阅读说明：本技术 一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置 (Hydraulic pump oil film research device of adjustable swash plate angle ) 是由 陈金华 卢岳良 沙林峰 于 2020-10-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置,是由液压油源系统、油膜副转动体传动系统和模拟大流量高载荷、变流量变载荷下液压泵真实运行环境的液压泵安装系统组成,其液压泵安装系统是主要技术特征。本发明模拟了一真实液压泵运行环境,研究验证装置与真实的液压泵一样包含有配流盘、柱塞、斜盘、转子、主轴、随动活塞等组成元件,其所使用的柱塞、斜盘、转子、主轴、随动活塞等均直接来自于真实的液压泵,斜盘角度还可通过调节螺杆调节,从而改变液压泵的流量载荷。通过对油膜副研究,可得出合力应力水平,有利于获得油膜表面强化和保护,对于更深入地研究液压泵长寿命技术具有重要意义。本发明结构科学,工艺性好,具有推广应用价值。(The invention provides a hydraulic pump oil film research device capable of adjusting an angle of a swash plate, which consists of a hydraulic oil source system, an oil film auxiliary rotor transmission system and a hydraulic pump installation system for simulating the real operation environment of a hydraulic pump under high flow, high load and variable flow and variable load. The invention simulates the running environment of a real hydraulic pump, and the research and verification device comprises the components of a valve plate, a plunger, a swash plate, a rotor, a main shaft, a follow-up piston and the like the real hydraulic pump, wherein the used plunger, swash plate, rotor, main shaft, follow-up piston and the like are directly from the real hydraulic pump, and the angle of the swash plate can be adjusted by an adjusting screw rod, so that the flow load of the hydraulic pump is changed. Through the research on the oil film pair, the resultant stress level can be obtained, which is beneficial to obtaining the surface strengthening and protection of the oil film and has important significance for further researching the long service life technology of the hydraulic pump. The invention has scientific structure, good manufacturability and popularization and application value.)

一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置

技术领域:

本发明提供一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置，属于液压传动领域。

背景技术:

液压泵是液压系统的“心脏”，其自身构成一个小型精密机械油膜系统，液压泵的磨损寿命远低于其疲劳寿命，原因在于关键油膜副的急剧磨损加快了性能衰退，制约了液压泵的寿命，随着液压泵向高速、高压、大流量的发展，开展液压泵油膜研究，对于提高液压泵寿命有着积极意义，而可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置对于开展大流量高载荷条件下的液压泵油膜研究是必不可少的。目前针对此项装置开展的研究仅有的只是采用结构简单的两个摩擦盘代替液压泵中的关键油膜副部件进行较为浅显的研究，而对于斜盘大角度甚至可调节角度下的大流量高载荷、变流量变载荷油膜研究装置为空白。

本发明提供了一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置，其模拟了一个可变载荷下真实液压泵的运行环境，对于更深入地研究液压泵长寿命技术具有重要意义。

发明内容

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[一]本发明的目的

本发明目的：提供一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置，为深入研究大流量高载荷、变流量变载荷下液压泵的长寿命技术提供重要保障。

[二]技术方案

本发明采取的技术方案：一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置，包括液压油源系统、油膜副转动体传动系统，其特征在于，还包括模拟大流量高载荷、变流量变载荷下液压泵真实运行环境的液压泵安装系统；

优选地，所述液压泵安装系统包括端盖(26)、配流盘(28)、调节螺杆(39)、第一O型密封圈(40)、第二O型密封圈(41)、第三O型密封圈(42)、调节螺杆接头(43)、并紧螺帽(44)；它们相互之间的关系是：配流盘(28)与端盖(26)贴合，第一O型密封圈(40)、第二O型密封圈(41)、第三O型密封圈(42)安装在端盖(26)上，调节螺杆接头(43)通过螺纹连接拧紧在端盖(26)上，调节螺杆(39)穿过调节螺杆接头(43)和端盖(26)，与调节螺杆接头(43)螺纹连接，并紧螺帽(44)通过螺纹连接将调节螺杆接头(43)并紧。

优选地，所述液压油源系统包括主油箱(11)、电动泵组(8)、耐压油箱(14)、第一过滤器(12)、第二过滤器(13)、加热器(6)、第一溢流阀(5)、第一冷却器(7)、出口调压模块(Ⅰ)、第一流量计(19)、第二流量计(20)、第一温度传感器(46)、第一压力传感器(45)、第二温度传感器(25)、第二压力传感器(24)、第一调压阀(4)、电磁球阀(3)、第三过滤器(1)、第二冷却器(2)；它们相互之间的关系是：主油箱(11)上设置第一冷却器(7)的一端，第一冷却器(7)的另一端通过加热器(6)与电磁球阀(3)的一端连接，电磁球阀(3)的另一端与耐压油箱(14)连接，耐压油箱(14)依次通过第二过滤器(13)、第一过滤器(12)与电动泵组(8)连接，电动泵组(8)的另一端连接主油箱(11)，第一溢流阀(5)的两端分别连接加热器(6)和第一过滤器(12)，第一调压阀(4)的两端分别连接电磁球阀(3)的两端，泄油口(T)通过第一压力传感器(45)、第一温度传感器(46)与第一流量计(19)的一端连接，第一流量计(19)的另一端通过第三过滤器(1)与第二冷却器(2)连接，第二冷却器(2)的另一端连接耐压油箱(14)，进油口(A)通过第二温度传感器(25)、第二压力传感器(24)与耐压油箱(14)连接，出油口(P)通过出口调压模块(Ⅰ)与第二流量计(20)的一端连接，第二流量计(20)的另一端与第三过滤器(1)连接；

优选地，所述主油箱(11)上设置有第三温度传感器(10)和第一液位传感器(9)；

优选地，所述耐压油箱(14)上设置有第四温度传感器(17)、第二液位传感器(16)和第三压力传感器(15)；

优选地，所述出口调压模块(Ⅰ)包括第二调压阀(21)、第二溢流阀(18)、第四压力传感器(23)、第五温度传感器(22)；它们相互之间的关系是：第二调压阀(21)的一端与第二流量计(20)连接，另一端通过第五温度传感器(22)、第四压力传感器(23)与出油口(P)连接，第二溢流阀(18)的两端分别与第二调压阀(21)的两端连接。

优选地，所述油膜副转动体传动系统包括驱动电机、齿轮箱；它们相互之间的关系是：油膜副转动体传动系统由驱动电机经过齿轮箱带动传动轴(35)旋转，在传动轴(35)与齿轮箱之间还设置有转速测量仪。

关于各系统组成部分的各个部、器件及元件本身的结构详述如下：

(一)液压油源系统

液压油源系统包括主油箱(11)、电动泵组(8)、耐压油箱(14)、第一过滤器(12)、第二过滤器(13)、加热器(6)、第一溢流阀(5)、第一冷却器(7)、出口调压模块(Ⅰ)、第一流量计(19)、第二流量计(20)、第一温度传感器(46)、第一压力传感器(45)、第二温度传感器(25)、第二压力传感器(24)、第一调压阀(4)、电磁球阀(3)、第三过滤器(1)、第二冷却器(2)；其中出口调压模块(Ⅰ)包括第二调压阀(21)、第二溢流阀(18)、第四压力传感器(23)、第五温度传感器(22)；其中主油箱(11)上设置有第三温度传感器(10)和第一液位传感器(9)；其中耐压油箱(14)上设置有第四温度传感器(17)、第二液位传感器(16)和第三压力传感器(15)；

(二)油膜副转动体传动系统

油膜副转动体传动系统包括驱动电机、齿轮箱；

(三)液压泵安装系统

液压泵安装系统包括端盖(26)、配流盘(28)、调节螺杆(39)、第一O型密封圈(40)、第二O型密封圈(41)、第三O型密封圈(42)、调节螺杆接头(43)、并紧螺帽(44)；

主油箱(11)的结构：是长为600毫米、宽为400毫米、高为480毫米的长方体结构，容积为100L；

电动泵组(8)是选用现有齿轮泵产品；

耐压油箱(14)是直径为300毫米、高为700毫米的筒状结构；容积为40L；

第一过滤器(12)、第二过滤器(13)和第三过滤器(1)都是按需要选用现有产品型号；

加热器(6)是选用现有产品；

第一溢流阀(5)和第二溢流阀(18)都是选用现有产品型号；

第一冷却器(7)和第二冷却器(2)都是按需要选用现有产品型号；

第一流量计(19)和第二流量计(20)是按需要选用现有产品型号；

第一温度传感器(46)、第二温度传感器(25)、第三温度传感器(10)、第四温度传感器(17)和第五温度传感器(22)都是选用现有的同一产品型号；

第一压力传感器(45)、第二压力传感器(24)和第三压力传感器(15)都是选用现有的同一产品型号；第四压力传感器(23)是选用现有的另一产品型号；

第一调压阀(4)和第二调压阀(21)是选用现有产品型号；

电磁球阀(3)是选用现有产品；

第一液位传感器(9)和第二液位传感器(16)都是选用现有产品型号；

驱动电机是选用现有产品；

齿轮箱是选用现有产品；

端盖(26)是直径为138毫米，厚度为60毫米的圆柱体结构，其上均布十二个螺钉安装孔，还开有与中心对称、距离70毫米的进油口和出油口两个通油孔，端面具有直径为101毫米，高度为10毫米的凸台，凸台上开有直径为96毫米，宽度为4毫米的密封圈槽；

配流盘(28)是直径为101毫米，具有15毫米厚度的圆柱体结构，其上均布三个安装位移传感器的孔，用于测试配流盘(28)和液压泵的转子(29)之间的油膜厚度；

调节螺杆(39)总长120毫米，一端是螺纹直径为M10、螺距为1.5毫米、长度为110毫米的螺杆，另一端是对边宽度为18毫米内六角圆柱头；

第一O型密封圈(40)的内径为90毫米，截径为3毫米；

第二O型密封圈(41)的内径为10毫米，截径为1毫米；

第三O型密封圈(42)的内径为8毫米，截径为1毫米；

调节螺杆接头(43)的一端是直径为M10、螺距为1.5毫米、长度为13毫米的外螺纹，另一端是对边宽为20毫米、长度为32毫米的外六角头，调节螺杆接头(43)的中心是直径为M10、螺距为1.5毫米的螺纹通孔；

并紧螺帽(44)的螺纹直径为M10、螺距为1.5毫米；

进油口(A)、出油口(P)和泄油口(T)是圆形管道结构。

[三]本发明的优点和功效

本发明提供了一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置，其模拟了一个真实液压泵的运行环境，整个研究验证装置与真实的液压泵一样包含有配流盘、柱塞、斜盘、转子、主轴、传动轴、机械密封、回位活塞、随动活塞等组成元件，甚至其所使用的柱塞、斜盘、转子、主轴、传动轴、机械密封、回位活塞、随动活塞等均直接来自于真实的液压泵，斜盘的角度还可通过调节螺杆调节，从而改变液压泵的流量载荷，因此可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置与真实液压泵的运行状况相似，而配流盘根据真实的液压泵进行了一定适应性改造，在配流盘上安装压力、温度、位移传感器，可以测得配流盘和转子之间的实时工作压力、温度、油膜厚度等参数。通过对油膜副研究，可得出合力应力水平，有利于获得油膜表面强化和保护的新技术，对于更深入地研究液压泵的长寿命技术具有重要意义。本发明结构科学，工艺性好，具有广阔推广应用价值。

附图说明：

图1是本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置示意图。

图2是本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置的液压油源系统示意图。

图3是本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置的出口调压模块(Ⅰ)示意图。

图4是本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置的液压泵安装系统示意图。

图5是本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置的油膜副转动体传动系统示意图。

图中序号、符号、代号说明如下：

1-第三过滤器、2-第二冷却器、3-电磁球阀、4-第一调压阀、5-第一溢流阀、

6-加热器、7-第一冷却器、8-电动泵组、9-第一液位传感器、

10-第三温度传感器、11-主油箱、12-第一过滤器、13-第二过滤器、

14-耐压油箱、15-第三压力传感器、16-第二液位传感器、17-第四温度传感器、

18-第二溢流阀、19-第一流量计、20-第二流量计、21-第二调压阀、

22-第五温度传感器、23-第四压力传感器、24-第二压力传感器、

25-第二温度传感器、26-端盖、27-壳体、28-配流盘、29-转子、

30-柱塞、31-主轴、32-安装座、33-机械密封、34-后盖、

35-传动轴、36-回位活塞、37-斜盘、38-随动活塞、39-调节螺杆、

40-第一O型密封圈、41-第二O型密封圈、42-第三O型密封圈、

43-调节螺杆接头、44-并紧螺帽、45-第一压力传感器、46-第一温度传感器；

A-进油口 P-出油口 T-泄油口 Ⅰ-出口调压模块

具体实施方式

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为更好的说明本发明，下面结合附图具体说明。

请参阅图1～图5，其是本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置示意图。

本发明一种可调节斜盘角的液压泵油膜研究装置，包括液压油源系统、油膜副转动体传动系统，还包括模拟真实斜盘式轴向液压泵运行环境的液压泵安装系统。

液压泵安装系统包括端盖26、配流盘28、调节螺杆39、第一O型密封圈40、第二O型密封圈41、第三O型密封圈42、调节螺杆接头43、并紧螺帽44；配流盘28与端盖26贴合，第一O型密封圈40、第二O型密封圈41、第三O型密封圈42安装在端盖26上，调节螺杆接头43通过螺纹连接拧紧在端盖26上，调节螺杆39穿过调节螺杆接头43和端盖26，与调节螺杆接头43螺纹连接，并紧螺帽44通过螺纹连接将调节螺杆接头43并紧。液压泵安装系统与被验证的液压泵安装连接，被验证的液压泵包括壳体27、转子29、柱塞30、主轴31、安装座32、机械密封33、后盖34、传动轴35、回位活塞36、斜盘37、随动活塞38，液压泵安装系统的端盖26与被验证液压泵的壳体27通过螺钉紧固，液压泵安装系统的配流盘28与被验证液压泵的转子29端面贴合，柱塞30安装在转子29的孔内，斜盘37通过轴承支撑到安装座32上，安装座32通过螺钉紧固连接到壳体27上，后盖34通过螺钉紧固连接到安装座32上，主轴31通过花键与转子29连接，机械密封33安装到主轴31上，液压泵的轴尾泄漏油通过机械密封33进行密封，传动轴35通过花键一端与主轴31连接，另一端与油膜副转动体传动系统连接，回位活塞36安装在安装座32内，回位活塞36外圈安装有弹簧，与斜盘37的一端贴合，随动活塞38安装在壳体27内，与斜盘37的另一端贴合，随动活塞38的另一端与液压泵安装系统的调节螺杆39端面贴合，通过将调节螺杆39往里拧，可以克服回位活塞36上的弹簧力，推动随动活塞38移动，从而使液压泵的斜盘37角度变小，通过将调节螺杆39往外调节，回位活塞36上的弹簧力可以推动斜盘37和随动活塞38移动，从而使液压泵的斜盘37角度变大，实现液压泵油膜研究装置的斜盘角调节功能。

液压油源系统包括主油箱11、电动泵组8、耐压油箱14、第一过滤器12、第二过滤器13、加热器6、第一溢流阀5、第一冷却器7、出口调压模块Ⅰ、第一流量计19、第二流量计20、第一温度传感器46、第一压力传感器45、第二温度传感器25、第二压力传感器24、第一调压阀4、电磁球阀3、第三过滤器1、第二冷却器2，它们相互之间的关系是：主油箱11上设置第一冷却器7的一端，第一冷却器7的另一端通过加热器6与电磁球阀3的一端连接，电磁球阀3的另一端与耐压油箱14连接，耐压油箱14依次通过第二过滤器13、第一过滤器12与电动泵组8连接，电动泵组8的另一端连接主油箱11，第一溢流阀5的两端分别连接加热器6和第一过滤器12，第一调压阀4的两端分别连接电磁球阀3的两端，泄油口T通过第一压力传感器45、第一温度传感器46与第一流量计19的一端连接，第一流量计19的另一端通过第三过滤器1与第二冷却器2连接，第二冷却器2的另一端连接耐压油箱14，进油口A通过第二温度传感器25、第二压力传感器24与耐压油箱14连接，出油口P通过出口调压模块Ⅰ与第二流量计20的一端连接，第二流量计20的另一端与第三过滤器1连接。

液压油源系统主要实现向液压泵进油口A提供补油的功能、向液压泵出油口P提供加载的功能以及油液过滤和冷却的功能。液压油源系统油液从主油箱11通过电动泵组8进入到耐压油箱14中，同时通过加热器6在其中实现循环加热功能，随后油液进入到液压泵的进油口A，随着液压泵的转动，油液从液压泵出油口P排出，经过出口调压模块Ⅰ，实现对液压泵出口压力的调节，最后经第二流量计20、第三过滤器1和第二冷却器2回到耐压油箱14。液压油源系统温度调节采用加热器6、第一冷却器7、第二温度传感器25对进入液压泵进油口A的油液温度实现闭环控制。其中第一调压阀4、电磁球阀3用于控制耐压油箱14的压力，从而调节液压泵进油口A的压力。第一溢流阀5起到安全保护的作用，第一流量计19用于监测液压油源系统泄油口T的流量，第二流量计20用于监测液压泵出油口P的流量，第二温度传感器25和第二压力传感器24用于监测液压泵进油口A的温度和压力，第一温度传感器46和第一压力传感器45用于监测液压泵泄油口T的温度和压力。

主油箱11是为液压油源系统提供液压油的装置。主油箱11上设置有第三温度传感器10和第一液位传感器9，其中第三温度传感器10用来监测主油箱11中的油液温度，第一液位传感器9用来监测主油箱11中的液位高度。

耐压油箱14主要实现为液压泵进油口A进行补油的功能。耐压油箱14上设置有第四温度传感器17、第二液位传感器16和第三压力传感器15，其中第四温度传感器17用来监测耐压油箱14中的油液温度，第二液位传感器16用来监测耐压油箱14中的液位高度，第三压力传感器15用来监测耐压油箱14中的压力。试验台工作时，主油箱11中的液压油通过电动泵组8经第一过滤器12、第二过滤器13后注入到耐压油箱14中，最终液压油被供给液压泵的进油口A。

出口调压模块Ⅰ包括第二调压阀21、第二溢流阀18、第四压力传感器23、第五温度传感器22，它们相互之间的关系是：第二调压阀21的一端与第二流量计20连接，另一端通过第五温度传感器22、第四压力传感器23与出油口P连接，第二溢流阀18的两端分别与第二调压阀21的两端连接。出口调压模块Ⅰ设置在液压泵的出油口P处，第二调压阀21用于调节液压泵出油口P的压力，第二溢流阀18起定压溢流、安全保护的作用，第四压力传感器23用于监测液压泵出油口P处的压力，第五温度传感器22用于监测液压泵出油口P处的温度。

油膜副转动体传动系统的功能是给被研究的液压泵提供旋转驱动动力。油膜副转动体传动系统包括驱动电机、齿轮箱，油膜副转动体传动系统由驱动电机经过齿轮箱带动传动轴35旋转，在传动轴35与齿轮箱之间还设置有转速测量仪，转速测量仪用于对传动轴35的转速进行检测。

关于各系统组成部分的各个部、器件及元件本身的结构详述如下：

(一)液压油源系统

液压油源系统包括主油箱11、电动泵组8、耐压油箱14、第一过滤器12、第二过滤器13、加热器6、第一溢流阀5、第一冷却器7、出口调压模块Ⅰ、第一流量计19、第二流量计20、第一温度传感器46、第一压力传感器45、第二温度传感器25、第二压力传感器24、第一调压阀4、电磁球阀3、第三过滤器1、第二冷却器2；其中出口调压模块Ⅰ包括第二调压阀21、第二溢流阀18、第四压力传感器23、第五温度传感器22；其中主油箱11上设置有第三温度传感器10和第一液位传感器9；其中耐压油箱14上设置有第四温度传感器17、第二液位传感器16和第三压力传感器15。

(二)油膜副转动体传动系统

油膜副转动体传动系统包括驱动电机、齿轮箱。

(三)液压泵安装系统

液压泵安装系统包括端盖26、配流盘28、调节螺杆39、第一O型密封圈40、第二O型密封圈41、第三O型密封圈42、调节螺杆接头43、并紧螺帽44。

主油箱11的结构：是长为600毫米、宽为400毫米、高为480毫米的长方体结构，容积为100L；

电动泵组8的结构：是选用现有齿轮泵产品，其型号为ALP2A-D-50-FG/V；

耐压油箱14的结构：是直径为300毫米、高为700毫米的筒状结构，容积为40L；

第一过滤器12、第二过滤器13的结构：是选用现有产品，其型号为B025C400；

第三过滤器1的结构：是选用现有产品，其型号为G025C650；

加热器6的结构：是选用现有产品，其型号为KN-JRQ-300KW；

第一溢流阀5和第二溢流阀18的结构：是选用现有产品，其型号为RP-3A-22-C-K；

第一冷却器7、第二冷却器2的结构：是选用现有产品，其型号为SW05-80-V；

第一流量计19的结构：是选用现有产品，其型号为CLG-4；

第二流量计20的结构：是选用现有产品，其型号为CLG-20；

第一温度传感器46、第二温度传感器25、第三温度传感器10、第四温度传感器17、第五温度传感器22的结构：是选用现有产品，其型号为PT100；

第一压力传感器45、第二压力传感器24、第三压力传感器15的结构：是选用现有产品，其型号为MPM4530[0～5MPa]；

第四压力传感器23的结构：是选用现有产品，其型号为MPM480[0～50MPa]；

第一调压阀4、第二调压阀21的结构：是选用现有产品，其型号为RP-3A-2G-W-8+PRB-8A-2D-W；

电磁球阀3的结构：是选用现有产品，其型号为JL-900-Q1-A1-C2-40-16-P4-F；

第一液位传感器9、第二液位传感器16的结构：是选用现有产品，其型号为XF3803；

驱动电机的结构：是选用现有产品，其型号为Z4-280-21；

齿轮箱的结构：是选用现有产品，其型号为CLSY200-Z400；

端盖26的结构：是直径为138毫米，厚度为60毫米的圆柱体结构，其上均布十二个安装螺钉的孔，还开有与中心对称、距离70毫米的进油口和出油口两个通油孔，端面具有直径为101毫米，高度为10毫米的凸台，凸台上开有直径为96毫米，宽度为4毫米的密封圈槽；

配流盘28的结构：是直径为101毫米，具有15毫米厚度的圆柱体结构，其上均布三个安装位移传感器的孔，用于测试配流盘28和转子29之间的油膜厚度；

调节螺杆39的结构：一端是螺纹直径为M10、螺距为1.5毫米、长度为110毫米的螺杆，另一端是对边宽为18毫米内六角圆柱头，调节螺杆39的总长是120毫米；

第一O型密封圈40的规格：内径是90毫米，截径是3毫米；

第二O型密封圈41的规格：内径是10毫米，截径是1毫米；

第三O型密封圈42的规格：内径是8毫米，截径是1毫米；

调节螺杆接头43的结构：一端是直径为M10、螺距为1.5毫米、长度为13毫米的外螺纹，另一端是对边宽为20毫米、长度为32毫米的外六角头，调节螺杆接头43的中心是直径为M10、螺距为1.5毫米的螺纹通孔；

并紧螺帽44的螺纹规格：直径为M10、螺距为1.5毫米；

进油口A的结构：是通径为20毫米的圆形管道结构；

出油口P的结构：是通径为16毫米的圆形管道结构；

泄油口T的结构：是通径为10毫米的圆形管道结构。