一种高背压海水液压摩擦磨损试验台的制作方法

文档序号:6244241阅读:223来源:国知局
一种高背压海水液压摩擦磨损试验台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高背压海水液压摩擦磨损试验台,包括支架,支架上安装高压舱,高压舱上设有管接头,高压动力源通过管接头向高压舱内注入高压海水,高压舱内设置斜盘组件和柱塞缸体组件,柱塞缸体组件的一端通过吸入阀与阀套固定连接,另一端则通过滑靴与斜盘组件相接触。本发明所公开的高背压海水液压摩擦磨损试验台,把柱塞-缸体摩擦副,滑靴-斜盘摩擦副,轴-轴瓦摩擦副集中设置于高压舱内,各摩擦副同时运动,实现同时试验;通过管接头向高压舱内注入高压海水,可以模拟深海压力环境,试验各摩擦副在2000m深海环境中的运行状况。
【专利说明】一种高背压海水液压摩擦磨损试验台

【技术领域】
[0001]本发明涉及摩擦磨损实验设备领域,具体的说涉及该领域中的一种高背压海水液压摩擦磨损试验台。

【背景技术】
[0002]现有的摩擦磨损试验台多为用一个台架来实现对一种摩擦副的模拟,一次只能进行某对摩擦副的试验,功能单一,多个摩擦副需要多个试验台分别试验,造成液压系统复杂,占地面积大,成本高,又不能很好的模拟水压柱塞泵实际工况,如摩擦副间的偶合作用;大多以淡水作为工作介质,不能模拟海水对材料的强腐蚀作用;其环境压力为大气压力,不能模拟深海高压环境下摩擦副及滑动轴承的运行状况。
[0003]现有的摩擦磨损试验台采用单柱塞盘配流方案,配流盘受力极不平衡,无法形成有效的压力水膜,泄漏大,无法建立起工作压力。


【发明内容】

[0004]本发明所要解决的技术问题,就是提供一种可同时对多种摩擦副进行试验的高背压海水液压摩擦磨损试验台。
[0005]为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
[0006]一种高背压海水液压摩擦磨损试验台,包括支架,支架上安装高压舱,高压舱上设有管接头,高压动力源通过管接头向高压舱内注入高压海水,其改进之处在于:高压舱内设置斜盘组件和柱塞缸体组件,柱塞缸体组件的一端通过吸入阀与阀套固定连接,另一端则通过滑靴与斜盘组件相接触;穿入高压舱内的轴一穿过斜盘组件后与阀套固定连接,阀套穿入固定于高压舱上的配流套后与相对轴一方向穿入高压舱内的轴二相连接,轴一、阀套和轴二一起转动时,带动柱塞缸体组件和滑靴沿斜盘组件做圆周运动,阀套内部的空腔与配流套内部的空腔相通,配流套内部的空腔则与第一管接头相通;
[0007]其中柱塞缸体组件的结构包括,缸体,缸体上的横孔通过吸入阀与阀套内部的空腔相通,缸体内有与横孔相通的柱塞腔,柱塞腔内容纳柱塞,柱塞的一端开有凹槽,固定于柱塞腔内的回程弹簧顶紧于凹槽内,另一端设置球头,球头与滑靴相连接;
[0008]固定于高压舱上的底座与轴瓦支架相连接,加载柱塞安装于底座与轴瓦支架之间的空腔内,该空腔与第二管接头相通,轴一穿过固定于轴瓦支架上的轴瓦。
[0009]在一个优选的实施例中,所述的高压舱包括柱状筒壁,筒壁的顶部设置端盖,配流套固定于端盖内壁,轴二从端盖方向穿入高压舱内;筒壁的底部设置底盖,底座与轴瓦支架均固定于底盖内壁,轴一从底盖方向穿入高压舱内。
[0010]在一个优选的实施例中,柱塞套试件通过螺钉安装于柱塞腔内壁,并且柱塞套试件在与横孔相对应位置处也留有孔,回程弹簧的一端固定于柱塞套试件,另一端顶紧于柱塞一端的凹槽内,柱塞沿柱塞套试件上下运动形成摩擦副。
[0011]进一步的,所述柱塞套试件的回转半径为75mm ;在缸体上与柱塞腔相近的位置均匀设置有数个压力传感器。
[0012]在一个优选的实施例中,斜盘组件包括与底座固定连接的固定支架,所述的固定支架带有球面弧形凹槽,凹槽内容纳与其形状相对应的半球形调节支架,固定支架和调节支架之间使用调节螺钉固定,调节支架的顶部安装斜盘,通过调整调节螺钉可转动调节支架以调整斜盘到所需角度。
[0013]进一步的,斜盘的表面覆盖斜盘试件,斜盘试件和斜盘之间通过螺钉固定连接,滑靴沿斜盘试件圆周运动形成摩擦副。
[0014]在一个优选的实施例中,轴一上与轴瓦相对应的位置处包覆有轴套,轴套与轴一之间以传动齿卡接,并通过螺钉固定。
[0015]在一个优选的实施例中,所述的高压动力源包括稳定输出20MPa高压海水的高压泵站和在输出高压海水压力大于25MPa时开启泄压的第一溢流阀。
[0016]进一步的,还包括闻压舱内压力控制系统,包括在闻压舱内压力大于20MPa时开启泄压的第二溢流阀和用于吸收压力脉动的第二蓄能器。
[0017]进一步的,第一管接头压出的高压海水。经第三溢流阀回流至高压舱,其中第三溢流阀于压力大于36MPa时开启泄压;第一管接头压入的高压海水,由第三蓄能器吸收压力脉动。
[0018]本发明的有益效果是:
[0019]本发明所公开的高背压海水液压摩擦磨损试验台,把柱塞-缸体摩擦副,滑靴-斜盘摩擦副,轴-轴瓦摩擦副集中设置于高压舱内,各摩擦副同时运动,实现同时试验;通过管接头向高压舱内注入高压海水,可以模拟深海压力环境,试验各摩擦副在2000m深海环境中的运行状况。
[0020]柱塞缸体组件中的柱塞腔通过横孔和吸入阀与阀套内部的空腔相通,阀套内部的空腔与配流套内部的空腔相通,配流套内部的空腔则与第一管接头相通,这样可以随着柱塞沿柱塞腔向下运动而把高压海水通过第一管接头注入柱塞腔内,这种动缸式阀配流的方式相对于单柱塞盘配流方式,不但受力平衡,而且能够形成有效的压力水膜。
[0021]通过更换柱塞套试件和柱塞,可以对不同尺寸及不同材料的柱塞-缸体摩擦副进行实验研究;通过压力传感器实时检测缸体的受力情况;
[0022]所述的固定支架带有球面弧形凹槽,凹槽内容纳与其形状相对应的半球形调节支架,固定支架和调节支架之间使用调节螺钉固定,调节支架的顶部安装斜盘,通过调整调节螺钉可转动调节支架以调整斜盘到所需角度,实现对斜盘倾角的控制,以改变柱塞上下运动的行程参数;
[0023]通过更换斜盘试件和滑靴,可对不同结构及不同材料的滑靴-斜盘摩擦副进行试验研究;
[0024]通过更换不同厚度与材料的轴瓦和轴套,可对不同材料和直径的轴-轴瓦摩擦副进行试验研究;
[0025]高压舱内压力控制系统可调节高压舱内水的压力,使其压力稳定维持在20MPa左右,用以模拟2000m深海环境压力,并形成水流循环将试验台能量损耗所产生的热量带走,起到一定的冷却效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是本发明实施例1所公开的摩擦磨损试验台的内部结构示意图;
[0027]图2是本发明实施例1所公开的高压海水通过第一管接头注入柱塞腔内时的水流路径;
[0028]图3是本发明实施例1所公开的高压舱的结构示意图;
[0029]图4是本发明实施例1所公开的柱塞-缸体摩擦副的结构示意图;
[0030]图5是本发明实施例1所公开的滑靴-斜盘摩擦副的结构示意图;
[0031]图6是本发明实施例1所公开的摩擦磨损试验台的压力控制系统图。

【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图和实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0033]实施例1,如图1,图2,图4所示,本实施例公开了一种高背压海水液压摩擦磨损试验台,包括支架,支架上安装高压舱,高压舱上设有管接头3,高压动力源通过管接头3向高压舱内注入高压海水,高压舱内设置斜盘组件和柱塞缸体组件,柱塞缸体组件的一端通过吸入阀93与阀套94固定连接,另一端则通过滑靴85与斜盘组件相接触;穿入高压舱内的轴一 I穿过斜盘组件后与阀套94固定连接,阀套94穿入固定于高压舱上的配流套15后与相对轴一 I方向穿入高压舱内的轴二 22相连接,如阀套94随轴一 I转动,将与配流套15形成转动摩擦副。电机带动轴一 1、阀套94和轴二 22 —起转动时,可以同时带动柱塞缸体组件和滑靴85沿斜盘组件做圆周运动,阀套94内部的空腔95与配流套15内部的空腔相通,配流套15内部的空腔则与第一管接头161相通;
[0034]其中柱塞缸体组件的结构包括,缸体91,缸体91上的横孔92通过吸入阀93与阀套94内部的空腔95相通,缸体91内有与横孔92相通的柱塞腔,柱塞腔内容纳柱塞96,柱塞96的一端开有凹槽,固定于柱塞腔内的回程弹簧97顶紧于凹槽内,另一端设置球头98,球头与滑靴85相连接;
[0035]如图1所示,固定于高压舱上的底座71与轴瓦支架72相连接,加载柱塞安装于底座与轴瓦支架之间的空腔内,该空腔与第二管接头相通,通过第二管接头引入高压海水对轴瓦支架进行压力加载,最高加载压力10KN,用以模拟深海环境下滑动轴承的实际工况,轴一 I穿过固定于轴瓦支架72上的轴瓦73。
[0036]如图2所示,柱塞缸体组件中的柱塞腔通过横孔92和吸入阀93与阀套94内部的空腔95相通,阀套94内部的空腔95与配流套15内部的空腔相通,配流套15内部的空腔则与第一管接头161相通,这样可以随着柱塞沿柱塞腔向下运动而把高压海水通过第一管接头注入柱塞腔内,实现吸水过程。这种动缸式阀配流的方式相对于单柱塞盘配流方式,不但受力平衡,而且能够形成有效的压力水膜。
[0037]如图3,图1所示,所述的高压舱包括柱状筒壁28,筒壁28的顶部设置端盖16,配流套15固定于端盖16内壁,轴二 22从端盖16方向穿入高压舱内;筒壁28的底部设置底盖4,底座71与轴瓦支架72均固定于底盖4内壁,轴一 I从底盖4方向穿入高压舱内。
[0038]如图2,图4所示,柱塞套试件99通过螺钉910安装于柱塞腔内壁,并且柱塞套试件99在与横孔92相对应位置处也留有孔911,回程弹簧97的一端固定于柱塞套试件99,另一端顶紧于柱塞96 —端的凹槽内,柱塞96沿柱塞套试件99上下运动形成摩擦副。所述柱塞套试件99的回转半径为75mm ;在缸体上与柱塞腔相近的位置均匀设置有数个压力传感器912。
[0039]如图1,图4,图5所示,斜盘组件包括与底座71固定连接的固定支架81,所述的固定支架带有球面弧形凹槽,凹槽内容纳与其形状相对应的半球形调节支架82,固定支架81和调节支架82之间使用调节螺钉固定,调节支架的顶部安装斜盘83,通过调整调节螺钉可转动调节支架82以调整斜盘83到所需角度。斜盘83的表面覆盖斜盘试件84,斜盘试件84和斜盘83之间通过螺钉固定连接,滑靴85沿斜盘试件84圆周运动形成摩擦副,此外在摩擦力的作用下,滑靴85和柱塞96之间也存在相对运动。
[0040]轴一上与轴瓦相对应的位置处包覆有轴套,轴套与轴一之间以传动齿卡接,并通过螺钉固定。
[0041]如图6所示,压力控制系统包括:高压动力源A,该高压动力源A包括稳定输出20MPa高压海水的高压泵站Al和在输出高压海水压力大于25MPa时开启泄压的第一溢流阀A2。
[0042]进一步的,还包括高压舱内压力控制系统B,包括在高压舱内压力大于20MPa时开启泄压的第二溢流阀BI和用于吸收压力脉动的第二蓄能器B2。
[0043]进一步的,第一管接头压出的高压海水,经第三溢流阀Cl回流至高压舱,其中第三溢流阀Cl于压力大于36MPa时开启泄压;第一管接头压入的高压海水,由第三蓄能器C2吸收压力脉动。
[0044]如图1,图2,图4,图5所示,本实施例所公开的高背压海水液压摩擦磨损试验台的结构包括:从底盖4穿入高压舱内的轴一 1,轴一 I与底盖4之间以轴承座2固定,此外在底盖4内壁上还固定有底座71和轴瓦支架72,轴一 I穿过固定于轴瓦支架72上的轴瓦73形成轴-轴瓦摩擦副,加载柱塞安装于底座与轴瓦支架之间的空腔内,该空腔与开设在底盖上的第二管接头相通,可以通过第二管接头引入高压海水对轴瓦支架进行压力加载;底盖4与筒壁28之间以螺钉30固定,并且在边缘接触部位设置O型密封圈5,6以改善密封效果。
[0045]斜盘组件包括与底座71固定连接的固定支架81,所述的固定支架81带有球面弧形凹槽,凹槽内容纳与其形状相对应的半球形调节支架82,固定支架和调节支架之间使用调节螺钉固定,调节支架82的顶部安装斜盘83,通过调整调节螺钉可转动调节支架82以调整斜盘83到所需角度。斜盘83的表面覆盖斜盘试件84,斜盘试件84和斜盘83之间通过螺钉固定连接,滑靴85沿斜盘试件84圆周运动形成摩擦副。
[0046]其中柱塞缸体组件的结构包括,缸体91,缸体91上的横孔92通过吸入阀93与阀套94内部的空腔95相通,缸体91内有与横孔92相通的柱塞腔,柱塞腔内容纳柱塞96,柱塞96的一端开有凹槽,固定于柱塞腔内的回程弹簧97顶紧于凹槽内,另一端设置球头98,球头98与滑靴85相连接。
[0047]柱塞缸体组件的一端通过吸入阀93与阀套94固定连接,另一端则通过柱塞96和回程弹簧97向滑靴85施加向下的压力,使之顶紧至斜盘组件;穿入高压舱内的轴一 I穿过斜盘组件后与阀套94固定连接,阀套94穿入固定于端盖16的配流套15后与从端盖16穿入高压舱内的轴二 22相连接,轴二 22与端盖16之间以轴承座21固定。在阀套94和配流套15的边缘接触部位设置密封挡圈12和格莱圈13以改善密封效果。开设在端盖16上的第一管接头161通过配流套15内部的空腔、阀套94内部的空腔95、吸入阀93、横孔92与柱塞腔相通,这样可以随着柱塞沿柱塞腔向下运动而把高压海水通过第一管接头注入柱塞腔内,实现吸水过程。
[0048]本实施例所公开的摩擦磨损试验台的工作原理为,电机带动轴一、阀套和轴二一起转动时,可以同时带动柱塞缸体组件和滑靴沿斜盘组件做圆周运动,不同的斜盘倾角,对应不同的柱塞上下运动行程参数,这就可以实现在一个试验台中同时对柱塞-缸体摩擦副,滑靴-斜盘摩擦副,轴-轴瓦摩擦副的测试。通过更换柱塞套试件和柱塞,可以对不同尺寸及不同材料的柱塞-缸体摩擦副进行实验研究;通过更换斜盘试件和滑靴,可对不同结构及不同材料的滑靴-斜盘摩擦副进行试验研究;通过更换不同厚度与材料的轴瓦和轴套,可对不同材料和直径的轴-轴瓦摩擦副进行试验研究;试验台的拓展性好。高压动力源通过管接头向高压舱内注入高压海水,随着柱塞沿柱塞腔向下运动而把高压海水通过第一管接头注入柱塞腔内,实现吸水过程,通过第二管接头引入高压海水对轴瓦支架进行压力加载,可以模拟深海压力环境,试验各摩擦副在2000m深海环境中的运行状况。
【权利要求】
1.一种高背压海水液压摩擦磨损试验台,包括支架,支架上安装高压舱,高压舱上设有管接头,高压动力源通过管接头向高压舱内注入高压海水,其特征在于:高压舱内设置斜盘组件和柱塞缸体组件,柱塞缸体组件的一端通过吸入阀与阀套固定连接,另一端则通过滑靴与斜盘组件相接触;穿入高压舱内的轴一穿过斜盘组件后与阀套固定连接,阀套穿入固定于高压舱上的配流套后与相对轴一方向穿入高压舱内的轴二相连接,轴一、阀套和轴二一起转动时,带动柱塞缸体组件和滑靴沿斜盘组件做圆周运动,阀套内部的空腔与配流套内部的空腔相通,配流套内部的空腔则与第一管接头相通; 其中柱塞缸体组件的结构包括,缸体,缸体上的横孔通过吸入阀与阀套内部的空腔相通,缸体内有与横孔相通的柱塞腔,柱塞腔内容纳柱塞,柱塞的一端开有凹槽,固定于柱塞腔内的回程弹簧顶紧于凹槽内,另一端设置球头,球头与滑靴相连接; 固定于高压舱上的底座与轴瓦支架相连接,加载柱塞安装于底座与轴瓦支架之间的空腔内,该空腔与第二管接头相通,轴一穿过固定于轴瓦支架上的轴瓦。
2.根据权利要求1所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:所述的高压舱包括柱状筒壁,筒壁的顶部设置端盖,配流套固定于端盖内壁,轴二从端盖方向穿入高压舱内;筒壁的底部设置底盖,底座与轴瓦支架均固定于底盖内壁,轴一从底盖方向穿入高压舱内。
3.根据权利要求1所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:柱塞套试件通过螺钉安装于柱塞腔内壁,并且柱塞套试件在与横孔相对应位置处也留有孔,回程弹簧的一端固定于柱塞套试件,另一端顶紧于柱塞一端的凹槽内,柱塞沿柱塞套试件上下运动形成摩擦副。
4.根据权利要求3所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:所述柱塞套试件的回转半径为75mm ;在缸体上与柱塞腔相近的位置均匀设置有数个压力传感器。
5.根据权利要求1所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:斜盘组件包括与底座固定连接的固定支架,所述的固定支架带有球面弧形凹槽,凹槽内容纳与其形状相对应的半球形调节支架,固定支架和调节支架之间使用调节螺钉固定,调节支架的顶部安装斜盘,通过调整调节螺钉可转动调节支架以调整斜盘到所需角度。
6.根据权利要求5所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:斜盘的表面覆盖斜盘试件,斜盘试件和斜盘之间通过螺钉固定连接,滑靴沿斜盘试件圆周运动形成摩擦副。
7.根据权利要求1所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:轴一上与轴瓦相对应的位置处包覆有轴套,轴套与轴一之间以传动齿卡接,并通过螺钉固定。
8.根据权利要求1所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:所述的高压动力源包括稳定输出20MPa高压海水的高压泵站和在输出高压海水压力大于25MPa时开启泄压的第一溢流阀。
9.根据权利要求8所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:还包括高压舱内压力控制系统,包括在高压舱内压力大于20MPa时开启泄压的第二溢流阀和用于吸收压力脉动的第二蓄能器。
10.根据权利要求9所述的高背压海水液压摩擦磨损试验台,其特征在于:第一管接头压出的高压海水,经第三溢流阀回流至高压舱,其中第三溢流阀于压力大于36MPa时开启泄压;第一管接头压入的高压海水,由第三蓄能器吸收压力脉动。
【文档编号】G01N3/56GK104280232SQ201410548409
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】杨友胜, 聂松林, 张齐, 朱永杰, 王帅 申请人:中国海洋大学
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