一種高壓高速軸向柱塞泵柱塞副四軸力測試裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓元件技術領域，尤其涉及一種高壓高速軸向柱塞栗柱塞副四軸力測試裝置。
【背景技術】
[0002]軸向柱塞栗是流體傳動與控制學科領域最為重要的動力元件之一，在各行各業(yè)都得到了廣泛和深入的應用，隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，各應用領域對軸向柱塞栗提出了更高工作轉速、更高工作壓力、更寬高效區(qū)的迫切需求。柱塞副是軸向柱塞栗實現吸排油功能的核心摩擦副，柱塞副的摩擦潤滑性能、承載性能對軸向柱塞栗的高速化、高壓化、高效率性能具有決定性影響。柱塞副的摩擦潤滑性能主要體現在柱塞軸向方向(z軸方向)由于往復運動產生的摩擦力、圓周方向由于斜盤/滑靴相對運動導致的柱塞自旋所產生的周向摩擦扭矩，其承載性能主要體現在柱塞側向方向(X軸方向和y軸方向)上需要支撐的巨大側向力作用。目前對柱塞副處作用力進行測試的試驗裝置主要有以下幾種:
[0003]1、基于曲柄連桿機構驅動的測試裝置。在該類試驗裝置中，柱塞腔體固定在機架上，通過曲柄連桿機構驅動柱塞實現在柱塞腔內的往復運動，從而近似模擬栗內柱塞副的動力學行為。德國亞琛工業(yè)大學開發(fā)過這樣的一種試驗裝置。由于該試驗裝置未考慮斜盤/滑靴這對摩擦副的影響，因此與實際工況下真實栗內柱塞副動力學行為還是有比較大的差距，該裝置所能允許的最大轉速及最高壓力也遠低于栗的額定值，且僅能測試柱塞軸向方向的摩擦力。
[0004]2、基于模型栗思想的測試裝置。浙江大學開發(fā)過一種此類試驗裝置。該實驗裝置在基本不改變軸向柱塞栗結構的情況下對栗內柱塞副摩擦力進行測量，非常接近于真實工況。但是該類試驗裝置的缺點是結構復雜、裝配極其困難，柱塞副被試件可更換性差，而且非常容易使線受到損壞，同時為實現測得的信號由高速旋轉的缸體傳輸到固定設備中去，須采用無線遙測技術，因此造成試驗裝置總體造價昂貴，該試驗裝置所能允許的最大轉速及壓力為栗的額定值。
[0005]3、基于旋轉斜盤驅動的測試裝置。該類試驗裝置基于斜盤/滑靴相對運動思想，通過旋轉運動的斜盤驅動柱塞，實現柱塞在柱塞腔內的往復運動，逼近于真實栗內柱塞副的動力學行為。德國亞琛工業(yè)大學、美國普渡大學、日本東京工業(yè)大學及國內哈爾濱工業(yè)大學都基于此思想設計過此類試驗裝置，其中亞琛工業(yè)大學和東京工業(yè)大學開發(fā)的試驗裝置僅能測試柱塞副軸向方向的摩擦力、普渡大學開發(fā)的試驗裝置雖然通過采用無線遙測技術，可以實現柱塞副X、y和z軸三個方向的作用力測量，但造價昂貴、成本極高，哈爾濱工業(yè)大學開發(fā)的此種試驗裝置，將貼片式應變片傳感器安裝在柱塞副接觸位置以測量應力情況，再通過計算分析得到柱塞副z軸方向的摩擦力及X、y軸方向的側向力，非直接測量得至IJ，該方式也容易受到支座安裝力的干擾?，F有的這些試驗裝置所能允許的最高轉速及壓力都低于栗的額定值。
[0006]面向軸向柱塞栗向高壓化、高速化、高效率性能方向發(fā)展的迫切需求，亟需開發(fā)一種高轉速、高壓力的柱塞副測試試驗裝置，該裝置需能完成柱塞副在X、y、Z軸方向的作用力及z軸方向的扭矩的測量，能完成對工作轉速及柱塞腔里油液壓力的測量，且柱塞副被測件要具有易更換性，以支撐高潤滑性能及高承載性能的柱塞副結構研究工作。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足，提供一種高壓高速軸向柱塞栗柱塞副四軸力測試裝置，該裝置允許工作轉速和允許壓力遠大于目前工業(yè)栗普遍的額定轉速與額定壓力，可同時完成對柱塞副在x、y、z軸方向的作用力及z軸方向的扭矩的測量，以及工作轉速和柱塞腔內油液壓力的測量，且零部件具有易更換性。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案如下:一種高壓高速軸向柱塞栗柱塞副四軸力測試裝置，它包括:傳動部分、支撐部分、被測柱塞副部分、輔助柱塞副部分、殼體上蓋、壓力傳感器、四通接頭、殼體、液位開關、溫度傳感器、空氣濾清器、泄油截止閥、栗站、數據采集卡和工控機；其中，傳動部分安裝在殼體上；被測柱塞副部分與四通接頭的第一通位相連，輔助柱塞副部分與四通接頭的第二通位相連；壓力傳感器與四通接頭的第三通位相連；四通接頭的第四通位與栗站相連；在殼體上蓋上安裝溫度傳感器、液位開關和空氣濾清器，殼體上蓋與殼體固定連接；殼體的底部安裝泄油截止閥，泄油截止閥與殼體內腔相連；壓力傳感器和溫度傳感器均與數據采集卡相連，數據采集卡與工控機相連；液位開關的輸出信號線與泄油截止閥的輸入信號線相連；
[0009]所述傳動部分包括:液壓馬達、馬達底座、聯(lián)軸器、斜盤軸、軸承端蓋、單列角接觸球軸承、雙列角接觸球軸承、大軸承套、小軸承套；其中，所述液壓馬達安裝在馬達底座上，馬達底座固定連接在殼體上，液壓馬達通過聯(lián)軸器將動力傳遞給斜盤軸；斜盤軸穿設在雙列角接觸球軸承和單列角接觸球軸承上，雙列角接觸球軸承和單列角接觸球軸承之間設置小軸承套；雙列角接觸球軸承和單列角接觸球軸承通過大軸承套安裝在殼體上；軸承端蓋固定連接在殼體上；
[0010]所述支撐部分包括:滑靴壓板、被測滑靴、彈簧座、壓縮彈簧、預緊柱塞、柱塞底座、預緊柱塞壓板和輔助滑靴；其中，預緊柱塞的一端為球頭，另一端為圓柱體，其中心軸線處開有通孔；預緊柱塞安裝在柱塞底座的缸孔內，柱塞底座固定連接在殼體上；預緊柱塞的球頭一端穿過預緊柱塞壓板與滑靴壓板鉸接；預緊柱塞壓板為分體式結構，由上壓板及下壓板組成，并依次與滑靴壓板固定連接，用于防止預緊柱塞的球頭脫離滑靴壓板；所述滑靴壓板兩端開有兩個腰型通孔，兩孔分別套壓在被測滑靴和輔助滑靴上；預緊柱塞底部與彈簧座之間設置壓縮彈簧；所述彈簧座具有外螺紋，通過控制彈簧座擰入缸孔內深度實現對壓縮彈簧預緊力進行調節(jié)；
[0011]所述被測柱塞副部分包括由被測柱塞和被測柱塞銅套構成的被測柱塞副、缸體、引油柱塞、O形密封圈、四軸力傳感器、四軸力傳感器螺釘、進油端蓋、引油柱塞套和引油柱塞壓板；其中，被測柱塞安裝在嵌套于缸體缸孔內的被測柱塞銅套內，被測柱塞的球頭一端則與被測滑靴鉸接；缸體含有中心通孔，底部帶有一圓形底盤，缸體固定連接在四軸力傳感器上，四軸力傳感器固定連接在進油端蓋上，進油端蓋固定連接在殼體上；引油柱塞套和引油柱塞壓板依次嵌套在進油端蓋內，并均與進油端蓋固定連接；進油端蓋一端沿徑向開有一引油孔，在相應位置殼體處也開有一引油孔，通過引油孔將進油端蓋內腔與殼體內腔相連通；引油柱塞為空心管結構，其兩端分別為一大一小的球頭形狀；引油柱塞穿設在缸體的缸孔、四軸力傳感器的中心通孔、引油柱塞套和引油柱塞壓板上；引油柱塞的小尺寸球頭端安裝在缸體的缸孔內，引油柱塞的大尺寸球頭端安裝在引油柱塞套的球窩內；引油柱塞的大尺寸球頭端、引油柱塞壓板和引油柱塞套的球窩構成一個球鉸鏈；引油柱塞小尺寸球頭處安裝有O形密封圈；
[0012]所述輔助柱塞副部分包括由輔助柱塞和輔助柱塞銅套構成的輔助柱塞副、外連接管、內連接管、柱塞底座；其中，輔助柱塞安裝在嵌套于柱塞底座孔內的輔助柱塞銅套內，輔助柱塞球頭端與輔助滑靴鉸接；內連接管的一端與柱塞底座孔相連，另一端與殼體進出油孔相連；外連接管的一端與殼體進