一种高压高速轴向柱塞泵柱塞副四轴力测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压元件技术领域，尤其涉及一种高压高速轴向柱塞栗柱塞副四轴力测试装置。
【背景技术】
[0002]轴向柱塞栗是流体传动与控制学科领域最为重要的动力元件之一，在各行各业都得到了广泛和深入的应用，随着工业技术的不断发展，各应用领域对轴向柱塞栗提出了更高工作转速、更高工作压力、更宽高效区的迫切需求。柱塞副是轴向柱塞栗实现吸排油功能的核心摩擦副，柱塞副的摩擦润滑性能、承载性能对轴向柱塞栗的高速化、高压化、高效率性能具有决定性影响。柱塞副的摩擦润滑性能主要体现在柱塞轴向方向(z轴方向)由于往复运动产生的摩擦力、圆周方向由于斜盘/滑靴相对运动导致的柱塞自旋所产生的周向摩擦扭矩，其承载性能主要体现在柱塞侧向方向(X轴方向和y轴方向)上需要支撑的巨大侧向力作用。目前对柱塞副处作用力进行测试的试验装置主要有以下几种:
[0003]1、基于曲柄连杆机构驱动的测试装置。在该类试验装置中，柱塞腔体固定在机架上，通过曲柄连杆机构驱动柱塞实现在柱塞腔内的往复运动，从而近似模拟栗内柱塞副的动力学行为。德国亚琛工业大学开发过这样的一种试验装置。由于该试验装置未考虑斜盘/滑靴这对摩擦副的影响，因此与实际工况下真实栗内柱塞副动力学行为还是有比较大的差距，该装置所能允许的最大转速及最高压力也远低于栗的额定值，且仅能测试柱塞轴向方向的摩擦力。
[0004]2、基于模型栗思想的测试装置。浙江大学开发过一种此类试验装置。该实验装置在基本不改变轴向柱塞栗结构的情况下对栗内柱塞副摩擦力进行测量，非常接近于真实工况。但是该类试验装置的缺点是结构复杂、装配极其困难，柱塞副被试件可更换性差，而且非常容易使线受到损坏，同时为实现测得的信号由高速旋转的缸体传输到固定设备中去，须采用无线遥测技术，因此造成试验装置总体造价昂贵，该试验装置所能允许的最大转速及压力为栗的额定值。
[0005]3、基于旋转斜盘驱动的测试装置。该类试验装置基于斜盘/滑靴相对运动思想，通过旋转运动的斜盘驱动柱塞，实现柱塞在柱塞腔内的往复运动，逼近于真实栗内柱塞副的动力学行为。德国亚琛工业大学、美国普渡大学、日本东京工业大学及国内哈尔滨工业大学都基于此思想设计过此类试验装置，其中亚琛工业大学和东京工业大学开发的试验装置仅能测试柱塞副轴向方向的摩擦力、普渡大学开发的试验装置虽然通过采用无线遥测技术，可以实现柱塞副X、y和z轴三个方向的作用力测量，但造价昂贵、成本极高，哈尔滨工业大学开发的此种试验装置，将贴片式应变片传感器安装在柱塞副接触位置以测量应力情况，再通过计算分析得到柱塞副z轴方向的摩擦力及X、y轴方向的侧向力，非直接测量得至IJ，该方式也容易受到支座安装力的干扰。现有的这些试验装置所能允许的最高转速及压力都低于栗的额定值。
[0006]面向轴向柱塞栗向高压化、高速化、高效率性能方向发展的迫切需求，亟需开发一种高转速、高压力的柱塞副测试试验装置，该装置需能完成柱塞副在X、y、Z轴方向的作用力及z轴方向的扭矩的测量，能完成对工作转速及柱塞腔里油液压力的测量，且柱塞副被测件要具有易更换性，以支撑高润滑性能及高承载性能的柱塞副结构研究工作。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高压高速轴向柱塞栗柱塞副四轴力测试装置，该装置允许工作转速和允许压力远大于目前工业栗普遍的额定转速与额定压力，可同时完成对柱塞副在x、y、z轴方向的作用力及z轴方向的扭矩的测量，以及工作转速和柱塞腔内油液压力的测量，且零部件具有易更换性。
[0008]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下:一种高压高速轴向柱塞栗柱塞副四轴力测试装置，它包括:传动部分、支撑部分、被测柱塞副部分、辅助柱塞副部分、壳体上盖、压力传感器、四通接头、壳体、液位开关、温度传感器、空气滤清器、泄油截止阀、栗站、数据采集卡和工控机；其中，传动部分安装在壳体上；被测柱塞副部分与四通接头的第一通位相连，辅助柱塞副部分与四通接头的第二通位相连；压力传感器与四通接头的第三通位相连；四通接头的第四通位与栗站相连；在壳体上盖上安装温度传感器、液位开关和空气滤清器，壳体上盖与壳体固定连接；壳体的底部安装泄油截止阀，泄油截止阀与壳体内腔相连；压力传感器和温度传感器均与数据采集卡相连，数据采集卡与工控机相连；液位开关的输出信号线与泄油截止阀的输入信号线相连；
[0009]所述传动部分包括:液压马达、马达底座、联轴器、斜盘轴、轴承端盖、单列角接触球轴承、双列角接触球轴承、大轴承套、小轴承套；其中，所述液压马达安装在马达底座上，马达底座固定连接在壳体上，液压马达通过联轴器将动力传递给斜盘轴；斜盘轴穿设在双列角接触球轴承和单列角接触球轴承上，双列角接触球轴承和单列角接触球轴承之间设置小轴承套；双列角接触球轴承和单列角接触球轴承通过大轴承套安装在壳体上；轴承端盖固定连接在壳体上；
[0010]所述支撑部分包括:滑靴压板、被测滑靴、弹簧座、压缩弹簧、预紧柱塞、柱塞底座、预紧柱塞压板和辅助滑靴；其中，预紧柱塞的一端为球头，另一端为圆柱体，其中心轴线处开有通孔；预紧柱塞安装在柱塞底座的缸孔内，柱塞底座固定连接在壳体上；预紧柱塞的球头一端穿过预紧柱塞压板与滑靴压板铰接；预紧柱塞压板为分体式结构，由上压板及下压板组成，并依次与滑靴压板固定连接，用于防止预紧柱塞的球头脱离滑靴压板；所述滑靴压板两端开有两个腰型通孔，两孔分别套压在被测滑靴和辅助滑靴上；预紧柱塞底部与弹簧座之间设置压缩弹簧；所述弹簧座具有外螺纹，通过控制弹簧座拧入缸孔内深度实现对压缩弹簧预紧力进行调节；
[0011]所述被测柱塞副部分包括由被测柱塞和被测柱塞铜套构成的被测柱塞副、缸体、引油柱塞、O形密封圈、四轴力传感器、四轴力传感器螺钉、进油端盖、引油柱塞套和引油柱塞压板；其中，被测柱塞安装在嵌套于缸体缸孔内的被测柱塞铜套内，被测柱塞的球头一端则与被测滑靴铰接；缸体含有中心通孔，底部带有一圆形底盘，缸体固定连接在四轴力传感器上，四轴力传感器固定连接在进油端盖上，进油端盖固定连接在壳体上；引油柱塞套和引油柱塞压板依次嵌套在进油端盖内，并均与进油端盖固定连接；进油端盖一端沿径向开有一引油孔，在相应位置壳体处也开有一引油孔，通过引油孔将进油端盖内腔与壳体内腔相连通；引油柱塞为空心管结构，其两端分别为一大一小的球头形状；引油柱塞穿设在缸体的缸孔、四轴力传感器的中心通孔、引油柱塞套和引油柱塞压板上；引油柱塞的小尺寸球头端安装在缸体的缸孔内，引油柱塞的大尺寸球头端安装在引油柱塞套的球窝内；引油柱塞的大尺寸球头端、引油柱塞压板和引油柱塞套的球窝构成一个球铰链；引油柱塞小尺寸球头处安装有O形密封圈；
[0012]所述辅助柱塞副部分包括由辅助柱塞和辅助柱塞铜套构成的辅助柱塞副、外连接管、内连接管、柱塞底座；其中，辅助柱塞安装在嵌套于柱塞底座孔内的辅助柱塞铜套内，辅助柱塞球头端与辅助滑靴铰接；内连接管的一端与柱塞底座孔相连，另一端与壳体进出油孔相连；外连接管的一端与壳体进