[发明专利]轴向柱塞泵织构化滑靴副油膜厚度测试装置

说明书

本发明涉及轴向柱塞泵织构化滑靴副油膜厚度测试装置，其数据采集系统以及测试平台；所述测试平台包括底座、设置在底座上的端盖、设置在底座与端盖之间的内腔、竖直活动设置在所述内腔中的织构化滑靴、竖直设置在所述内腔中的驱动轴、带动驱动轴旋转的电动机。通过电涡流传感器可采集到加载后织构化滑靴与斜盘之间润滑油膜形成的微小位移，分析可得油膜的厚度信息，进而判断织构化滑靴与斜盘所处的润滑状态。它解决了现有技术中采用模拟装置无法模拟实际测试柱塞泵中倾覆状态下织构化滑靴底面油膜厚度的性能参数，测试结果存在误差的问题。

技术领域

本发明涉及轴向柱塞泵织构化滑靴副油膜厚度测试装置。

背景技术

轴向柱塞泵作为液压系统的核心动力元件之一，因其具有结构紧凑、单位体积输出功率大、额定压力高、流量大等诸多优势，在各种机械装备中得到广泛的应用。滑靴副作为轴向柱塞泵的关键摩擦副之一，是决定轴向柱塞泵使用寿命和效率的主要因素。研究高速重载工况下滑靴副的润滑机理对于分析整个轴向柱塞泵的可靠性、运转精度、寿命等至关重要。轴向柱塞泵的能量损失来源于摩擦副，而滑靴副因磨损导致的机械零部件失效大约占40%以上。传统控制摩擦的方法是：润滑油的选择、摩擦副材料的配对以及表面涂层技术的应用。

目前，大多数学者对织构化滑靴副润滑特性研究范围仍局限于采用数值模拟的方法，这种方法的缺点是只能以理论公式为依据，没有实际的实验验证，理论结论不具有完全的说服性，而且容易出现误差。随着高精度油膜厚度位移传感器等测试手段的引入，国内外研究人员提出了许多微米级润滑油膜厚度的测量方法。在实际工况下，由于滑靴与斜盘间的油膜厚度只有几个微米，且测量区域存在高压、高温以及油液污染等恶劣环境，所以油膜厚度的测量要求比较高。为了提高油膜厚度测量的准确性和精度，国内外针对滑靴副油膜厚度测试的相关试验台展开研究，主要采用简化或改制柱塞泵的结构，仍然存在较大的局限性，主要体现在滑靴的运动状态比较复杂，很难与实际泵中滑靴的运动状况相吻合，不能真实地模拟滑靴副的润滑状态，导致滑靴副油膜厚度测试结果存在较大误差。

发明内容

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

为了实验模拟滑靴副的润滑过程，本发明采用环块与圆盘所组成的平面接触的形式，模拟滑靴与斜盘之间的油膜承载过程，能够非接触式测量出滑靴与斜盘在不同工况下的润滑油膜厚度，能够得到运转过程中整个工作区域的膜厚变化状况。

(1) 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：其包括滑靴、斜盘、驱动轴、调整平板、端盖以及底座。滑靴固定在端盖上，与调整平板相互配合，将被测织构化滑靴的试验件与调整平板连接，并通过调整螺钉固定在端盖上，四个调整螺钉成90°等分，对称分布在调整平板的两侧，斜盘与驱动轴连接，通过螺钉固定在驱动轴上，并与推力轴承紧密配合。圆锥滚子轴承与端盖孔配合，限制驱动轴的自由度，使其只能在变频电机的驱动下绕自身轴线转动，驱动轴的另一端与斜盘配合，以实现斜盘的高速旋转运动。

(2) 本测试装置中被测滑靴的密封带处设置测量孔，测量孔的直径为1-0.5mm，在测量孔处安装电涡流传感器。变频调速电机与联轴器相连接，联轴器的另一端与织构化滑靴副测试装置的驱动轴相连接，变频电机的控制线与变频电机相连接。

(3) 数据采集系统包括：3个电涡流传感器120°均匀安装在被测试滑靴上，并将传感器的数据线与数据采集卡的接触板相连，数据采集卡安装在计算机的主板上，可以实时地输出试验数据，并在计算机上显示相应的数据曲线。

1. 织构化滑靴副热力学特性测试平台用来试验研究不同工况和不同表面织构形式下滑靴副油膜厚度特性。该试验台采用环块与圆盘所组成的平面接触的形式，模拟滑靴与斜盘之间的油膜承载过程。通过电涡流传感器测量不同工况和不同表面织构形式下滑靴副的油膜厚度，并利用数据采集系统能够实时地监测油膜厚度的动态变化规律。电涡流传感器相对于滑靴的位置保持不变，能够连续测量滑靴在任意位置的油膜厚度。