擦特性的原位測(cè)試裝置與方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副界面摩擦特性的原位測(cè)試裝置，該裝置包括電機(jī)、配流副擬實(shí)模塊和配流副導(dǎo)流模塊；

3、所述配流副擬實(shí)模塊包括傳動(dòng)軸、缸體、加載腔、配流盤、配流盤的高壓配流窗口和低壓配流窗口；所述配流副擬實(shí)模塊中的缸體通過傳動(dòng)軸與電機(jī)連接；所述配流盤的高壓配流窗口和低壓配流窗口交錯(cuò)分布；所述加載腔用于控制輸入油液使得腔體油液的加載力與配流盤的壓緊力相等，實(shí)現(xiàn)等效原位測(cè)試摩擦扭矩的校準(zhǔn)；

4、所述配流副導(dǎo)流模塊包括進(jìn)油環(huán)路和回油環(huán)路；所述配流副導(dǎo)流模塊的進(jìn)油環(huán)路與配流盤的高壓配流窗口連通；所述配流副導(dǎo)流模塊的回油環(huán)路與配流盤的低壓配流窗口連通；

5、所述傳動(dòng)軸上安裝有扭矩傳感器；所述扭矩傳感器通過數(shù)據(jù)采集和校準(zhǔn)計(jì)算得到配流副界面的摩擦扭矩。

6、進(jìn)一步地，所述配流副擬實(shí)模塊具有配流副擬實(shí)模塊自調(diào)心球軸承，用于保證配流副擬實(shí)模塊、配流副導(dǎo)流模塊和傳動(dòng)軸始終同心。

7、進(jìn)一步地，所述配流副擬實(shí)模塊具有配流副擬實(shí)模塊推力圓柱滾子軸承，用于承載缸體所受的軸向力。

8、進(jìn)一步地，配流副擬實(shí)模塊具有配流狀態(tài)觀測(cè)窗，用于觀測(cè)配流副的流場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)。

9、進(jìn)一步地，所述配流副擬實(shí)模塊中缸體的缸體窗口與配流盤的高壓配流窗口連通時(shí)，高壓油液通過配流副導(dǎo)流模塊的進(jìn)油環(huán)路進(jìn)入油路口，而后進(jìn)入配流盤的高壓配流窗口進(jìn)入配流副界面，油液輸入至配流副擬實(shí)模塊缸體的缸體窗口并進(jìn)入缸體的柱塞腔，完成配流盤的高壓油液的流入功能。

10、進(jìn)一步地，所述配流副擬實(shí)模塊中缸體的缸體窗口與配流盤的低壓配流窗口連通時(shí)，缸體的柱塞腔中的油液變?yōu)榈蛪河鸵簭呐淞鞲睌M實(shí)模塊缸體的缸體窗口流入配流盤的低壓配流窗口，而后進(jìn)入配流副導(dǎo)流模塊的油路口并經(jīng)過回油環(huán)路回到油箱，完成配流盤的低壓油液的流出功能。

11、進(jìn)一步地，所述配流副擬實(shí)模塊的加載腔用于控制油液輸入壓力使得腔體的加載壓力對(duì)傳動(dòng)軸產(chǎn)生加載力，并且加載力與配流盤的壓緊力相等。

12、進(jìn)一步地，通過扭矩傳感器測(cè)試得到配流盤不工作時(shí)傳動(dòng)軸及其連接傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦扭矩，校準(zhǔn)配流盤工作時(shí)扭矩傳感器測(cè)到的摩擦扭矩，消除傳動(dòng)軸及其連接的傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦扭矩對(duì)配流副摩擦扭矩的影響，實(shí)現(xiàn)等效原位測(cè)試摩擦扭矩的校準(zhǔn)。

13、進(jìn)一步地，所述配流副擬實(shí)模塊的加載腔進(jìn)油口將油液輸入且充滿配流副擬實(shí)模塊中，用來(lái)模擬配流副在液壓馬達(dá)中的原位工作環(huán)境。

14、另一方面，本發(fā)明還提供了一種內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副界面摩擦特性的原位測(cè)試方法，該方法包括以下步驟：

15、（1）按照配流副擬實(shí)模塊的裝配順序，將被測(cè)配流盤和對(duì)應(yīng)的缸體安裝在配流副擬實(shí)模塊的對(duì)應(yīng)位置，同時(shí)調(diào)整配流盤和缸體的初始配合間隙；

16、（2）配流副擬實(shí)模塊裝配完成后將其傳動(dòng)軸通過聯(lián)軸器與扭矩傳感器連接，待完全安裝后，將配流副擬實(shí)模塊與試驗(yàn)臺(tái)臺(tái)架通過螺栓安裝固連；

17、（3）將配流副擬實(shí)模塊的加載腔進(jìn)油口、配流副高壓進(jìn)油口、配流副擬實(shí)模塊的加載腔回油口、配流副加載回路油口和配流副低壓回油口分別與液壓系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)油口連接，同時(shí)將配流副泄漏口壓溫傳感器、配流副高壓口壓溫傳感器、配流副加載回路壓溫傳感器和配流副低壓口壓溫傳感器的傳感器安裝在對(duì)應(yīng)的位置；

18、（4）安裝完成后，開啟液壓系統(tǒng)，通過配流副擬實(shí)模塊的加載腔進(jìn)油口將配流副擬實(shí)模塊的加載腔充滿油液，配流副擬實(shí)模塊的加載腔充滿油液后配流副擬實(shí)模塊的加載腔進(jìn)油口關(guān)閉且配流副擬實(shí)模塊的加載腔回油口開啟，調(diào)節(jié)配流盤的工作壓力和油液溫度；

19、（5）然后啟動(dòng)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而改變控制缸體的工作轉(zhuǎn)速；

20、（6）通過上述步驟（1）-步驟（5）的測(cè)試過程，通過調(diào)節(jié)工作壓力和工作轉(zhuǎn)速，測(cè)試當(dāng)前配流盤在不同工況下的配流副的摩擦特性；

21、（7）上述工況測(cè)試完成后，切換液壓系統(tǒng)，將配流副高壓進(jìn)油口關(guān)閉，使得當(dāng)前配流盤處于非配流工作狀態(tài)，開啟配流副加載回路油口，根據(jù)配流盤壓緊力調(diào)節(jié)加載回路的油液壓力，使其和配流盤的剩余壓緊力保持一致，測(cè)試得到傳動(dòng)軸及其傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦扭矩，通過與步驟（6）中測(cè)試得到的摩擦扭矩相減即可得到配流副的摩擦扭矩；

22、（8）待上述測(cè)試完成后，拆出被測(cè)配流盤，通過顯微鏡觀察試驗(yàn)后的配流副的磨損狀態(tài)。

23、本發(fā)明的有益結(jié)果是：

24、1、本發(fā)明提出的一種內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副界面摩擦特性的原位測(cè)試裝置與方法，通過配流副導(dǎo)流模塊和配流副擬實(shí)模塊的設(shè)計(jì)，能夠真實(shí)的還原液壓馬達(dá)中配流副的高低壓配流功能和模擬配流盤與缸體的界面的磨損狀態(tài)，使得配流副的界面摩擦特性與原位測(cè)量結(jié)果一致。

25、2、本發(fā)明提出的內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副測(cè)試裝置與內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)相比，零部件數(shù)量較少且可靠性高，尤其在研究耐久工況下不同配流副界面的摩擦特性時(shí)，本發(fā)明的測(cè)試裝置僅需更換不同配流盤。然而，使用液壓馬達(dá)整機(jī)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不僅需要更換不同配流盤，而且其內(nèi)部的滾柱、柱塞等零部件更易磨損且需要經(jīng)常拆換，測(cè)試成本高且裝配周期長(zhǎng)。

26、3、本發(fā)明提出的內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流副測(cè)試裝置，由于配流副擬實(shí)模塊是可更換并且安裝拆卸方便，可以通過更換配流副擬實(shí)測(cè)試模塊實(shí)現(xiàn)多種形式配流副的綜合性能測(cè)試，對(duì)于內(nèi)曲線徑向柱塞液壓馬達(dá)配流盤的綜合性能測(cè)試具有通用性和普適性。