磨损测试装置

1.本发明涉及柱塞泵模拟测试技术领域，具体而言，涉及一种磨损测试装置。


背景技术：

2.柱塞泵是液压领域中结构最复杂，对工艺、材料要求较高的元件之一。轴向柱塞泵的智能化是当下的研究热点，柱塞泵的健康检测和故障诊断技术是其智能化的关键技术。轴向柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副的磨损是发生概率最高的故障之一，主要发生在柱塞泵的全生命周期的后期，随着液压泵不断向高速高压高功率方向发展，斜盘-滑靴摩擦副的摩擦速度与所承受的压力进一步加剧，加速了斜盘-滑靴摩擦副的磨损失效。
3.柱塞泵包括壳体、主轴、斜盘、变量机构、缸体、端盖、回程盘、多个柱塞和多个滑靴等结构，壳体和端盖共同围成容纳腔，主轴的一端从外部穿过端盖后进入容纳腔内；斜盘、变量机构、缸体均套设在主轴上以随主轴转动；变量机构与斜盘驱动连接以驱动斜盘运动以改变斜盘的盘面与主轴的中心线之间的夹角，回程盘与主轴间隔设置，主轴上设置有用于对回程盘进行限位的限位件，回程盘在限位件在作用下随斜盘同步运动；多个柱塞与多个滑靴一一对应地设置，各个柱塞与主轴’间隔设置且可运动地插设在缸体内，各个滑靴的一部分位于斜盘和回程盘之间，各个滑靴的另一部分穿过回程盘后与相应的柱塞铰接，以通过斜盘推动滑靴和柱塞沿主轴的中心线往复运动，以吸油或放油。
4.斜盘-滑靴摩擦副不仅拥有复杂的运动状态和动力学特性，其所处工作环境也相当恶劣，而其性能直接影响轴向柱塞泵的工作性能，因此，对斜盘-滑靴摩擦副在不同的工况下的磨损进行测试是非常必要的。
5.目前，在对于柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副的故障检测研究中，通常采用外界预先磨损后再进行装配测试，或者采用加速寿命试验的方式进行故障测试。
6.但是，上述方法均无法进行磨损故障的真实状态模拟和定量模拟，也就无法实现对磨损尺度的定量控制，从而无法实现对柱塞泵的故障的检测和分析。


技术实现要素：

7.本发明的主要目的在于提供一种磨损测试装置，以解决现有技术中无法对柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副进行磨损故障的真实状态模拟和定量模拟的问题。
8.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磨损测试装置，包括：主轴和依次套设在主轴上以随主轴转动的斜盘、回程盘和缸体；变量机构，与斜盘驱动连接以驱动斜盘运动以改变斜盘的盘面与主轴的中心线之间的夹角，回程盘与主轴间隔设置且随斜盘同步运动；柱塞和滑靴，柱塞与主轴间隔设置且可运动地插设在缸体内，滑靴的一部分位于斜盘和回程盘之间，滑靴的另一部分穿过回程盘后与柱塞铰接；内变形模块和外变形模块，设置在滑靴与回程盘之间且分别位于滑靴的靠近和远离主轴的中心线的相对两侧，以通过外变形模块和内变形模块的形变来推动滑靴相对于斜盘发生倾覆。
9.进一步地，回程盘上设置有用于避让滑靴的避让孔；其中，内变形模块为环绕避让
孔的周侧设置的第一部分圆环，第一部分圆环位于避让孔的中心线的靠近主轴的中心线的一侧，第一部分圆环的一部分通过紧固件与回程盘固定连接，第一部分圆环的另一部分相对于回程盘可变形地设置；外变形模块为环绕避让孔的周侧设置的第二部分圆环，第二部分圆环位于避让孔的中心线的远离主轴的中心线的一侧，第二部分圆环的一部分通过紧固件与回程盘固定连接，第二部分圆环的另一部分相对于回程盘可变形地设置。
10.进一步地，第一部分圆环和第二部分圆环均包括：内变形部和外固定部，外固定部通过紧固件与回程盘固定连接，内变形部位于外固定部的靠近相应的避让孔的中心线的一侧以用于与相应的滑靴接触，以通过内变形部的形变来推动相应的滑靴相对于斜盘发生倾覆；其中，紧固件为多个，多个紧固件环绕避让孔的中心线间隔设置。
11.进一步地，内变形模块由可变形材料制成，以用于在外部电流的激励作用下发生形变；和/或外变形模块由可变形材料制成，以用于在外部电流的激励作用下发生形变。
12.进一步地，可变形材料为压电材料。
13.进一步地，磨损测试装置包括控制器，控制器与外变形模块之间通过外倾控制线连接，以通过外倾控制线来控制相应的外变形模块的形变；控制器与内变形模块之间通过内倾控制线连接，以通过内倾控制线来控制相应的内变形模块的形变。
14.进一步地，滑靴包括相连接的支撑盘和铰接部，支撑盘位于斜盘和回程盘之间以用于与斜盘接触，铰接部穿过回程盘后与柱塞铰接；磨损测试装置还包括：内垫片，设置在内变形模块与滑靴之间，内垫片的靠近回程盘的表面用于与内变形模块接触，内垫片的远离回程盘的表面用于与相应的滑靴的支撑盘接触；和/或外垫片，设置在外变形模块与滑靴之间，外垫片的靠近回程盘的表面用于与外变形模块接触，外垫片的远离回程盘的表面用于与相应的滑靴的支撑盘接触。
15.进一步地，内垫片为防滑材料；和/或外垫片为防滑材料。
16.进一步地，防滑材料为橡胶。
17.进一步地，柱塞和滑靴均为多个，多个柱塞环绕主轴的中心线间隔设置，多个滑靴环绕回程盘的中心线间隔设置，多个柱塞与多个滑靴一一对应地铰接；内变形模块和外变形模块均为多个，多个内变形模块和多个外变形模块均与多个滑靴一一对应地设置；外垫片和内垫片均为多个，多个内垫片和多个外垫片均与多个滑靴一一对应地设置。
18.应用本发明的技术方案，本发明的磨损测试装置包括：主轴和依次套设在主轴上以随主轴转动的斜盘、回程盘和缸体；变量机构，与斜盘驱动连接以驱动斜盘运动以改变斜盘的盘面与主轴的中心线之间的夹角，回程盘与主轴间隔设置且随斜盘同步运动；柱塞和滑靴，柱塞与主轴间隔设置且可运动地插设在缸体内，滑靴的一部分位于斜盘和回程盘之间，滑靴的另一部分穿过回程盘后与柱塞铰接；内变形模块和外变形模块，设置在滑靴与回程盘之间且分别位于滑靴的靠近和远离主轴的中心线的相对两侧，以通过外变形模块和内变形模块的形变来推动滑靴相对于斜盘发生倾覆。本发明的磨损测试装置在具有现有技术中的柱塞泵的结构的前提下，通过在滑靴与回程盘之间设置内变形模块和外变形模块，以通过内变形模块和外变形模块的形变的控制来实现对滑靴的倾覆的控制，从而控制滑靴沿主轴的径向的内倾或外倾的偏磨。这样，通过增加外变形模块在主轴的中心线方向上的厚度来使相应的滑靴沿径向向外侧倾覆，实现偏磨模拟；或者通过增加内变形模块在主轴的中心线方向上的厚度来使相应的滑靴沿径向向内侧倾覆，从而实现了对在柱塞泵的实际运
行过程中进行因滑靴倾覆而造成的斜盘-滑靴摩擦副磨损进行真实状态模拟和定量模拟，实现了在不同倾覆角度下对柱塞泵的故障的检测和分析，解决了现有技术中无法对柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副进行磨损故障的真实状态模拟和定量模拟的问题。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1示出了本发明的磨损测试装置的剖视图；
21.图2示出了本发明的磨损测试装置的剖视图的简化示意图；
22.图3示出了本发明的磨损测试装置在滑靴处于外倾状态时的剖视图的简化示意图；
23.图4示出了本发明的磨损测试装置在滑靴处于内倾状态时的剖视图的简化示意图；
24.图5示出了本发明的磨损测试装置的滑靴与回程盘的连接示意图；
25.图6示出了本发明的磨损测试装置的安装有外变形模块或内变形模块的回程盘的主视图；
26.图7示出了本发明的磨损测试装置的外变形模块或内变形模块的主视图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.1、壳体；2、主轴；3、斜盘；4、变量机构；5、缸体；6、端盖；7、回程盘；71、避让孔；8、柱塞；9、滑靴；10、外变形模块；11、外垫片；12、内变形模块；13、内垫片；14、回程盘挡片；15、紧固件；16、控制器；17、外倾控制线；18、内倾控制线；19、内变形部；20、外固定部。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
30.如图1至图7所示，本发明提供了一种磨损测试装置，包括：主轴2和依次套设在主轴2上以随主轴2转动的斜盘3、回程盘7和缸体5；变量机构4，与斜盘3驱动连接以驱动斜盘3运动以改变斜盘3的盘面与主轴2的中心线之间的夹角，回程盘7与主轴2间隔设置且随斜盘3同步运动；柱塞8和滑靴9，柱塞8与主轴2间隔设置且可运动地插设在缸体5内，滑靴9的一部分位于斜盘3和回程盘7之间，滑靴9的另一部分穿过回程盘7后与柱塞8铰接；内变形模块12和外变形模块10，设置在滑靴9与回程盘7之间且分别位于滑靴9的靠近和远离主轴2的中心线的相对两侧，以通过外变形模块10和内变形模块12的形变来推动滑靴9相对于斜盘3发生倾覆。
31.本发明的磨损测试装置在具有现有技术中的柱塞泵的结构的前提下，通过在滑靴9与回程盘7之间设置内变形模块12和外变形模块10，以通过内变形模块12和外变形模块10的形变的控制来实现对滑靴9的倾覆的控制，从而控制滑靴9沿主轴2的径向的内倾或外倾的偏磨。这样，通过增加外变形模块10在主轴2的中心线方向上的厚度来使相应的滑靴9沿径向向外侧倾覆，实现偏磨模拟；或者通过增加内变形模块12在主轴2的中心线方向上的厚度来使相应的滑靴9沿径向向内侧倾覆，从而实现了对在柱塞泵的实际运行过程中进行因
滑靴倾覆而造成的斜盘-滑靴摩擦副磨损进行真实状态模拟和定量模拟，实现了在不同倾覆角度下对柱塞泵的故障的检测和分析，解决了现有技术中无法对柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副进行磨损故障的真实状态模拟和定量模拟的问题。
32.在现有技术中的柱塞泵中，当滑靴处于正常状态时，滑靴的靠近斜盘的一侧与斜盘之间因存在间隙而没有直接接触，该间隙处设置润滑油膜，滑靴通过润滑油膜与斜盘接触；当滑靴与斜盘之间的润滑油膜被破坏而导致滑靴与斜盘直接接触并产生磨损时，就会导致与滑靴连接的柱塞发生异常振动，从而削减柱塞泵的使用寿命。而本发明通过设置外变形模块10和内变形模块12以使相应的滑靴9相对于斜盘3发生外倾或内倾来模拟柱塞泵中因滑靴与斜盘之间的润滑油膜被破坏而导致滑靴与斜盘直接接触并产生磨损的工况，解决了现有技术中无法对柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副进行磨损故障的真实状态模拟和定量模拟的问题。
33.如图6所示，回程盘7上设置有用于避让滑靴9的避让孔71，滑靴9的一端穿过相应的避让孔71后与相应的柱塞8铰接；其中，内变形模块12为环绕避让孔71的周侧设置的第一部分圆环，第一部分圆环位于避让孔71的中心线的靠近主轴2的中心线的一侧，第一部分圆环的一部分通过紧固件15与回程盘7固定连接，第一部分圆环的另一部分相对于回程盘7可变形地设置；外变形模块10为环绕避让孔71的周侧设置的第二部分圆环，第二部分圆环位于避让孔71的中心线的远离主轴2的中心线的一侧，第二部分圆环的一部分通过紧固件15与回程盘7固定连接，第二部分圆环的另一部分相对于回程盘7可变形地设置。
34.如图7所示，第一部分圆环和第二部分圆环均为圆环的一部分，第一部分圆环和第二部分圆环均包括：内变形部19和外固定部20，外固定部20通过紧固件15与回程盘7固定连接，内变形部19位于外固定部20的靠近相应的避让孔71的中心线的一侧以用于与相应的滑靴9接触，以通过内变形部19的形变来推动相应的滑靴9相对于斜盘3发生倾覆；其中，紧固件15为多个，多个紧固件15环绕避让孔71的中心线间隔设置。
35.在本发明的磨损测试装置中，内变形模块12由可变形材料制成，以用于在外部电流的激励作用下发生形变，以通过向内变形模块12通入电流的电压大小来控制内变形模块12的形变量；和/或外变形模块10由可变形材料制成，以用于在外部电流的激励作用下发生形变，以通过向外变形模块10通入电流的电压大小来控制外变形模块10的形变量。
36.具体地，可变形材料为压电材料，其中，本发明的内变形模块12和外变形模块10为可在外部电流的作用下沿远离回程盘7的方向进行单向变形且可在外部电流消失后沿靠近回程盘7的方向复位的材料。
37.如图6所示，磨损测试装置包括控制器16，控制器16与外变形模块10之间通过外倾控制线17连接，以通过外倾控制线17来控制相应的外变形模块10的形变；控制器16与内变形模块12之间通过内倾控制线18连接，以通过内倾控制线18来控制相应的内变形模块12的形变。
38.本发明的控制器16通过外倾控制线17或内倾控制线18向外变形模块10或内变形模块12输入具有一定电压的电流，外变形模块10或内变形模块12的内变形部19在通电后会向着远离回程盘7的方向发生弯曲以使滑靴9发生倾覆，而在断电后又会恢复原有的结构；在此过程中，外变形模块10或内变形模块12的外固定部20因与回程盘7固定连接而保持不动。
39.如图2至图4所示，滑靴9包括相连接的支撑盘和铰接部，支撑盘位于斜盘3和回程盘7之间以用于与斜盘3接触，铰接部穿过回程盘7后与柱塞8铰接；磨损测试装置还包括：内垫片13，设置在内变形模块12与滑靴9之间，内垫片13的靠近回程盘7的表面用于与内变形模块12接触，内垫片13的远离回程盘7的表面用于与相应的滑靴9的支撑盘的靠近主轴2的中心线的一侧接触；和/或外垫片11，设置在外变形模块10与滑靴9之间，外垫片11的靠近回程盘7的表面用于与外变形模块10接触，外垫片11的远离回程盘7的表面用于与相应的滑靴9的支撑盘的远离主轴2的中心线的一侧接触。
40.本发明的内垫片13为防滑材料；和/或外垫片11为防滑材料。这样，能够避免外变形模块10和/或内变形模块12与滑靴9之间因发生刚性接触而产生磨损，且能够使外变形模块10和/或内变形模块12与滑靴9之间紧密接触，从而保证了测试结果的准确性。
41.具体地，防滑材料为橡胶。
42.优选地，防滑材料为耐腐蚀橡胶。
43.如图1所示，本发明的磨损测试装置包括设置在缸体5的远离斜盘3的一侧的端盖6，斜盘3的靠近回程盘7的一侧设置有用于对回程盘7进行限位的回程盘挡片14，回程盘7被回程盘挡片14限位以随斜盘3同步运动，使得滑靴9的支撑盘始终位于回程盘7与斜盘3之间。
44.如图2至图4所示，内垫片13的靠近主轴2的中心线的一侧与内变形模块12的外固定部20均通过紧固件15与回程盘7可转动地连接，内垫片13的远离主轴2的中心线的一侧为随内变形模块12的内变形部19进行同步运动的自由侧，以避免内垫片13从回程盘7和相应的滑靴9之间脱出；和/或外垫片11的远离主轴2的中心线的一侧与外变形模块10的外固定部20均通过紧固件15与回程盘7可转动地连接，外垫片11的靠近主轴2的中心线的一侧为随外变形模块10的内变形部19进行同步运动的自由侧，以避免外垫片11从回程盘7和相应的滑靴9之间脱出。
45.如图5和图6所示，柱塞8和滑靴9均为多个，多个柱塞8环绕主轴2的中心线间隔设置，多个滑靴9环绕回程盘7的中心线间隔设置，多个柱塞8与多个滑靴9一一对应地铰接；内变形模块12和外变形模块10均为多个，多个内变形模块12和多个外变形模块10均与多个滑靴9一一对应地设置；外垫片11和内垫片13均为多个，多个内垫片13和多个外垫片11均与多个滑靴9一一对应地设置；回程盘7上的避让孔71也为多个，多个避让孔71与多个滑靴9一一对应地设置。
46.具体地，本发明的控制器16为嵌入式控制器，控制器16通过多条外倾控制线17与多个外变形模块10一一对应地连接，以通过各条外倾控制线17来对相应的外变形模块10进行独立控制，从而实现了对外倾的滑靴9的数目、排列方式以及倾覆角度等的实时调节；控制器16通过多条内倾控制线18与多个内变形模块12一一对应地连接，以通过各条内倾控制线18来对相应的内变形模块12进行独立控制，从而实现了对内倾的滑靴9的数目、排列方式以及倾覆角度等的实时调节。
47.在本发明的图2至图4所示的实施例中，滑靴9包括相连接的支撑盘和球头，球头位于支撑盘的远离斜盘3的一侧；柱塞8包括相连接的滑动杆和球座，球座位于滑动杆的靠近斜盘3的一侧；其中，球头的一部分位于球座内，且球头的外周面和球座的内周面之间间隙配合，以使球头相对于球座转动。
48.在本发明的未图示的实施例中，滑靴9包括相连接的支撑盘和球座，球座位于支撑盘的远离斜盘3的一侧；柱塞8包括相连接的滑动杆和球头，球头位于滑动杆的靠近斜盘3的一侧；其中，球头的一部分位于球座内，且球头的外周面和球座的内周面之间间隙配合，以使球座相对于球头转动。
49.如图3所示，通过使外变形模块10向远离回程盘7的方向运动来使相应的滑靴9沿径向向外侧倾覆，即滑靴9的球头相对于柱塞8的球座逆时针转动，滑靴9的远离主轴2的中心线的一侧与斜盘3接触，滑靴9的靠近主轴2的中心线的一侧与斜盘3分离，实现了对外倾偏磨状态的模拟。
50.如图4所示，通过使内变形模块12向远离回程盘7的方向运动来使相应的滑靴9沿径向向内侧倾覆，即滑靴9的球头相对于柱塞8的球座顺时针转动，滑靴9的靠近主轴2的中心线的一侧与斜盘3接触，滑靴9的远离主轴2的中心线的一侧与斜盘3分离，实现了对内倾偏磨状态的模拟。
51.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
52.本发明的磨损测试装置包括：主轴2和依次套设在主轴2上以随主轴2转动的斜盘3、回程盘7和缸体5；变量机构4，与斜盘3驱动连接以驱动斜盘3运动以改变斜盘3的盘面与主轴2的中心线之间的夹角，回程盘7与主轴2间隔设置且随斜盘3同步运动；柱塞8和滑靴9，柱塞8与主轴2间隔设置且可运动地插设在缸体5内，滑靴9的一部分位于斜盘3和回程盘7之间，滑靴9的另一部分穿过回程盘7后与柱塞8铰接；内变形模块12和外变形模块10，设置在滑靴9与回程盘7之间且分别位于滑靴9的靠近和远离主轴2的中心线的相对两侧，以通过外变形模块10和内变形模块12的形变来推动滑靴9相对于斜盘3发生倾覆。本发明的磨损测试装置在具有现有技术中的柱塞泵的结构的前提下，通过在滑靴9与回程盘7之间设置内变形模块12和外变形模块10，以通过内变形模块12和外变形模块10的形变的控制来实现对滑靴9的倾覆的控制，从而控制滑靴9沿主轴2的径向的内倾或外倾的偏磨。这样，通过增加外变形模块10在主轴2的中心线方向上的厚度来使相应的滑靴9沿径向向外侧倾覆，实现偏磨模拟；或者通过增加内变形模块12在主轴2的中心线方向上的厚度来使相应的滑靴9沿径向向内侧倾覆，从而实现了对在柱塞泵的实际运行过程中进行因滑靴倾覆而造成的斜盘-滑靴摩擦副磨损进行真实状态模拟和定量模拟，实现了在不同倾覆角度下对柱塞泵的故障的检测和分析，解决了现有技术中无法对柱塞泵的斜盘-滑靴摩擦副进行磨损故障的真实状态模拟和定量模拟的问题。
53.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
54.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号
和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
55.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
57.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。