專利名稱：一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸向柱塞泵的關(guān)鍵摩擦副的油膜粘性摩擦力測量裝置，尤 其是涉及一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置。
背景技術(shù)：
軸向柱塞泵/馬達(dá)是液壓領(lǐng)域中最為重要的動力元件之一，其柱塞副是柱塞 往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生吸油和壓油的工作區(qū)。柱塞副的油膜的摩擦與潤滑性能直接決定 了柱塞泵的性能。但是由于柱塞腔所在的缸體的空間狹小，而且柱塞副的油膜 粘性摩擦存在著柱塞軸向、周向兩個方向，油膜的粘性摩擦需要一個特殊結(jié)構(gòu) 來感應(yīng)各個方向的力。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法主要是以下幾種方法-
1、 靜態(tài)單柱塞結(jié)構(gòu)。就是單獨(dú)加工一個單個柱塞腔體，靜態(tài)的安裝在實(shí)驗(yàn) 臺架上，柱塞在柱塞腔內(nèi)某一狀態(tài)下油液通過的狀態(tài)可以檢測出來進(jìn)行研究。 浙江工業(yè)大學(xué)和美國的密蘇里哥倫比亞大學(xué)都建設(shè)這樣的實(shí)驗(yàn)裝置。這樣的裝 置和實(shí)際的柱塞泵內(nèi)的結(jié)構(gòu)相差很大，基本上不能實(shí)現(xiàn)柱塞泵的功能，只是對 單個部件進(jìn)行定性的研究。局限性比較大。
2、 半動態(tài)單柱塞結(jié)構(gòu)。仍然單獨(dú)加工一個柱塞腔體固定在機(jī)架上，通過曲 柄連桿等機(jī)構(gòu)帶動柱塞可以在柱塞腔體內(nèi)滑動，從而實(shí)現(xiàn)柱塞的往復(fù)運(yùn)動來模 擬柱塞工作時的情況。德國的亞琛工業(yè)大學(xué)開發(fā)過這樣的一種實(shí)驗(yàn)裝置。但是 由于只是單個柱塞的工作，而且沒有柱塞的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，因此和實(shí)際柱塞泵馬達(dá) 的工作還是有一定的差距。
3、 近似動態(tài)的單柱塞結(jié)構(gòu)，基于模型泵的思想，采用單個柱塞，單個柱塞 固定，斜盤旋轉(zhuǎn)從而帶動柱塞在柱塞腔體中滑動，而且通過斜盤的摩擦力把柱 塞的轉(zhuǎn)動效應(yīng)加入，因此工況更加接近現(xiàn)實(shí)。美國的普渡大學(xué)開發(fā)了這樣的實(shí) 驗(yàn)臺。但是該實(shí)驗(yàn)裝置仍然由于沒能考慮柱塞之間的相互擾動以及配流結(jié)構(gòu)而 存在一定的局限性。
隨著微型傳感器技術(shù)的發(fā)展，基于模型泵的思想，在基本不改變柱塞泵結(jié) 構(gòu)的情況下對柱塞泵的柱塞副油膜進(jìn)行摩擦力測試的技術(shù)發(fā)展，迫切需要開發(fā) 一種新型的測試裝置，使得能夠?qū)τ谥庇湍さ哪﹂吡θ轿贿M(jìn)行測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置，使得柱塞襯套由靜壓支承而浮動從而可以感應(yīng)來自油膜的各個方向的粘性摩擦力，并且設(shè) 計(jì)了三維力傳感器的感應(yīng)裝置，利用柱塞腔之間的空隙，實(shí)現(xiàn)對其摩擦力進(jìn)行 測量，并保證柱塞泵的原有工作結(jié)構(gòu)和功能不改變。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
包括缸體、感應(yīng)觸桿、連接連桿、傳感器線纜、摩擦力傳感器、柱塞襯套、 彈簧卡圈、導(dǎo)流桿件和單向閥；在缸體的一個柱塞腔里，通過彈簧卡圈把導(dǎo)流 桿和柱塞襯套聯(lián)系在一起組成由靜壓支承的浮動襯套組件，其中導(dǎo)流桿和柱塞 腔過盈配合，柱塞襯套和彈簧卡圈一起相對導(dǎo)流桿浮動，用固定螺帽固定在連 接連桿一端上的感應(yīng)觸桿的球頭伸入柱塞襯套的感應(yīng)孔內(nèi)來感應(yīng)粘性摩擦力， 連接連桿的另一端同時被緊固螺釘固定在摩擦力傳感器上，摩擦力傳感器安裝 在缸體上開設(shè)的安裝槽內(nèi)，引自多個安裝有單向閥(的柱塞腔的油液把高壓油 支撐在柱塞襯套的支撐槽內(nèi)。
所述缸體1配流端面外表面為平面或凹球面。
所述摩擦力傳感器為三維力、二維力、 一維力傳感器，所述感應(yīng)觸桿為三 維力、二維力、 一維力感應(yīng)觸桿。
所述柱塞襯套有多個靜壓支承窗口 ，由缸體上的柱塞腔引出的高壓油來支 承柱塞襯套。
所述缸體上的柱塞腔的個數(shù)為1 11個。
本發(fā)明具有的有益的效果是
通過本發(fā)明的缸體，在基本不改變柱塞泵結(jié)構(gòu)的情況下對柱塞泵的柱塞副 的油膜的各個方向的粘性摩擦力進(jìn)行測量。本發(fā)明是隨著人們對柱塞泵馬達(dá)的 研究的深入而產(chǎn)生的，使人們對柱塞泵馬達(dá)柱塞副的摩擦和潤滑研究能夠更進(jìn) 一步，使得在柱塞泵馬達(dá)可以模擬實(shí)際工況條件進(jìn)行柱塞副摩擦力的性能測試。 本發(fā)明全部采用機(jī)械原理設(shè)計(jì)，性能可靠；整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)與應(yīng)用， 使得結(jié)構(gòu)緊湊，體積縮小。


圖1是柱塞副摩擦力測試裝置安裝總圖。
圖2是柱塞副摩擦力測試裝置剖視圖。
圖3是柱塞副摩擦力測試裝置測試感應(yīng)部件組裝圖。
圖4是柱塞副摩擦力測試裝置靜壓支承供油回路示意圖。
圖5是柱塞副摩擦力測試裝置浮動襯套三槽供油結(jié)構(gòu)圖。
圖中l(wèi).缸體，2.感應(yīng)觸桿，3.連接連桿，4.緊固螺釘，5.傳感器線纜，6.摩擦力傳感器，7.固定螺帽，8.柱塞襯套，9.彈簧卡圈，IO.導(dǎo)流桿件，11.單向閥。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖l、圖2、圖3所示，本發(fā)明包括缸體l、感應(yīng)觸桿2、連接連桿3、緊 固螺釘4、傳感器線纜5、摩擦力傳感器6、固定螺帽7、柱塞襯套8、彈簧卡圈 9、導(dǎo)流桿件IO和單向閥11;在缸體l的柱塞腔里，通過彈簧卡圈9把導(dǎo)流桿 10和柱塞襯套8聯(lián)系在一起組成由靜壓支承的浮動襯套組件，該浮動襯套組件 中的導(dǎo)流桿10和柱塞腔后端過盈配合，柱塞襯套8和彈簧卡圈9可以相對導(dǎo)流 桿10浮動，而且彈簧卡圈9和導(dǎo)流桿10的凸臺用來相互限制浮動最大位移。 因此浮動的柱塞襯套8可以被油液的軸向和徑向的粘性摩擦力驅(qū)動進(jìn)行浮動， 因此可以感應(yīng)柱塞運(yùn)動時和油液產(chǎn)生的軸向和徑向粘性摩擦力，用固定螺帽7 固定在連接連桿3上的感應(yīng)觸桿2的球頭伸入柱塞襯套8的感應(yīng)孔內(nèi)來感應(yīng)粘 性摩擦力，連接連桿3同時被緊定螺釘4固定在摩擦力傳感器6上，摩擦力可 以把來自多個方向的粘性摩擦力信號由導(dǎo)線從缸體1的線槽中引出。摩擦力傳 感器6和連接連桿3由緊定螺釘4固定在缸體1上兩個柱塞腔之間開設(shè)的安裝 槽內(nèi)。如圖4所示，引自多個安裝有單向閥ll的柱塞腔的油液把高壓油支撐在 柱塞襯套8的支撐槽內(nèi)。
為了保證柱塞襯套8能夠在缸體1的柱塞腔內(nèi)位于正中心的位置，在柱塞 襯套8上開設(shè)有多個靜壓支撐槽，引自多個不同的柱塞腔的油液被傳輸?shù)礁鱾€ 靜壓槽中，因?yàn)槊總€柱塞腔內(nèi)的油液壓力高、低交替變化，因此引自多個不同 相位的柱塞腔的油液，保證至少有一個柱塞腔的油液是高壓的，再通過單向閥 把高壓柱塞腔的油液引入柱塞襯套8的靜壓支撐槽內(nèi)，從而使得柱塞襯套8用 高壓油液強(qiáng)制對心，使得柱塞襯套8處于浮動狀態(tài)，能夠敏感的感受來自柱塞 腔內(nèi)油液粘性摩擦力的變化。
所述缸體1配流端面外表面為平面或凹球面。
所述摩擦力傳感器6為三維力、二維力、 一維力傳感器；所述感應(yīng)觸桿2 為三維力、二維力、 一維力感應(yīng)觸桿。
所述柱塞襯套8有多個靜壓支承窗口，由缸體1上的柱塞腔引出的高壓油 來支承柱塞襯套。
所述缸體上的柱塞腔的個數(shù)為1 11個。
如圖2、圖3、圖4所示，在缸體的柱塞腔里，通過彈簧卡圈把導(dǎo)流桿和柱 塞襯套聯(lián)系在一起組成由靜壓支承的浮動襯套組件，該浮動襯套組件中的導(dǎo)流桿和柱塞腔后端過盈配合，柱塞襯套和彈簧卡圈可以相對導(dǎo)流桿浮動，而且彈 簧卡圈和導(dǎo)流桿的凸臺用來相互限制浮動最大位移。因此浮動的柱塞襯套可以 被油液的軸向和徑向的粘性摩擦力驅(qū)動進(jìn)行浮動，柱塞襯套可以感應(yīng)柱塞運(yùn)動 時和油液產(chǎn)生的軸向和徑向粘性摩擦力，用固定螺帽固定在連接連桿上的感應(yīng) 觸桿的球頭伸入柱塞襯套的感應(yīng)孔內(nèi)來感應(yīng)粘性摩擦力，連接連桿同時被緊定 螺釘固定在摩擦力傳感器上，摩擦力可以把來自多個方向的粘性摩擦力信號由 導(dǎo)線從缸體的線槽中引出。如圖1所示，摩擦力傳感器和連接連桿由緊定螺釘 固定在缸體上兩個柱塞腔之間開設(shè)的安裝槽內(nèi)，該槽合理利用了柱塞腔之間的
有效空間，因此保證該測試能搞在不改變柱塞泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行在線測量。圖3是 整個測量結(jié)構(gòu)的三維模型組裝圖，設(shè)計(jì)了剛性足夠的連接連桿保證感應(yīng)觸頭感 應(yīng)的力可以準(zhǔn)確的傳遞到傳感器。而且整個連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙的利用了兩個缸 體上兩個柱塞腔間的扇形間隙，使得結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定可靠。可以整體安裝在缸 體上的有效空間內(nèi)，安裝后的效果如圖1所示，。
如圖5(a)、圖5(b)所示，為了保證柱塞襯套能夠在缸體的柱塞腔內(nèi)位于正中 心的位置，在柱塞襯套上開設(shè)有多個靜壓支撐槽，引入高壓油可以支承柱塞襯 套處于浮動狀態(tài)。如圖4所示，引自多個不同的柱塞腔的油液被傳輸?shù)礁鱾€靜 壓槽中，因?yàn)槊總€柱塞腔內(nèi)的油液壓力高、低交替變化，因此引自多個不同相 位的柱塞腔的油液，保證至少有一個柱塞腔的油液是高壓的，再通過單向閥把 高壓柱塞腔的油液引入柱塞襯套的靜壓支撐槽內(nèi)，從而使得柱塞襯套用高壓油 液強(qiáng)制對心，使得柱塞襯套處于浮動狀態(tài)，能夠敏感的感受來自柱塞腔內(nèi)油液 粘性摩擦力的變化。
權(quán)利要求
1、一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置，其特征在于包括缸體(1)、感應(yīng)觸桿(2)、連接連桿(3)、傳感器線纜(5)、摩擦力傳感器(6)、柱塞襯套(8)、彈簧卡圈(9)、導(dǎo)流桿件(10)和單向閥(11)；在缸體(1)的一個柱塞腔里，通過彈簧卡圈(9)把導(dǎo)流桿(10)和柱塞襯套(8)聯(lián)系在一起組成由靜壓支承的浮動襯套組件，其中導(dǎo)流桿(10)和柱塞腔過盈配合，柱塞襯套(8)和彈簧卡圈(9)一起相對導(dǎo)流桿浮動，用固定螺帽(7)固定在連接連桿(3)一端上的感應(yīng)觸桿(2)的球頭伸入柱塞襯套(8)的感應(yīng)孔內(nèi)來感應(yīng)粘性摩擦力，連接連桿(3)的另一端同時被緊固螺釘(4)固定在摩擦力傳感器(6)上，摩擦力傳感器(6)安裝在缸體(1)上開設(shè)的安裝槽內(nèi)，引自多個安裝有單向閥(11)的柱塞腔的油液把高壓油支撐在柱塞襯套(8)的支撐槽內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置，其特征在 于所述缸體(1)配流端面外表面為平面或凹球面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置，其特征在 于所述摩擦力傳感器(6)為三維力、二維力、 一維力傳感器，所述感應(yīng)觸桿(2)為三維力、二維力、 一維力感應(yīng)觸桿。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置，其特征在 于所述柱塞襯套(8)有多個靜壓支承窗口，由缸體(1)上的柱塞腔引出的 高壓油來支承柱塞襯套。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置，其特征在 于所述缸體上的柱塞腔的個數(shù)為1 11個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柱塞泵柱塞副油膜粘性摩擦力測量裝置。包括缸體、感應(yīng)觸桿、連接連桿、緊固螺釘、傳感器線纜、摩擦力傳感器、固定螺帽、柱塞襯套、彈簧卡圈、導(dǎo)流桿件和單向閥組件。通過彈簧卡圈把導(dǎo)流桿和襯套聯(lián)系在一起組成由靜壓支承的浮動的襯套組件，通過感應(yīng)觸桿將油膜的三維方向的粘性力感應(yīng)并通過剛性較大的連接連桿傳遞到摩擦力傳感器，摩擦力傳感器的線纜通過缸體上的線槽引至缸體中心部位，通過柱塞泵的主軸傳出。此種結(jié)構(gòu)合理利用了缸體上柱塞腔之間的空隙部位，使得體積相對較大的摩擦力傳感器有了足夠的安裝空間，結(jié)構(gòu)可靠、穩(wěn)定，性能可靠；整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)與應(yīng)用，使得結(jié)構(gòu)緊湊，體積縮小。
文檔編號G01L9/00GK101413838SQ200810162050
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者斌 張, 兵 徐, 楊華勇, 馬吉恩 申請人:浙江大學(xué)