【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，屬于流體測試。
技術介紹
1、高壓柱塞泵在航空航天領域中應用廣泛。對于高壓柱塞泵而言，在高壓工作時，由于裝配誤差等因素，柱塞與腔體間存在裝配誤差，與腔體縫隙間的液膜壓力分布不均，存在接觸域與成膜域。接觸域區域導致柱塞磨損，長時間跑合使柱塞表面被磨損剝落，泄漏增大，嚴重時造成工作失效。此外，柱塞磨損程度與液膜壓力大小呈現正相關。為分析柱塞副表面處于磨損還是成膜狀態，需對柱塞副間的液膜壓力進行測試。因此，設計高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，通過該裝置來揭示柱塞副間液膜壓力大小是必要的。
2、論文《軸向柱塞泵柱塞副微運動及潤滑油膜的特性研究》中，提出了一種柱塞副液膜壓力測試方法，通過壓力傳感器與信號采集卡，提取模擬量測試信號。具體原理為在腔體表面中鉆取引流小孔，液體沿著引流小孔從柱塞表面流向壓差傳感器內孔端面。壓力傳感器端面可直接測試其工作壓力。但其適用于測試柱塞副液膜壓力范圍不高于15mpa。較低液體工作壓力使得柱塞與腔體間液膜厚度較大，保證液體流入并充滿壓力傳感器腔體中內孔，確保了柱塞副液膜壓力信號提取。
3、對于高壓力工作場合，柱塞與腔體存在較大剪切力，導致顯著摩擦發熱膨脹，形成較小的縫隙與較高阻尼，從而降低了液膜流動特性，無法保證其流體完全流入傳感器腔體，導致對液膜壓力測試信號提取存在偏差。盡管可對傳統壓差傳感器腔體結構進行改進與特定制造實現微量容積液膜測試，但需要滿足微體積以滿足柱塞腔體狹小的空間里安裝、且得到高研磨精度硅膜片成本極高，無法短期內進
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現有技術的不足，在以不失去柱塞泵工作原理特性為前提，提出了一種高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，尤其在柱塞低速場合下，有效地減少壓力傳感器腔體死體積，對液膜容腔進行放大，實現對柱塞軸向各設定點位液膜壓力的準確測量。
2、本專利技術的技術解決方案是：
3、一種高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，包括測試腔體組件、液膜壓力測試組件和信號采集模塊；
4、測試腔體組件連接高壓柱塞泵柱塞副，定位柱塞與柱塞腔體間液膜壓力，柱塞往復運動，根據流體動壓效應，形成液膜壓力；測試腔體組件通過管路引流柱塞腔體中的液體，使液體充滿多個液膜壓力測試組件；
5、多個液膜壓力測試組件連接測試腔體組件，分別采集高壓柱塞泵柱塞副間多個設定點的液膜壓力信號；
6、信號采集模塊對各個液膜壓力信號進行提取，得到柱塞軸向各設定點位的液膜壓力。
7、進一步地，測試腔體組件包括外腔體、法蘭、高壓堵頭、過渡螺母、圓柱銷、供冷水環、冷卻環和冷卻環槽；
8、柱塞腔體與柱塞形成柱塞副；柱塞腔體內充滿液體，內壁徑向設有多個引流孔、在末端的側壁上設有端面孔；
9、外腔體為中空的圓柱結構，嵌套在柱塞腔體的外表面，對柱塞腔體進行徑向定位；
10、高壓堵頭與柱塞腔體端面孔連接，高壓堵頭外側連接過渡螺母；液體從多個引流孔流出，經高壓堵頭、過渡螺母流入液膜壓力測試組件中；
11、法蘭固定在柱塞腔體底部，設有三個接口，其中一個接口連接供冷水環，供冷水環用于測試柱塞與柱塞腔體間液膜泄漏量；其它兩個接口連接冷卻環，用于外冷供液，確保柱塞副間液膜溫度恒定；
12、圓柱銷安裝在柱塞腔體端面，防止液體流出。
13、進一步地，柱塞腔體內壁徑向設有多個引流孔，各引流孔采用電火花加工。
14、進一步地，將靜密封安裝在外腔體端面，起到阻隔液體作用，防止液體從外腔體端面中泄漏出。
15、進一步地，液膜壓力測試組件包括螺柱、上支撐板、力傳感器、模擬量采集卡、數顯表、高壓管、下支撐板、真空泵高壓管、靜壓腔體、承壓件、過渡螺紋、真空泵；
16、螺柱固定上支撐板與下支撐板；
17、靜壓腔體上表面設有過渡螺紋孔定位孔，側壁設有凹槽，內腔用于容納液體；過渡螺紋嵌入過渡螺紋孔定位孔；
18、承壓件嵌入靜壓腔體的凹槽內，并與靜壓腔體連通，承壓件底部固定在下支撐板上；
19、高壓管一端連接測試腔體組件，另一端連接承壓件；承壓件的另一側通過真空泵高壓管連接真空泵，真空泵用于抽吸靜壓腔體內的氣體；
20、力傳感器固定在上支撐板下端，力傳感器的采集端貼合過渡螺紋的頂部，敏感靜壓腔體受到的液體壓力；模擬量采集卡采集力傳感器的信號，換算成液膜壓力在數顯表中顯示。
21、進一步地，還包括高壓管接頭卡套，設置在高壓管與承壓件連接部位，起到對液體密封作用，確保液體不會溢出承壓件。
22、進一步地，本裝置的死體積包括引流孔體積、高壓管體積、真空泵高壓管體積及靜壓腔體體積；通過減小引流孔的孔道長度及孔口直徑，優化布局高壓管及真空泵連接的高壓管長度，減小死體積，確保液體填滿管路與靜壓腔體，提高液膜壓力測量精度。
23、采用高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置進行壓力測試的方法，包括：
24、s1：將柱塞退到冷卻環處，使柱塞腔體充滿液體，啟動真空泵，使液體充滿高壓管、真空泵高壓管及靜壓腔體；
25、s2：將柱塞與柱塞腔體進行配合運動，根據各個數顯表的數據計算相應位置處的液膜壓力并記錄；
26、s3：將柱塞逆時針周向旋轉三次，每次旋轉90°，且每次旋轉完成后執行步驟s2；將記錄的各個數顯表數據分別取平均值，得到柱塞軸向不同位置的液膜壓力。
27、進一步地，步驟s2中，數顯表的數據除以靜壓腔體的橫截面積，得到相應位置處的液膜壓力。
28、本專利技術與現有技術相比的優點在于：
29、(1)本專利技術所設計出的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，通過對液膜容積進行放大，使其與傳感器死體積同一量級，克服了常規壓力傳感器腔體較大死體積、液體無法充滿缺陷，可測試的液膜壓力范圍在15mpa以上。
30、(2)本專利技術采用真空泵抽吸與截止閥調節的方式，可以高效地抽取管路與腔體中的空氣，確保靜壓腔體里不存在殘余空氣以干擾測試誤差問題。此外，采用內徑為0.1mm的高壓管有效地減少死體積，高壓管長度可自由選取，內徑為，從而提高柱塞副間液膜壓力測試的精確度。
31、(3)相比于研制特定高成本微體積硅膜片的壓差傳感器，本專利技術提出的液膜壓力測試組件加工精度不超過0.4μm。相比于采購特定高成本壓差傳感器，本專利技術高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置成本較低，可較易批量生產，實現柱塞泵測試樣機功能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，包括測試腔體組件、液膜壓力測試組件和信號采集模塊；
2.根據權利要求1所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，測試腔體組件包括外腔體、法蘭、高壓堵頭、過渡螺母、圓柱銷、供冷水環、冷卻環和冷卻環槽；
3.根據權利要求2所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，柱塞腔體內壁徑向設有多個引流孔，各引流孔采用電火花加工。
4.根據權利要求2所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，將靜密封安裝在外腔體端面，起到阻隔液體作用，防止液體從外腔體端面中泄漏出。
5.根據權利要求1所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，液膜壓力測試組件包括螺柱、上支撐板、力傳感器、模擬量采集卡、數顯表、高壓管、下支撐板、真空泵高壓管、靜壓腔體、承壓件、過渡螺紋、真空泵；
6.根據權利要求5所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，還包括高壓管接頭卡套，設置在高壓管與承壓件連接部位，起到對液體密封作用，確保液體不溢出承壓件。
7.根據權
8.采用權利要求1所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置進行壓力測試的方法，其特征在于，包括：
9.根據權利要求8所述的壓力測試的方法，其特征在于，步驟S2中，數顯表的數據除以靜壓腔體的橫截面積，得到相應位置處的液膜壓力。
...【技術特征摘要】
1.一種高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，包括測試腔體組件、液膜壓力測試組件和信號采集模塊；
2.根據權利要求1所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，測試腔體組件包括外腔體、法蘭、高壓堵頭、過渡螺母、圓柱銷、供冷水環、冷卻環和冷卻環槽；
3.根據權利要求2所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，柱塞腔體內壁徑向設有多個引流孔，各引流孔采用電火花加工。
4.根據權利要求2所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，將靜密封安裝在外腔體端面，起到阻隔液體作用，防止液體從外腔體端面中泄漏出。
5.根據權利要求1所述的高壓柱塞泵柱塞副液膜壓力測試裝置，其特征在于，液膜壓力測試組件包括螺柱、上支撐板、力傳感器、模擬量采集卡、數顯表、高壓管、下支撐板、真空泵高壓管、靜...
【專利技術屬性】
技術研發人員：殷圖源，孫東寧，王宇浩，苗克非，劉會祥，
申請(專利權)人：北京精密機電控制設備研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。