一种柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置及方法

本发明涉及液压部件检测，具体地说是一种柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置及方法。

背景技术：

1、各种泵和液压马达是液压系统中重要的动力元件和执行元件，其被广泛应用在工业机械领域，而柱塞滑靴组件是泵或马达的重要组成部分，当泵或马达在高速旋转时，柱塞滑靴组件紧紧依附在斜盘上随缸体一起运动，在泵或马达的运转周期内，会产生诸如离心力、滑靴副摩擦力、柱塞与缸孔间接触力等大小和方向都随时变化的作用力，这些作用力会影响泵或马达内部核心零部件的可靠性。

2、如图1～3所示，柱塞滑靴组件包括滑靴和柱塞，其中柱塞是通过扣压包球工艺将球头包进滑靴内，从而使球头能在一定角度范围内灵活转动，以适应斜盘及缸体的运动。而实际生产过程中，由于柱塞滑靴内外球面球型圆度的问题，经常导致扣压包球后的柱塞滑靴组件出现转动不灵活、卡滞、球头磨损、挣脱等现象，因此柱塞与滑靴内外球面圆度检测非常重要，这会影响后续产品的装配和使用，但现有技术中，柱塞与滑靴内外球面圆度检测主要还是通过人工检测，不仅检测效率低，也容易出现检测误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置及方法，能够快速检测获得柱塞球头外球面半径和滑靴内球面半径，提高了检测效率，同时也提高了检测准确性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置，包括滑靴检测组件和柱塞检测组件，其中所述滑靴检测组件内部设有第一弹簧，所述滑靴检测组件上端设有滑靴测试头组件，且所述滑靴测试头组件包括滑靴固定测试头和滑靴浮动测试头，所述滑靴固定测试头呈套筒状且固定于所述滑靴检测组件上端，所述滑靴浮动测试头下端与所述第一弹簧连接、上端插入所述滑靴固定测试头中，并且检测时所述滑靴固定测试头和滑靴浮动测试头上端均与滑靴下侧的内球面相抵，所述柱塞检测组件内部设有第二弹簧，所述柱塞检测组件上端设有球头测试头组件，且所述球头测试头组件包括球头固定测试头和球头浮动测试头，所述球头固定测试头呈套筒状且固定于所述柱塞检测组件上端，所述球头浮动测试头下端与所述第二弹簧连接、上端插入所述球头固定测试头中，并且检测时球头固定测试头上端和球头浮动测试头上端均与柱塞下端的柱塞球头外球面相抵，所述第一弹簧底部和第二弹簧底部均设有力传感器，且所述力传感器与控制系统相连。

4、所述滑靴检测组件设有第一安装座，且所述第一安装座垂直设于所述底座上，所述第一安装座内设有第一容置腔，且所述第一弹簧和滑靴测试头组件均设于所述第一容置腔中，所述滑靴测试头组件中的滑靴固定测试头固定于所述第一容置腔上端开口处，且所述滑靴固定测试头上端的高度高于第一安装座上端面，第一弹簧处于自然伸长状态时，所述滑靴浮动测试头上端高于所述滑靴固定测试头上端。

5、所述柱塞检测组件设有第二安装座，且所述第二安装座垂直设于所述底座上，所述第二安装座内设有第二容置腔，且所述第二弹簧和球头测试头组件均设于所述第二容置腔中，其中所述球头测试头组件中的球头固定测试头固定于所述第二容置腔上端开口处，且所述球头固定测试头内孔直径小于柱塞球头的直径，第二弹簧处于自然伸长状态时，所述球头浮动测试头上端与球头固定测试头上端平齐。

6、所述滑靴检测组件和柱塞检测组件均设于一个底座上，且所述底座上设有显示屏与所述控制系统连接。

7、一种根据所述的柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置的方法，包括如下步骤：

8、步骤一：确定第一弹簧的第一标定弹性系数s1和第二弹簧的第二标定弹性系数s2；

9、步骤二：将滑靴放置于滑靴检测组件上，将柱塞放置于柱塞检测组件上，分别通过力传感器获得第一弹簧的弹簧力fa和第二弹簧的弹簧力fb，根据胡克定律以及步骤一中获得的第一标定弹性系数s1获得第一弹簧的压缩量ha，根据胡克定律以及步骤一中获得的第二标定弹性系数s2获得第二弹簧的压缩量hb；

10、步骤三：根据下式(3)分别计算滑靴下侧内球面半径ra测量值以及柱塞球头外球面半径rb测量值:

11、

12、

13、步骤四：重复步骤二和步骤三以获得多个ra测量值和多个rb测量值，然后取ra测量值的最大值和最小值除以2平均得到ra值，同样取rb测量值的最大值和最小值除以2平均得到rb值；

14、步骤五：比较步骤四中获得的ra值和rb值并判断柱塞球头外球面与滑靴内球面的匹配度。

15、步骤一中，制造多个半径为ra的第一球规样板和多个半径为rb的第二球规样板，其中第一球规样板依次放置于滑靴测试头组件上获得多个第一弹簧的检测弹簧力fa，第二球规样板依次放置于球头测试头组件上获得多个第二弹簧的检测弹簧力fb，由于第一球规样板半径和第二球规样板半径均已知，根据下式(3)求得多个第一弹簧的压缩量ha和多个第二弹簧的压缩量hb：

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17、

18、再根据胡克定律求得多个第一弹簧的弹性系数s1’和多个第二弹簧的弹性系数s2’，然后计算各个s1’的平均值得到第一标定弹性系数s1，计算各个s2’的平均值得到第二标定弹性系数s2。

19、本发明的优点与积极效果为：

20、1、本发明利用胡克定律和相关部件的几何关系，通过检测获得的各个部件检测组件中的弹簧弹力值就能够快速计算获得柱塞球头外球面半径和滑靴内球面半径，检测效率大大提高。

21、2、本发明检测时先利用定制的球规样板标定弹簧的平均弹性系数，并且检测时获得多个半径测量值，最后取最大值和最小值平均获得最终的半径测量值，以最大程度地保证测量准确，经过实际验证，本发明的测量精度为±0.002mm。

技术特征：

1.一种柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置，其特征在于：包括滑靴检测组件(2)和柱塞检测组件(3)，其中所述滑靴检测组件(2)内部设有第一弹簧(202)，所述滑靴检测组件(2)上端设有滑靴测试头组件(203)，且所述滑靴测试头组件(203)包括滑靴固定测试头(2031)和滑靴浮动测试头(2032)，所述滑靴固定测试头(2031)呈套筒状且固定于所述滑靴检测组件(2)上端，所述滑靴浮动测试头(2032)下端与所述第一弹簧(202)连接、上端插入所述滑靴固定测试头(2031)中，并且检测时所述滑靴固定测试头(2031)和滑靴浮动测试头(2032)上端均与滑靴(4)下侧的内球面相抵，所述柱塞检测组件(3)内部设有第二弹簧(302)，所述柱塞检测组件(3)上端设有球头测试头组件(303)，且所述球头测试头组件(303)包括球头固定测试头(3031)和球头浮动测试头(3032)，所述球头固定测试头(3031)呈套筒状且固定于所述柱塞检测组件(3)上端，所述球头浮动测试头(3032)下端与所述第二弹簧(302)连接、上端插入所述球头固定测试头(3031)中，并且检测时球头固定测试头(3031)上端和球头浮动测试头(3032)上端均与柱塞(5)下端的柱塞球头(501)外球面相抵，所述第一弹簧(202)底部和第二弹簧(302)底部均设有力传感器，且所述力传感器与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置，其特征在于：所述滑靴检测组件(2)设有第一安装座(201)，所述第一安装座(201)内设有第一容置腔，且所述第一弹簧(202)和滑靴测试头组件(203)均设于所述第一容置腔中，所述滑靴测试头组件(203)中的滑靴固定测试头(2031)固定于所述第一容置腔上端开口处，且所述滑靴固定测试头(2031)上端的高度高于第一安装座(201)上端面，第一弹簧(202)处于自然伸长状态时，所述滑靴浮动测试头(2032)上端高于所述滑靴固定测试头(2031)上端。

3.根据权利要求1所述的柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置，其特征在于：所述柱塞检测组件(3)设有第二安装座(301)，所述第二安装座(301)内设有第二容置腔，且所述第二弹簧(302)和球头测试头组件(303)均设于所述第二容置腔中，其中所述球头测试头组件(303)中的球头固定测试头(3031)固定于所述第二容置腔上端开口处，且所述球头固定测试头(3031)内孔直径小于柱塞球头(501)的直径，第二弹簧(302)处于自然伸长状态时，所述球头浮动测试头(3032)上端与球头固定测试头(3031)上端平齐。

4.根据权利要求1所述的柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置，其特征在于：所述滑靴检测组件(2)和柱塞检测组件(3)均设于一个底座(1)上，且所述底座(1)上设有显示屏(6)与所述控制系统连接。

5.一种根据权利要求1所述的柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置的方法，其特征在于：包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置的方法，其特征在于：步骤一中，制造多个半径为ra的第一球规样板和多个半径为rb的第二球规样板，其中第一球规样板依次放置于滑靴测试头组件(203)上获得多个第一弹簧(202)的检测弹簧力fa，第二球规样板依次放置于球头测试头组件(303)上获得多个第二弹簧(302)的检测弹簧力fb，由于第一球规样板半径和第二球规样板半径均已知，根据下式(3)求得多个第一弹簧(202)的压缩量ha和多个第二弹簧(202)的压缩量hb：

技术总结
本发明涉及一种柱塞与滑靴内外球面圆度检测装置及方法其中滑靴检测组件内部设有第一弹簧，滑靴检测组件上端设有滑靴测试头组件，且滑靴测试头组件包括滑靴固定测试头和滑靴浮动测试头，滑靴固定测试头固定于滑靴检测组件上端，滑靴浮动测试头下端与第一弹簧连接、上端插入滑靴固定测试头中，柱塞检测组件内部设有第二弹簧，柱塞检测组件上端设有球头测试头组件，且球头测试头组件包括球头固定测试头和球头浮动测试头，球头固定测试头固定于柱塞检测组件上端，球头浮动测试头下端与第二弹簧连接、上端插入球头固定测试头中，第一弹簧底部和第二弹簧底部均设有力传感器。本发明能够快速检测获得柱塞球头外球面半径和滑靴内球面半径。

技术研发人员：孔令斌,李昆,杜劲松,王健,邓月诚,罗永涛,姜宇
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6