一种内曲线马达定子导轨-柱塞组件冲击载荷测试装置

技术领域

本发明涉及内曲线液压马达测试领域，具体涉及一种内曲线马达定子导轨-柱塞组件冲击载荷测试装置。

背景技术

近年来随着中国装备制造业的发展，低速大扭矩内曲线液压马达在大型工程机械、盾构机、海洋勘探设备上需求量逐年增大，同时需要马达具有较低的稳定转速、较低的振动强度以及辐射噪声等级，因此对内曲线液压马达的结构设计就需要掌握其结构动态特性。内曲线马达定子导轨曲线的线型尺寸特征对液压马达对柱塞组件在工作过程中形成冲击载荷有重要的影响，为减小内曲线马达定子导轨结构特征对结构引起冲击载荷的影响，在内曲线设计中通过控制内曲线马达定子导轨对柱塞组件所形成的冲击载荷，以提高内曲线液压马达整体结构的振动噪声特性以及整机扭矩载荷输出的稳定特性，进一步提高其工作可靠性，是完成内曲线液压马达正向设计的重要方法。

目前国内有关内曲线马达定子导轨冲击载荷测试方法，主要借助通用液压马达试验台，通过将加工完整的内曲线马达定子导轨结构置换安装于内曲线液压马达结构中，在给定试验工况下，测试内曲线马达的输出轴的扭矩脉动及马达表面的振动加速度数值来衡量内曲线液压马达内曲线马达定子导轨结构工作所形成的冲击载荷特性，评价其内曲线马达定子导轨对柱塞组件的载荷冲击。该方法对测试设备依赖程度较高，同时由于测试设备整体较为复杂，所以测试所需的安装调试及后期维护人力成本、能源消耗都较高，整个测试过程不易实现内曲线马达定子导轨的更换及其工作过程中的结构变形测试，测试精度及测试数据匹配不够精确。

发明内容

本发明提供一种内曲线马达定子导轨-柱塞组件冲击载荷测试装置，以解决背景技术中所述现有测试依赖整机试验台、操控复杂、使用维护成本高、测试精度不够等问题。

本发明提供的一种内曲线马达定子导轨-柱塞组件冲击载荷测试装置，主要包括控制显示终端、测试系统、油路、高压油源，所述测试系统和油路均安装在测试平台上，控制显示终端与测试系统电性连接，控制测试系统工作并接收测试系统传输的数据，高压油源通过油路为测试系统提供高压油，所述测试平台上还安装有内曲线导轨试件和驱动直线电机，内曲线导轨试件安装在测试系统下端，并与驱动直线电机相连接；所述测试系统主要包括柱塞组件、柱塞驱动装置、单向阀、电磁阀、往复油缸和位移加速度传感器，所述往复油缸包括缸筒和往复活塞，往复活塞将所述缸筒内部分割为两个空间，所述往复活塞两端分别固定连接有活塞连杆和动子推杆，所述柱塞驱动装置固定连接在往复油缸和柱塞组件之间，并与活塞连杆螺纹连接，所述动子推杆远离往复活塞的一端伸入位移加速度传感器内，所述位移加速度传感器与控制显示终端相联通，所述缸筒远离活塞连杆一端的缸壁上还分别设置有往复油缸A口、往复油缸B口和往复油缸单向阀接口，往复油缸通过往复油缸单向阀接口与单向阀油路相连通，另外又通过往复油缸A口和往复油缸B口与电磁阀油路相连通，所述单向阀、电磁阀均与所述油路相连通。

进一步的，所述柱塞组件包括滚柱、滚柱轴瓦、柱塞和柱塞导轨，所述滚柱装配在滚柱轴瓦内，所述滚柱轴瓦设置在柱塞下端面内，所述柱塞与柱塞导轨滑动连接。

进一步的，所述柱塞驱动装置包括力传感器、活塞连接件和柱塞缸体，所述柱塞导轨固定设置在柱塞缸体内壁，所述力传感器设置在柱塞缸体内，力传感器两侧上贯穿设置有力传感器螺钉，所述力传感器螺钉的一端与柱塞远离滚柱轴瓦的一端面螺纹连接，另一端与所述活塞连接件螺纹连接。

进一步的，所述往复油缸还包括连接端盖和端盖，所述连接端盖设置在柱塞驱动装置和往复油缸之间，通过螺栓与柱塞缸体固定连接，同时连接端盖还通过紧固螺钉与缸筒固定连接，所述端盖设置在往复油缸与位移加速度传感器之间，并通过端盖螺钉与缸筒固定连接，所述端盖上还设置有通孔，所述动子推杆贯穿该通孔。

进一步的，所述位移加速度传感器包括传感器壳体、电磁线圈和传感器接口，所述传感器壳体通过传感器紧固螺钉与端盖固定连接，所述电磁线圈置于传感器壳体内，并围绕在伸入位移加速度传感器内的动子推杆周向，所述传感器接口设置在传感器壳体端部，并与控制显示终端相联通。

进一步的，所述单向阀上开设有单向阀入口和单向阀出口，所述单向阀入口与往复油缸单向阀接口相连通，所述单向阀出口与外接的油路相连通，所述单向阀内设置有单向阀磁芯和单向阀阀芯，所述单向阀磁芯和单向阀阀芯之间通过阀芯连杆螺纹固定连接，同时单向阀阀芯与单向阀阀端之间设置有回位弹簧，单向阀磁芯周向设置有单向阀电磁线圈，所述单向阀的端面上还设置有单向阀控制接口，所述单向阀控制接口与控制显示终端相联通。

进一步的，所述电磁阀包括电磁阀体、阀芯和动子，所述阀芯设置在电磁阀体内部，其两端部分别设置有阀芯弹簧Ⅰ和阀芯弹簧Ⅱ，所述阀芯一端与动子相连接，所述动子周向设置有电磁阀线圈，所述电磁阀上还开设有A口、B口、P口和T口，所述A口和B口分别对应与往复油缸A口和往复油缸B口相连通，所述P口和T口均与外接的油路相连通，所述电磁阀端部还通过阀体端盖螺钉固定连接有阀体端盖，所述电磁阀上还设置有电磁阀控制接口，所述电磁阀控制接口与控制显示终端相联通。

进一步的，所述连接端盖与柱塞缸体之间设置有密封垫，所述活塞连杆与连接端盖相接触的部位设置有密封圈，所述动子推杆与往复油缸端盖相接触的部位设置有端盖密封圈。

进一步的，所述测试平台底部还安装有高度调整电机。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下有益效果：

1、体积小，结构紧凑，成本低

本发明所提供的测试装置省去了复杂的内曲线液压马达其他结构及配流副结构，使得整体测试装置体积大大减小；试验过程采用电磁阀控制加载往复油缸对柱塞组件施加背压，驱动直线电机推动内曲线导轨试件移动，试验能源消耗和工作量大大降低。

2、内曲线导轨试件运动速度可变，柱塞组件加载压力大小可调

通过控制驱动直线电机的运动速度来驱动内曲线导轨试件的运动位移及速度，以此模拟内曲线液压马达的不同转速运行工况；通过电磁阀和单向阀对各进出油口的控制，可以控制进入往复油缸形成柱塞组件背压的液压油油量，进而控制柱塞组件的加载压力。

3、测试系统实时控制、测试装置安全可靠

本发明所提供的测试装置将加速度位移传感器、力传感器等测试的数据实时显示于控制显示终端，通过测试柱塞组件的运动参数信息，结合内曲线导轨试件的运动参数来系统反应动态测试效果；测试装置上还设有限值报警信息提醒，保证测试过程中的实验装置安全可靠。

4、测试装置结构模块化可任意组合，内曲线导轨试件试验通用性好

根据开发设计内曲线液压马达的柱塞数量等结构参数，改变内曲线导轨试件，可测试不同型号的内曲线马达定子导轨与柱塞组件的冲击载荷测试，也可根据研究内容完成内曲线马达定子导轨结构应力及关键摩擦副磨损及疲劳寿命的试验测试。

附图说明

图1为本发明提供的一种内曲线马达定子导轨-柱塞组件冲击载荷测试装置整体结构示意图；

图2为测试系统结构剖视图。

图中：1-内曲线导轨试件；2-滚柱；3-滚柱轴瓦；4-柱塞；5-柱塞导轨；6-力传感器螺钉；7-力传感器；8-活塞连接件；9-连接螺纹；10-柱塞缸体；11-螺栓；12-密封垫；13-连接端盖；14-紧固螺钉；15-密封圈；16-活塞连杆；17-缸筒；18-往复活塞；19-单向阀控制接口；20-单向阀电磁线圈；21-单向阀磁芯；22-单向阀出口；23-阀芯连杆螺纹；24-单向阀阀芯；25-回位弹簧；26-单向阀入口；27-往复油缸单向阀接口；28-端盖；29-端盖螺钉；30-电磁线圈；31-传感器壳体；32-动子推杆；33-传感器接口；34-传感器紧固螺钉；35-端盖密封圈；36-动子；37-电磁阀线圈；38-电磁阀控制接口；39-阀芯弹簧Ⅰ；40-往复油缸A口；41-A口；42-阀芯；43-P口；44-B口；45-T口；46-往复油缸B口；47-电磁阀体；48-阀体端盖螺钉；49-阀芯弹簧Ⅱ；50-阀体端盖；51-驱动直线电机；52-高度调整电机；53-油路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1所示，本发明所提供的一种内曲线马达定子导轨-柱塞组件冲击载荷测试装置，主要包括控制显示终端、测试系统、油路53和高压油源，所述测试系统和油路53均安装在测试平台上，控制显示终端与测试系统电性连接，控制测试系统工作并接收测试系统传输的数据，高压油源通过油路53为测试系统提供高压油，所述测试平台上还安装有内曲线导轨试件1和驱动直线电机51，内曲线导轨试件1安装在测试系统下端，并与驱动直线电机51相连接，使得内曲线导轨试件1能够在驱动直线电机51的驱动下，按照内曲线液压马达的测试工况转速的直线速度运动，所述测试平台底部还安装有高度调整电机52，通过高度调整电机52对测试台高度的调整控制内曲线导轨试件1与测试系统的接触。

如图2所述，所述测试系统主要包括柱塞组件、柱塞驱动装置、单向阀、电磁阀、往复油缸和位移加速度传感器，所述往复油缸的两端分别连接有柱塞驱动装置和位移加速度传感器，柱塞组件连接在柱塞驱动装置下端，单向阀和电磁阀分别通过油口与往复油缸相连通。

所述柱塞组件包括滚柱2、滚柱轴瓦3、柱塞4和柱塞导轨5，所述滚柱2活动连接在滚柱轴瓦3内，测试时滚柱2的下端接触内曲线导轨试件1，并沿着内曲线导轨试件1的导轨进行运动，所述滚柱轴瓦3设置在柱塞4下端面内，所述柱塞4与柱塞导轨5滑动连接。

所述柱塞驱动装置包括力传感器7、活塞连接件8和柱塞缸体10，所述柱塞导轨5固定设置在柱塞缸体10内壁，所述力传感器7设置在柱塞缸体10内，力传感器7上贯穿设置有力传感器螺钉6，所述力传感器螺钉6的一端与柱塞4远离滚柱轴瓦3的一端面螺纹连接，另一端与所述活塞连接件8螺纹连接，在柱塞4沿着柱塞导轨5在柱塞缸体10内往复移动时，可以通过力传感器7测试柱塞组件的冲击载荷。

所述往复油缸主要包括连接端盖13、缸筒17、往复活塞18和端盖28，所述连接端盖13通过螺栓11与柱塞缸体10固定连接，且连接端盖13和柱塞缸体10之间设置有密封垫12，同时连接端盖13还通过紧固螺钉14与缸筒17固定连接，所述端盖28设置在往复油缸的另一端头，通过端盖螺钉29与缸筒17固定连接；所述往复活塞18将缸筒17内部分割为两个空间，在往复活塞18的两端面上分别固定连接有活塞连杆16和动子推杆32，活塞连杆16远离往复活塞18的端头上设置有连接螺纹9，所述连接端盖13上设置有通孔，活塞连杆16贯穿该通孔并与活塞连接件8螺纹连接，且活塞连杆16与连接端盖13相接触的部位设置有密封圈15，所述端盖28上也设置有通孔，所述动子推杆32贯穿该通孔伸入位移加速度传感器中，以通过动子推杆32的往复运动测得位移和加速度信息，动子推杆32与端盖28相接触的部位也设置有端盖密封圈35；缸筒17远离活塞连杆16一端的缸壁上还分别设置有往复油缸A口40、往复油缸B口46和往复油缸单向阀接口27，其中往复油缸A口40和往复油缸B口46均与电磁阀油路相连通，往复油缸单向阀接口27与单向阀油路相连通。

所述位移加速度传感器包括传感器壳体31、电磁线圈30和传感器接口33，所述传感器壳体31通过传感器紧固螺钉34与端盖28固定连接，所述电磁线圈30置于传感器壳体31内，并围绕在伸入位移加速度传感器内的动子推杆32周向，所述传感器接口33设置在传感器壳体31端部，并与控制显示终端相联通。

所述单向阀包括单向阀电磁线圈20、单向阀磁芯21、单向阀阀芯24和回位弹簧25，所述单向阀磁芯21和单向阀阀芯24之间通过阀芯连杆螺纹23固定连接，单向阀电磁线圈20设置在单向阀磁芯21的周向，回位弹簧25设置在单向阀阀芯24与单向阀阀端之间，所述单向阀上还开设有单向阀入口26和单向阀出口22，所述单向阀入口26与往复油缸单向阀接口27相连通，所述单向阀出口22与外接的油路53相连通，在单向阀的端面上还设置有单向阀控制接口19，所述单向阀控制接口19与控制显示终端相联通。

所述电磁阀包括电磁阀体47、阀芯42、和动子36，所述阀芯42设置在电磁阀体47内部，其两端部分别设置有阀芯弹簧Ⅰ39和阀芯弹簧Ⅱ49，所述阀芯42一端与动子36相连接，所述动子36周向设置有电磁阀线圈37，所述电磁阀上还开设有A口41、B口44、P口43和T口45，所述A口41和B口44分别对应与往复油缸A口40和往复油缸B口46相连通，所述P口43和T口45均与外接的油路53相连通，由高压油源提供高压油，当动子36不动时，阀芯42处于初始位置，高压油不进入电磁阀内部通道直接回流至高压油源的油箱，当动子36向下运动时，阀芯42处于工作位，高压油经P口43进入电磁阀，并由电磁阀A口41通过往复油缸A口40进入往复油缸，当油缸压力逐步达到要求压力值的过程中，高压油经往复油缸B口46由电磁阀的B口44经T口45回流至油箱，当试验要求压力值建立后，动子36向上运动，阀芯42处于初始位置，电磁阀关闭。所述电磁阀端部还通过阀体端盖螺钉48固定连接有阀体端盖50，所述电磁阀上还设置有电磁阀控制接口38，所述电磁阀控制接口38与控制显示终端相联通。

测试试件时，电磁阀的阀芯42向下运动，高压液压油通过P口43进入电磁阀内，再经A口41通过往复油缸A口40进入往复油缸的上部容腔内，高压液压油推动往复活塞18向下运动，通过活塞连杆16推动活塞连接件8进而作用于力传感器7，进一步推动柱塞4通过滚柱2与内曲线导轨试件1接触，此时试验处于初始状态；内曲线导轨试件1在驱动直线电机51的驱动下，按照内曲线液压马达的测试工况转速的直线速度运动，此时往复油缸上部容腔的高压液压油的压力为内曲线液压马达入口的工作压力，当内曲线导轨试件1进入下降段时，此时电磁阀的阀芯42向下运动处于工作状态，高压液压油通过A口41进入往复油缸的上部容腔内，这时单向阀阀芯24将隔断单向阀出口22和单向阀入口26通道，往复油缸上部容腔内的高压液压油间接推动柱塞4通过滚柱2作用于内曲线导轨试件1上，实现内曲线液压马达柱塞的主动做功运动状态；当内曲线导轨试件1进入上升段时，此时电磁阀的阀芯42向上运动处于初始工作位时，高压液压油不再通过A口41和往复油缸A口40进入往复油缸的上部容腔，这时单向阀阀芯24在单向阀磁芯21的作用下向上运动，单向阀出口22和单向阀入口26接通，往复油缸上部容腔内的高压液压油在内曲线导轨试件1的作用下推动滚柱2通过柱塞4再推动往复活塞18向上运动进而排出，实现内曲线液压马达柱塞组件的从动运动状态。在此过程中，位移加速度传感器实时测试内曲线马达定子导轨-柱塞组件动态冲击载荷，并将测试数据传输至控制显示终端，控制显示终端可对测试数据进行实时采集和输出，同时测试装置还设有异常数据报警提示，可保证测试装置安全可靠的运行。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，任何对其中部分或全部技术特征的等同替换，都不使得相应技术方案的本质脱离本发明的保护范围。