本發(fā)明涉及一種滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)試方法，具體涉及一種伺服閥功率級(jí)閥芯靜壓及工作流量下的徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，屬于液壓及流體傳動(dòng)。

背景技術(shù)：

1、電液伺服閥廣泛應(yīng)用于液壓伺服系統(tǒng)中。閥芯受到的液流力影響了閥芯的運(yùn)動(dòng)性能，是伺服閥設(shè)計(jì)制造中需要嚴(yán)格控制的重要因素。目前對(duì)伺服閥功率級(jí)滑閥副的性能特性測(cè)試中只能實(shí)現(xiàn)對(duì)軸向液流力的測(cè)試，由于滑閥徑向間隙極為微小，閥芯在閥套主孔中的徑向偏移狀態(tài)難以確定，接觸壓力對(duì)測(cè)量的影響難以排除；同時(shí)，在閥芯表面放置傳感器測(cè)點(diǎn)會(huì)對(duì)微小間隙流場(chǎng)的流動(dòng)狀態(tài)造成極大干擾，影響測(cè)試準(zhǔn)確性。因此閥芯徑向液流力的測(cè)量在以往難以實(shí)現(xiàn)。

2、上海凱泉泵業(yè)專利202410139537.x“一種使用磁懸浮軸承測(cè)定離心泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向力與徑向力的裝置與方法”中針對(duì)離心泵轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提出一種測(cè)量軸向力與徑向力的裝置和方法；蘭州理工大學(xué)專利cn202311795356.4“一種插裝式換向閥的液動(dòng)力測(cè)試裝置”中針對(duì)插裝式換向閥提出一種液動(dòng)力測(cè)試裝置；哈爾濱電氣動(dòng)力裝備有限公司專利cn201210306084“水泵水力模型試驗(yàn)裝置”針對(duì)水泵提出一種水力模型試驗(yàn)裝置。

3、上述專利方案中未能同時(shí)或部分實(shí)現(xiàn)以下功能：

4、(1)微小徑向間隙接觸狀態(tài)的判斷；

5、(2)液流在閥芯徑向作用力大小的測(cè)試；

6、(3)測(cè)點(diǎn)接觸壓力對(duì)徑向力和徑向位移測(cè)量的影響消除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供一種滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)試方法，該方法能夠判斷閥芯與閥套徑向接觸狀態(tài)并獲得閥芯所受徑向液流力，得到閥芯受到的徑向合力和合力矩，解決微米級(jí)微小徑向間隙的滑閥徑向液流力難以測(cè)量的問題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)，包括：

4、液壓能源，將液體油通過被測(cè)閥殼體開設(shè)的進(jìn)油孔輸入被測(cè)閥殼體內(nèi)部；

5、閥芯延長(zhǎng)桿，包括兩個(gè)閥芯延長(zhǎng)桿，一端分別伸入被測(cè)閥殼體內(nèi)部與被測(cè)閥閥芯連接固定，另一端連接力傳感器和位移傳感器；

6、力傳感器，包括兩個(gè)帶推桿的力傳感器，分別固定安裝在兩個(gè)閥芯延長(zhǎng)桿的端部，且安裝方向相反，用于測(cè)量被測(cè)閥閥芯受到的液流力；所述兩個(gè)帶推桿的力傳感器可同向運(yùn)動(dòng)或反向運(yùn)動(dòng)；

7、位移傳感器，包括兩個(gè)位移傳感器，分別安裝在兩個(gè)閥芯延長(zhǎng)桿的端部，且與帶推桿的力傳感器相對(duì)安裝，用于測(cè)量被測(cè)閥閥芯(8)的相對(duì)位移；

8、處理器，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)帶推桿的力傳感器同向運(yùn)動(dòng)或反向運(yùn)動(dòng)，采集力傳感器測(cè)量的液流力數(shù)據(jù)和位移傳感器測(cè)量的相對(duì)位移數(shù)據(jù)，根據(jù)位移傳感器測(cè)量的相對(duì)位移數(shù)據(jù)記錄被測(cè)閥閥芯兩側(cè)在被測(cè)閥殼體內(nèi)同向運(yùn)動(dòng)的偏移位移或者被測(cè)閥閥芯在被測(cè)閥殼體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位移，獲得被測(cè)閥閥芯受到的液流力合力或者液流作用在被測(cè)閥閥芯上的合力矩。

9、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，還包括流量計(jì)，安裝在液壓能源與被測(cè)閥殼體進(jìn)油孔連通的進(jìn)油管路上，用于測(cè)量液體油的流量。

10、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，還包括壓力傳感器，安裝在液壓能源與被測(cè)閥殼體進(jìn)油孔連通的進(jìn)油管路上，用于測(cè)量被測(cè)閥殼體進(jìn)油口的壓力。

11、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，還包括回油截止閥，安裝在與被測(cè)閥殼體出油孔連通的出油管路上，用于控制被測(cè)閥殼體內(nèi)部處于靜壓狀態(tài)或者處于工作流動(dòng)狀態(tài)。

12、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，還包括盛油容器，用于接收被測(cè)閥殼體流出的液體油。

13、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，所述兩個(gè)閥芯延長(zhǎng)桿的一端分別伸入被測(cè)閥殼體內(nèi)部與被測(cè)閥閥芯通過螺紋擰緊固定，另一端靠近端部位置開設(shè)兩個(gè)相對(duì)的安裝平面，分別安裝力傳感器和位移傳感器。

14、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，當(dāng)所述處理器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)帶推桿的力傳感器同向運(yùn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)閥閥芯向被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)壁面一側(cè)貼緊，兩個(gè)帶推桿的力傳感器測(cè)量的液流力之和為被測(cè)閥閥芯受到的液流力合力；當(dāng)所述處理器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)帶推桿的力傳感器反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)閥閥芯在被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)繞中心旋轉(zhuǎn)，根據(jù)帶推桿的力傳感器測(cè)量的液流力和被測(cè)閥閥芯結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算得到液流作用在被測(cè)閥閥芯上的合力矩。

15、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，所述處理器在被測(cè)閥閥芯脫離被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)壁面的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)之間，獲得被測(cè)閥閥芯受到的液流力合力或者液流作用在被測(cè)閥閥芯上的合力矩，其中位移傳感器測(cè)量的被測(cè)閥閥芯的相對(duì)位移數(shù)據(jù)由靜止到發(fā)生變化的時(shí)間點(diǎn)即為所述起始點(diǎn)，相對(duì)位移數(shù)據(jù)停止變化的時(shí)間點(diǎn)即為所述終止點(diǎn)。

16、在上述滑閥徑向液流力測(cè)量系統(tǒng)中，所述處理器還包括：推動(dòng)力傳感器上的推桿，通過位移傳感器確定被測(cè)閥閥芯的位置狀態(tài)，具體為：當(dāng)位移傳感器讀數(shù)發(fā)生變化的時(shí)刻，表明被測(cè)閥閥芯與被測(cè)閥殼體內(nèi)壁面脫離開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移傳感器讀數(shù)停止變化的時(shí)刻，表明被測(cè)閥閥芯與被測(cè)閥殼體內(nèi)壁面再次接觸，計(jì)算得到被測(cè)閥閥芯兩側(cè)在被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)的中位，即被測(cè)閥閥芯的軸線與被測(cè)閥殼體腔體軸線重合的位置。

17、一種滑閥徑向液流力測(cè)量方法，應(yīng)用于上述測(cè)量系統(tǒng)，具體包括如下步驟：

18、液壓能源將液體油通過被測(cè)閥殼體開設(shè)的進(jìn)油孔輸入被測(cè)閥殼體內(nèi)部，經(jīng)過被測(cè)閥閥芯和被測(cè)閥殼體腔體的間隙后流向盛油容器回油，當(dāng)回油截止閥關(guān)閉時(shí)，被測(cè)閥殼體內(nèi)部處于靜壓狀態(tài)，當(dāng)回油截止閥開啟時(shí)，被測(cè)閥殼體內(nèi)部處于工作流動(dòng)狀態(tài)；

19、處理器推動(dòng)力傳感器上的推桿，通過位移傳感器確定被測(cè)閥閥芯的位置狀態(tài)，具體為：當(dāng)位移傳感器讀數(shù)發(fā)生變化的時(shí)刻，表明被測(cè)閥閥芯與被測(cè)閥殼體內(nèi)壁面脫離開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移傳感器讀數(shù)停止變化的時(shí)刻，表明被測(cè)閥閥芯與被測(cè)閥殼體內(nèi)壁面再次接觸，計(jì)算得到被測(cè)閥閥芯兩側(cè)在被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)的中位；

20、處理器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)帶推桿的力傳感器同向運(yùn)動(dòng)，被測(cè)閥閥芯向被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)壁面一側(cè)貼緊，兩個(gè)帶推桿的力傳感器測(cè)量的液流力之和為被測(cè)閥閥芯受到的液流力合力；

21、處理器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)帶推桿的力傳感器反向運(yùn)動(dòng)，被測(cè)閥閥芯在被測(cè)閥殼體腔體內(nèi)繞中心旋轉(zhuǎn)，根據(jù)帶推桿的力傳感器測(cè)量的液流力和被測(cè)閥閥芯結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算得到液流作用在被測(cè)閥閥芯上的合力矩。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少包含如下有益效果：

23、(1)、本發(fā)明實(shí)施例提出一種實(shí)現(xiàn)滑閥徑向液流力測(cè)量的系統(tǒng)及方法，該測(cè)量系統(tǒng)包括液壓能源、帶推桿的力傳感器、位移傳感器、閥芯延長(zhǎng)桿以及處理器等，通過力傳感器上的推桿可以調(diào)節(jié)閥芯在腔體(主孔)中的徑向偏移量；通過位移傳感器采集閥芯徑向位移，可以判斷測(cè)量過程中閥芯在腔體(主孔)中的位置；通過閥芯與腔體(主孔)脫離狀態(tài)下任一時(shí)刻的力傳感器采集數(shù)據(jù)可以得到該時(shí)刻閥芯受到的徑向合力和合力矩。

24、(2)、本發(fā)明實(shí)施例通過力傳感器和位移傳感器同時(shí)采集數(shù)據(jù)，由閥芯位移變化曲線可以判讀閥芯脫離壁面和接觸壁面的時(shí)刻，以及在該時(shí)間段內(nèi)任一時(shí)刻下閥芯的徑向偏移量，排除閥芯接觸壁面對(duì)徑向力測(cè)量的影響；

25、(3)、本發(fā)明實(shí)施例通過閥芯兩端的延長(zhǎng)桿能夠?yàn)榱鞲衅骱臀灰苽鞲衅魈峁┩獠繙y(cè)點(diǎn)，避免對(duì)間隙流場(chǎng)的干擾，使測(cè)試狀態(tài)符合實(shí)際工作狀態(tài)；并且閥芯兩端的延長(zhǎng)桿能夠放大閥芯在主孔內(nèi)部的偏轉(zhuǎn)位移，提高徑向微位移測(cè)量準(zhǔn)確性；

26、(4)、本發(fā)明實(shí)施例采用帶推桿的力傳感器，通過雙向運(yùn)動(dòng)的推桿，使閥芯在主孔中既能夠平移運(yùn)動(dòng)也可以繞軸向中心旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)徑向任意位置的調(diào)節(jié)；

27、(5)、本發(fā)明實(shí)施例通過閥芯脫離壁面時(shí)間段內(nèi)的全時(shí)受力采集，能夠測(cè)量得到任一時(shí)刻下的徑向液流合力和合力矩；通過閥芯的徑向偏移量和徑向受力的同時(shí)采集，能夠得到徑向液流合力和合力矩隨徑向偏移的變化關(guān)系。