一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，包括支架，支架上安裝高壓艙，高壓艙上設有管接頭，高壓動力源通過管接頭向高壓艙內注入高壓海水，高壓艙內設置斜盤組件和柱塞缸體組件，柱塞缸體組件的一端通過吸入閥與閥套固定連接，另一端則通過滑靴與斜盤組件相接觸。本發(fā)明所公開的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，把柱塞-缸體摩擦副，滑靴-斜盤摩擦副，軸-軸瓦摩擦副集中設置于高壓艙內，各摩擦副同時運動，實現(xiàn)同時試驗；通過管接頭向高壓艙內注入高壓海水，可以模擬深海壓力環(huán)境，試驗各摩擦副在2000m深海環(huán)境中的運行狀況。
【專利說明】一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及摩擦磨損實驗設備領域，具體的說涉及該領域中的一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的摩擦磨損試驗臺多為用一個臺架來實現(xiàn)對一種摩擦副的模擬，一次只能進行某對摩擦副的試驗，功能單一，多個摩擦副需要多個試驗臺分別試驗，造成液壓系統(tǒng)復雜，占地面積大，成本高，又不能很好的模擬水壓柱塞泵實際工況，如摩擦副間的偶合作用；大多以淡水作為工作介質，不能模擬海水對材料的強腐蝕作用；其環(huán)境壓力為大氣壓力，不能模擬深海高壓環(huán)境下摩擦副及滑動軸承的運行狀況。
[0003]現(xiàn)有的摩擦磨損試驗臺采用單柱塞盤配流方案，配流盤受力極不平衡，無法形成有效的壓力水膜，泄漏大，無法建立起工作壓力。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題，就是提供一種可同時對多種摩擦副進行試驗的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺。
[0005]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0006]一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，包括支架，支架上安裝高壓艙，高壓艙上設有管接頭，高壓動力源通過管接頭向高壓艙內注入高壓海水，其改進之處在于:高壓艙內設置斜盤組件和柱塞缸體組件，柱塞缸體組件的一端通過吸入閥與閥套固定連接，另一端則通過滑靴與斜盤組件相接觸；穿入高壓艙內的軸一穿過斜盤組件后與閥套固定連接，閥套穿入固定于高壓艙上的配流套后與相對軸一方向穿入高壓艙內的軸二相連接，軸一、閥套和軸二一起轉動時，帶動柱塞缸體組件和滑靴沿斜盤組件做圓周運動，閥套內部的空腔與配流套內部的空腔相通，配流套內部的空腔則與第一管接頭相通；
[0007]其中柱塞缸體組件的結構包括，缸體，缸體上的橫孔通過吸入閥與閥套內部的空腔相通，缸體內有與橫孔相通的柱塞腔，柱塞腔內容納柱塞，柱塞的一端開有凹槽，固定于柱塞腔內的回程彈簧頂緊于凹槽內，另一端設置球頭，球頭與滑靴相連接；
[0008]固定于高壓艙上的底座與軸瓦支架相連接，加載柱塞安裝于底座與軸瓦支架之間的空腔內，該空腔與第二管接頭相通，軸一穿過固定于軸瓦支架上的軸瓦。
[0009]在一個優(yōu)選的實施例中，所述的高壓艙包括柱狀筒壁，筒壁的頂部設置端蓋，配流套固定于端蓋內壁，軸二從端蓋方向穿入高壓艙內；筒壁的底部設置底蓋，底座與軸瓦支架均固定于底蓋內壁，軸一從底蓋方向穿入高壓艙內。
[0010]在一個優(yōu)選的實施例中，柱塞套試件通過螺釘安裝于柱塞腔內壁，并且柱塞套試件在與橫孔相對應位置處也留有孔，回程彈簧的一端固定于柱塞套試件，另一端頂緊于柱塞一端的凹槽內，柱塞沿柱塞套試件上下運動形成摩擦副。
[0011]進一步的，所述柱塞套試件的回轉半徑為75mm ;在缸體上與柱塞腔相近的位置均勻設置有數(shù)個壓力傳感器。
[0012]在一個優(yōu)選的實施例中，斜盤組件包括與底座固定連接的固定支架，所述的固定支架帶有球面弧形凹槽，凹槽內容納與其形狀相對應的半球形調節(jié)支架，固定支架和調節(jié)支架之間使用調節(jié)螺釘固定，調節(jié)支架的頂部安裝斜盤，通過調整調節(jié)螺釘可轉動調節(jié)支架以調整斜盤到所需角度。
[0013]進一步的，斜盤的表面覆蓋斜盤試件，斜盤試件和斜盤之間通過螺釘固定連接，滑靴沿斜盤試件圓周運動形成摩擦副。
[0014]在一個優(yōu)選的實施例中，軸一上與軸瓦相對應的位置處包覆有軸套，軸套與軸一之間以傳動齒卡接，并通過螺釘固定。
[0015]在一個優(yōu)選的實施例中，所述的高壓動力源包括穩(wěn)定輸出20MPa高壓海水的高壓泵站和在輸出高壓海水壓力大于25MPa時開啟泄壓的第一溢流閥。
[0016]進一步的,還包括聞壓艙內壓力控制系統(tǒng),包括在聞壓艙內壓力大于20MPa時開啟泄壓的第二溢流閥和用于吸收壓力脈動的第二蓄能器。
[0017]進一步的，第一管接頭壓出的高壓海水。經(jīng)第三溢流閥回流至高壓艙，其中第三溢流閥于壓力大于36MPa時開啟泄壓；第一管接頭壓入的高壓海水，由第三蓄能器吸收壓力脈動。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:
[0019]本發(fā)明所公開的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，把柱塞-缸體摩擦副，滑靴-斜盤摩擦副，軸-軸瓦摩擦副集中設置于高壓艙內，各摩擦副同時運動，實現(xiàn)同時試驗；通過管接頭向高壓艙內注入高壓海水，可以模擬深海壓力環(huán)境，試驗各摩擦副在2000m深海環(huán)境中的運行狀況。
[0020]柱塞缸體組件中的柱塞腔通過橫孔和吸入閥與閥套內部的空腔相通，閥套內部的空腔與配流套內部的空腔相通，配流套內部的空腔則與第一管接頭相通，這樣可以隨著柱塞沿柱塞腔向下運動而把高壓海水通過第一管接頭注入柱塞腔內，這種動缸式閥配流的方式相對于單柱塞盤配流方式，不但受力平衡，而且能夠形成有效的壓力水膜。
[0021]通過更換柱塞套試件和柱塞，可以對不同尺寸及不同材料的柱塞-缸體摩擦副進行實驗研究；通過壓力傳感器實時檢測缸體的受力情況；
[0022]所述的固定支架帶有球面弧形凹槽，凹槽內容納與其形狀相對應的半球形調節(jié)支架，固定支架和調節(jié)支架之間使用調節(jié)螺釘固定，調節(jié)支架的頂部安裝斜盤，通過調整調節(jié)螺釘可轉動調節(jié)支架以調整斜盤到所需角度，實現(xiàn)對斜盤傾角的控制，以改變柱塞上下運動的行程參數(shù)；
[0023]通過更換斜盤試件和滑靴，可對不同結構及不同材料的滑靴-斜盤摩擦副進行試驗研究；
[0024]通過更換不同厚度與材料的軸瓦和軸套，可對不同材料和直徑的軸-軸瓦摩擦副進行試驗研究；
[0025]高壓艙內壓力控制系統(tǒng)可調節(jié)高壓艙內水的壓力，使其壓力穩(wěn)定維持在20MPa左右，用以模擬2000m深海環(huán)境壓力，并形成水流循環(huán)將試驗臺能量損耗所產(chǎn)生的熱量帶走，起到一定的冷卻效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例1所公開的摩擦磨損試驗臺的內部結構示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例1所公開的高壓海水通過第一管接頭注入柱塞腔內時的水流路徑；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例1所公開的高壓艙的結構示意圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實施例1所公開的柱塞-缸體摩擦副的結構示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實施例1所公開的滑靴-斜盤摩擦副的結構示意圖；
[0031]圖6是本發(fā)明實施例1所公開的摩擦磨損試驗臺的壓力控制系統(tǒng)圖。

【具體實施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]實施例1，如圖1，圖2，圖4所示，本實施例公開了一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，包括支架，支架上安裝高壓艙，高壓艙上設有管接頭3，高壓動力源通過管接頭3向高壓艙內注入高壓海水，高壓艙內設置斜盤組件和柱塞缸體組件，柱塞缸體組件的一端通過吸入閥93與閥套94固定連接，另一端則通過滑靴85與斜盤組件相接觸；穿入高壓艙內的軸一 I穿過斜盤組件后與閥套94固定連接，閥套94穿入固定于高壓艙上的配流套15后與相對軸一 I方向穿入高壓艙內的軸二 22相連接，如閥套94隨軸一 I轉動，將與配流套15形成轉動摩擦副。電機帶動軸一 1、閥套94和軸二 22 —起轉動時，可以同時帶動柱塞缸體組件和滑靴85沿斜盤組件做圓周運動，閥套94內部的空腔95與配流套15內部的空腔相通，配流套15內部的空腔則與第一管接頭161相通；
[0034]其中柱塞缸體組件的結構包括，缸體91，缸體91上的橫孔92通過吸入閥93與閥套94內部的空腔95相通，缸體91內有與橫孔92相通的柱塞腔，柱塞腔內容納柱塞96，柱塞96的一端開有凹槽，固定于柱塞腔內的回程彈簧97頂緊于凹槽內，另一端設置球頭98，球頭與滑靴85相連接；
[0035]如圖1所示，固定于高壓艙上的底座71與軸瓦支架72相連接，加載柱塞安裝于底座與軸瓦支架之間的空腔內，該空腔與第二管接頭相通，通過第二管接頭引入高壓海水對軸瓦支架進行壓力加載，最高加載壓力10KN，用以模擬深海環(huán)境下滑動軸承的實際工況，軸一 I穿過固定于軸瓦支架72上的軸瓦73。
[0036]如圖2所示，柱塞缸體組件中的柱塞腔通過橫孔92和吸入閥93與閥套94內部的空腔95相通，閥套94內部的空腔95與配流套15內部的空腔相通，配流套15內部的空腔則與第一管接頭161相通，這樣可以隨著柱塞沿柱塞腔向下運動而把高壓海水通過第一管接頭注入柱塞腔內，實現(xiàn)吸水過程。這種動缸式閥配流的方式相對于單柱塞盤配流方式，不但受力平衡，而且能夠形成有效的壓力水膜。
[0037]如圖3，圖1所示，所述的高壓艙包括柱狀筒壁28，筒壁28的頂部設置端蓋16，配流套15固定于端蓋16內壁，軸二 22從端蓋16方向穿入高壓艙內；筒壁28的底部設置底蓋4，底座71與軸瓦支架72均固定于底蓋4內壁，軸一 I從底蓋4方向穿入高壓艙內。
[0038]如圖2，圖4所示，柱塞套試件99通過螺釘910安裝于柱塞腔內壁，并且柱塞套試件99在與橫孔92相對應位置處也留有孔911，回程彈簧97的一端固定于柱塞套試件99，另一端頂緊于柱塞96 —端的凹槽內，柱塞96沿柱塞套試件99上下運動形成摩擦副。所述柱塞套試件99的回轉半徑為75mm ;在缸體上與柱塞腔相近的位置均勻設置有數(shù)個壓力傳感器912。
[0039]如圖1，圖4，圖5所示，斜盤組件包括與底座71固定連接的固定支架81，所述的固定支架帶有球面弧形凹槽，凹槽內容納與其形狀相對應的半球形調節(jié)支架82,固定支架81和調節(jié)支架82之間使用調節(jié)螺釘固定，調節(jié)支架的頂部安裝斜盤83，通過調整調節(jié)螺釘可轉動調節(jié)支架82以調整斜盤83到所需角度。斜盤83的表面覆蓋斜盤試件84，斜盤試件84和斜盤83之間通過螺釘固定連接，滑靴85沿斜盤試件84圓周運動形成摩擦副，此外在摩擦力的作用下，滑靴85和柱塞96之間也存在相對運動。
[0040]軸一上與軸瓦相對應的位置處包覆有軸套，軸套與軸一之間以傳動齒卡接，并通過螺釘固定。
[0041]如圖6所示,壓力控制系統(tǒng)包括:高壓動力源A,該高壓動力源A包括穩(wěn)定輸出20MPa高壓海水的高壓泵站Al和在輸出高壓海水壓力大于25MPa時開啟泄壓的第一溢流閥A2。
[0042]進一步的，還包括高壓艙內壓力控制系統(tǒng)B，包括在高壓艙內壓力大于20MPa時開啟泄壓的第二溢流閥BI和用于吸收壓力脈動的第二蓄能器B2。
[0043]進一步的，第一管接頭壓出的高壓海水，經(jīng)第三溢流閥Cl回流至高壓艙，其中第三溢流閥Cl于壓力大于36MPa時開啟泄壓；第一管接頭壓入的高壓海水，由第三蓄能器C2吸收壓力脈動。
[0044]如圖1，圖2，圖4，圖5所示，本實施例所公開的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺的結構包括:從底蓋4穿入高壓艙內的軸一 1，軸一 I與底蓋4之間以軸承座2固定，此外在底蓋4內壁上還固定有底座71和軸瓦支架72，軸一 I穿過固定于軸瓦支架72上的軸瓦73形成軸-軸瓦摩擦副，加載柱塞安裝于底座與軸瓦支架之間的空腔內，該空腔與開設在底蓋上的第二管接頭相通，可以通過第二管接頭引入高壓海水對軸瓦支架進行壓力加載；底蓋4與筒壁28之間以螺釘30固定，并且在邊緣接觸部位設置O型密封圈5，6以改善密封效果。
[0045]斜盤組件包括與底座71固定連接的固定支架81，所述的固定支架81帶有球面弧形凹槽，凹槽內容納與其形狀相對應的半球形調節(jié)支架82，固定支架和調節(jié)支架之間使用調節(jié)螺釘固定，調節(jié)支架82的頂部安裝斜盤83，通過調整調節(jié)螺釘可轉動調節(jié)支架82以調整斜盤83到所需角度。斜盤83的表面覆蓋斜盤試件84，斜盤試件84和斜盤83之間通過螺釘固定連接，滑靴85沿斜盤試件84圓周運動形成摩擦副。
[0046]其中柱塞缸體組件的結構包括，缸體91，缸體91上的橫孔92通過吸入閥93與閥套94內部的空腔95相通，缸體91內有與橫孔92相通的柱塞腔，柱塞腔內容納柱塞96，柱塞96的一端開有凹槽，固定于柱塞腔內的回程彈簧97頂緊于凹槽內，另一端設置球頭98，球頭98與滑靴85相連接。
[0047]柱塞缸體組件的一端通過吸入閥93與閥套94固定連接，另一端則通過柱塞96和回程彈簧97向滑靴85施加向下的壓力，使之頂緊至斜盤組件；穿入高壓艙內的軸一 I穿過斜盤組件后與閥套94固定連接，閥套94穿入固定于端蓋16的配流套15后與從端蓋16穿入高壓艙內的軸二 22相連接，軸二 22與端蓋16之間以軸承座21固定。在閥套94和配流套15的邊緣接觸部位設置密封擋圈12和格萊圈13以改善密封效果。開設在端蓋16上的第一管接頭161通過配流套15內部的空腔、閥套94內部的空腔95、吸入閥93、橫孔92與柱塞腔相通，這樣可以隨著柱塞沿柱塞腔向下運動而把高壓海水通過第一管接頭注入柱塞腔內，實現(xiàn)吸水過程。
[0048]本實施例所公開的摩擦磨損試驗臺的工作原理為，電機帶動軸一、閥套和軸二一起轉動時，可以同時帶動柱塞缸體組件和滑靴沿斜盤組件做圓周運動，不同的斜盤傾角，對應不同的柱塞上下運動行程參數(shù)，這就可以實現(xiàn)在一個試驗臺中同時對柱塞-缸體摩擦副，滑靴-斜盤摩擦副，軸-軸瓦摩擦副的測試。通過更換柱塞套試件和柱塞，可以對不同尺寸及不同材料的柱塞-缸體摩擦副進行實驗研究；通過更換斜盤試件和滑靴，可對不同結構及不同材料的滑靴-斜盤摩擦副進行試驗研究；通過更換不同厚度與材料的軸瓦和軸套，可對不同材料和直徑的軸-軸瓦摩擦副進行試驗研究；試驗臺的拓展性好。高壓動力源通過管接頭向高壓艙內注入高壓海水，隨著柱塞沿柱塞腔向下運動而把高壓海水通過第一管接頭注入柱塞腔內，實現(xiàn)吸水過程，通過第二管接頭引入高壓海水對軸瓦支架進行壓力加載，可以模擬深海壓力環(huán)境，試驗各摩擦副在2000m深海環(huán)境中的運行狀況。
【權利要求】
1.一種高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，包括支架，支架上安裝高壓艙，高壓艙上設有管接頭，高壓動力源通過管接頭向高壓艙內注入高壓海水，其特征在于:高壓艙內設置斜盤組件和柱塞缸體組件，柱塞缸體組件的一端通過吸入閥與閥套固定連接，另一端則通過滑靴與斜盤組件相接觸；穿入高壓艙內的軸一穿過斜盤組件后與閥套固定連接，閥套穿入固定于高壓艙上的配流套后與相對軸一方向穿入高壓艙內的軸二相連接，軸一、閥套和軸二一起轉動時，帶動柱塞缸體組件和滑靴沿斜盤組件做圓周運動，閥套內部的空腔與配流套內部的空腔相通，配流套內部的空腔則與第一管接頭相通； 其中柱塞缸體組件的結構包括，缸體，缸體上的橫孔通過吸入閥與閥套內部的空腔相通，缸體內有與橫孔相通的柱塞腔，柱塞腔內容納柱塞，柱塞的一端開有凹槽，固定于柱塞腔內的回程彈簧頂緊于凹槽內，另一端設置球頭，球頭與滑靴相連接； 固定于高壓艙上的底座與軸瓦支架相連接，加載柱塞安裝于底座與軸瓦支架之間的空腔內，該空腔與第二管接頭相通，軸一穿過固定于軸瓦支架上的軸瓦。
2.根據(jù)權利要求1所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述的高壓艙包括柱狀筒壁，筒壁的頂部設置端蓋，配流套固定于端蓋內壁，軸二從端蓋方向穿入高壓艙內；筒壁的底部設置底蓋，底座與軸瓦支架均固定于底蓋內壁，軸一從底蓋方向穿入高壓艙內。
3.根據(jù)權利要求1所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:柱塞套試件通過螺釘安裝于柱塞腔內壁，并且柱塞套試件在與橫孔相對應位置處也留有孔，回程彈簧的一端固定于柱塞套試件，另一端頂緊于柱塞一端的凹槽內，柱塞沿柱塞套試件上下運動形成摩擦副。
4.根據(jù)權利要求3所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述柱塞套試件的回轉半徑為75mm ;在缸體上與柱塞腔相近的位置均勻設置有數(shù)個壓力傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:斜盤組件包括與底座固定連接的固定支架，所述的固定支架帶有球面弧形凹槽，凹槽內容納與其形狀相對應的半球形調節(jié)支架，固定支架和調節(jié)支架之間使用調節(jié)螺釘固定，調節(jié)支架的頂部安裝斜盤，通過調整調節(jié)螺釘可轉動調節(jié)支架以調整斜盤到所需角度。
6.根據(jù)權利要求5所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:斜盤的表面覆蓋斜盤試件，斜盤試件和斜盤之間通過螺釘固定連接，滑靴沿斜盤試件圓周運動形成摩擦副。
7.根據(jù)權利要求1所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:軸一上與軸瓦相對應的位置處包覆有軸套，軸套與軸一之間以傳動齒卡接，并通過螺釘固定。
8.根據(jù)權利要求1所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:所述的高壓動力源包括穩(wěn)定輸出20MPa高壓海水的高壓泵站和在輸出高壓海水壓力大于25MPa時開啟泄壓的第一溢流閥。
9.根據(jù)權利要求8所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:還包括高壓艙內壓力控制系統(tǒng)，包括在高壓艙內壓力大于20MPa時開啟泄壓的第二溢流閥和用于吸收壓力脈動的第二蓄能器。
10.根據(jù)權利要求9所述的高背壓海水液壓摩擦磨損試驗臺，其特征在于:第一管接頭壓出的高壓海水，經(jīng)第三溢流閥回流至高壓艙，其中第三溢流閥于壓力大于36MPa時開啟泄壓；第一管接頭壓入的高壓海水，由第三蓄能器吸收壓力脈動。
【文檔編號】G01N3/56GK104280232SQ201410548409
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權日:2014年10月16日
【發(fā)明者】楊友勝, 聶松林, 張齊, 朱永杰, 王帥 申請人:中國海洋大學