滑阀污染摩擦力实时精密测量装置及测量方法制造方法及图纸

滑阀污染摩擦力实时精密测量装置及测量方法，装置中滑阀阀芯(13)装配在滑阀阀体(4)中，金属粉末悬浮油样(15)阻滞滑阀阀芯(13)运动，并在圆环形间隙内产生污染摩擦力；透明油杯(6)和相机(7)记录金属粉末悬浮(15)液流经圆环形间隙的情况；编码器(1)记录滑阀阀芯(13)的实时位移，拉力传感器(3)测量滑阀阀芯(13)的实时拉力，压力传感器(5)测量圆环形间隙两端油液的实时压差，数据采集终端(14)控制步进电机(12)和相机(7)并记录相关位移数据、压力数据和拉力数据；侵入圆环形配合间隙内的金属粉末对滑阀阀芯(13)造成的实时污染摩擦力可对所测实时拉力值和实时压差值进行数值运算得出。

A Real-time Precision Measuring Device for Pollution Friction of Slide Valve and Its Measuring Method

The slide valve spool (13) is assembled in the slide valve body (4). The metal powder suspension oil sample (15) blocks the motion of the slide valve spool (13) and generates contamination friction in the annular gap. The transparent oil cup (6) and camera (7) record the flow of metal powder suspension (15) through the annular gap. The encoder (1) records the flow of liquid through the annular gap of the slide valve spool (13). ) Real-time displacement, pull sensor (3) measures real-time pull force of spool (13), pressure sensor (5) measures real-time pressure difference of oil at both ends of annular gap, data acquisition terminal (14) controls stepping motor (12) and camera (7) and records relevant displacement data, pressure data and pull data; real-time pollution of spool (13) caused by metal powder intruding into annular mating gap Friction can be obtained by numerical calculation of measured real-time tension and real-time pressure difference.

【技术实现步骤摘要】
滑阀污染摩擦力实时精密测量装置及测量方法
本专利技术涉及滑阀摩擦力测量
，具体涉及实时测量滑阀运动过程中所受污染摩擦力的精密测量技术。
技术介绍
滑阀作为一种高精度，快响应的液压元件在液压
中被广泛的应用。在液压滑阀的内部结构中主要有阀芯和阀体，它们相互配合形成一个径向高度在数微米至数十微米的圆环形间隙，该间隙起到引导、润滑阀芯运动的作用。由于液压系统内的液压油会被外界、元件内以及由于空化气蚀所产生的固体颗粒物所污染，因此液压油液内存在有大量的微小污染颗粒。这些污染颗粒在滑阀内液流的带动下会侵入滑阀的圆环形配合间隙内，阻碍滑阀阀芯灵活的运动，造成阀芯的滞卡现象，轻者造成阀芯运动摩擦阻力增加，阀芯往复运动工作对称性差，动态响应迟缓，重者造成阀芯完全卡死，元件和系统功能失效，严重威胁着液压设备的稳定性、可靠性和安全性。滑阀所受污染摩擦力的大小是多种因素综合作用的结果。为了深入研究滑阀污染摩擦力的产生机理，应针对单个影响因素作用下的滑阀污染摩擦力进行实时测量。针对滑阀污染磨损及污染卡紧实验台如《一种液压换向阀污染磨损及污染卡紧试验台》（中国专利CN103557204A）公开了一种液压换向阀污染磨损及污染卡紧试验台，可测量出液压换向阀在污染工作介质中所受的污染卡紧力和阀芯环形间隙油液泄漏量。上述现有技术未考虑阀芯运动速度对所受污染阻力的影响，并且试验系统复杂，对不同型号尺寸的滑阀阀芯适用性差，还存在拆卸清洗不方便的问题。目前，在滑阀污染摩擦力测量
中缺少能够精确测量不同结构参数的滑阀阀芯在不同污染程度工作介质中以不同速度运动时的污染摩擦力实时测量装置，也缺少评价滑阀耐污染能力的相关装置和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种滑阀污染摩擦力实时精确测量装置及测量方法。本专利技术是滑阀污染摩擦力实时精确测量装置及测量方法，滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，包括调平支架8、对中支架10、电机固定架11、相机7、透明油杯6、滑阀阀体4、滑阀阀芯13、拉绳9、缠线轮2、编码器1、步进电机12、拉力传感器3、压力传感器5、数据采集终端14和金属粉末悬浮油样15，调平支架8的上端与对中支架10相连接，对中支架10的上端与电机固定架11相连接，步进电机12固定在电机固定架11上，步进电机12的中心轴与编码器1和缠线轮2相连接，拉绳9的一端固定在缠线轮2上，拉绳9的另一端穿过拉力传感器3后固定在滑阀阀芯13上，拉力传感器3固定在对中支架10上，滑阀阀芯13装配在滑阀阀体4中，滑阀阀体4和相机7均固定在调平支架8上，透明油杯6和压力传感器5均固定在滑阀阀体4上，数据采集终端14分别连接步进电机12、编码器1、相机7、压力传感器5和拉力传感器3。本专利技术的滑阀污染摩擦力实时测量方法，采用了以上所述的滑阀污染摩擦力实时测量装置，其步骤为：（1）在阀芯配合孔16顶端装配水平气泡仪，调节万向调节脚杯23使滑阀阀体4的阀芯配合孔16处于竖直位置；（2）配制同一粒径但不同浓度和同一浓度但不同粒径的金属粉末悬浮油样15；（3）调整滑阀阀芯13位于滑阀阀体配合孔的底端；（4）将金属粉末悬浮油样15注入滑阀阀体4的阀芯配合孔16内；（5）启动数据采集终端14，拉力传感器3实时记录拉绳9的拉力，压力传感器5实时记录滑阀阀体4的导流孔18内的压强，编码器1实时记录滑阀阀芯13的位移，相机7实时监测透明油杯6底面金属粉末的数量；（6）设定步进电机12的转速，启动步进电机12，步进电机12带动缠线轮2匀速转动，拉绳9牵引滑阀阀芯13沿滑阀阀体4的阀芯配合孔16向上做匀速直线运动直至到达阀芯配合孔16顶端；（7）关闭步进电机12，储存数据采集终端14和相机7记录的相关数据，清洁滑阀阀体4内的污染油液；（8）计算滑阀阀芯13在运动过程中所受到的污染摩擦力为：式中：F为拉绳9的实时拉力，M为阀芯的质量，为标准大气压，为滑阀阀体4的导流孔18内油液的压强，S为阀芯的有效横截面积；（9）重复步骤（3）至步骤（8）测量计算不同金属粉末悬浮油样15对滑阀阀芯13造成的污染摩擦力；（10）更换不同形貌的阀芯和阀体，重复步骤（1）至步骤（9）测量计算不同滑阀的污染摩擦力。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计能够精确的得到滑阀阀芯在污染油液中运动所受的实时污染摩擦力。本专利技术公开的污染摩擦力实时测量装置结构简单紧凑，污染摩擦力测量原理清晰明了，因此污染摩擦力测量过程受外界干扰影响较少，测量数据可靠性高。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的装置测量原理示意图，图2是本专利技术实施例一提供的装置结构示意图，图3是本专利技术实施例一所涉及到的滑阀阀体结构示意图，图4是本专利技术实施例一所涉及到的滑阀阀芯结构示意图，图5是本专利技术实施例一所涉及到的调平支架结构示意图，图6是本专利技术实施例一所涉及到的透明油杯结构示意图，图7是本专利技术实施例一A处的局部放大图，图8是本专利技术实施例一B处的局部放大图，图9是本专利技术实施例二提供的装置测量原理示意图；附图标记及对应名称为：在图1、图2中，1-编码器，2-缠线轮，3-拉力传感器，4-滑阀阀体，5-压力传感器，6-透明油杯，7-相机，8-调平支架，9-拉绳，10-对中支架，11-电机固定架，12-步进电机，13-滑阀阀芯，14-数据采集终端，15-金属粉末悬浮油样。在图3中，16-阀芯配合孔，17-测压孔，18-导流孔。在图4中，19-被测阀芯，20-导向活塞，21-牵引孔，22-通油孔。在图5中，23-万向调节脚杯，24-沿一方向互相平行的直槽口，25-滑阀阀体安装孔，26-沿竖直方向互相平行的直槽口。在图6中，27-油杯安装孔，28-卸油孔。在图7中，2-缠线轮，29-穿绳孔，30-卡箍，9-拉绳。在图8中，8-调平支架，10-对中支架，24-沿一方向互相平行的直槽口，31-沿二方向互相平行的直槽口。在图9中，1-编码器，2-缠线轮，3-拉力传感器，4a-滑阀阀体基座，4b-滑阀阀套，5-压力传感器，6-透明油杯，7-相机，9-拉绳，12-步进电机，13a-可更换阀芯，13b-导向活塞上，13c-导向活塞下，14-数据采集终端，15-金属粉末悬浮油样。具体实施方式本专利技术能够实时测量滑阀阀芯污染摩擦力且能有效评价滑阀耐污染能力的装置，且该装置可以方便地更换滑阀阀芯、阀体、污染油液，以探究滑阀污染摩擦力学机理，为滑阀耐污染优化设计提供检验手段，是本专利技术主要解决的问题。本专利技术是滑阀污染摩擦力实时精确测量装置及测量方法，滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，包括调平支架8、对中支架10、电机固定架11、相机7、透明油杯6、滑阀阀体4、滑阀阀芯13、拉绳9、缠线轮2、编码器1、步进电机12、拉力传感器3、压力传感器5、数据采集终端14和金属粉末悬浮油样15，调平支架8的上端与对中支架10相连接，对中支架10的上端与电机固定架11相连接，步进电机12固定在电机固定架11上，步进电机12的中心轴与编码器1和缠线轮2相连接，拉绳9的一端固定在缠线轮2上，拉绳9的另一端穿过拉力传感器3后固定在滑阀阀芯13上，拉力传感器3固定在对中支架10上，滑阀阀芯13装配在滑阀阀体4中，滑阀阀体4和相机7均固定在调平支架8上，透明油杯6和压力传感器5均固定在滑阀阀体4上，数据采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，包括调平支架（8）、对中支架（10）、电机固定架（11）、相机（7）、透明油杯（6）、滑阀阀体（4）、滑阀阀芯（13）、拉绳（9）、缠线轮（2）、编码器（1）、步进电机（12）、拉力传感器（3）、压力传感器（5）、数据采集终端（14）和金属粉末悬浮油样（15），其特征在于调平支架（8）的上端与对中支架（10）相连接，对中支架（10）的上端与电机固定架（11）相连接，步进电机（12）固定在电机固定架（11）上，步进电机（12）的中心轴与编码器（1）和缠线轮（2）相连接，拉绳（9）的一端固定在缠线轮（2）上，拉绳（9）的另一端穿过拉力传感器（3）后固定在滑阀阀芯（13）上，拉力传感器（3）固定在对中支架（10）上，滑阀阀芯（13）装配在滑阀阀体（4）中，滑阀阀体（4）和相机（7）均固定在调平支架（8）上，透明油杯（6）和压力传感器（5）均固定在滑阀阀体（4）上，数据采集终端（14）分别连接步进电机（12）、编码器（1）、相机（7）、压力传感器（5）和拉力传感器（3）。

【技术特征摘要】
1.滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，包括调平支架（8）、对中支架（10）、电机固定架（11）、相机（7）、透明油杯（6）、滑阀阀体（4）、滑阀阀芯（13）、拉绳（9）、缠线轮（2）、编码器（1）、步进电机（12）、拉力传感器（3）、压力传感器（5）、数据采集终端（14）和金属粉末悬浮油样（15），其特征在于调平支架（8）的上端与对中支架（10）相连接，对中支架（10）的上端与电机固定架（11）相连接，步进电机（12）固定在电机固定架（11）上，步进电机（12）的中心轴与编码器（1）和缠线轮（2）相连接，拉绳（9）的一端固定在缠线轮（2）上，拉绳（9）的另一端穿过拉力传感器（3）后固定在滑阀阀芯（13）上，拉力传感器（3）固定在对中支架（10）上，滑阀阀芯（13）装配在滑阀阀体（4）中，滑阀阀体（4）和相机（7）均固定在调平支架（8）上，透明油杯（6）和压力传感器（5）均固定在滑阀阀体（4）上，数据采集终端（14）分别连接步进电机（12）、编码器（1）、相机（7）、压力传感器（5）和拉力传感器（3）。2.根据权利要求1所述的滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，其特征在于，滑阀阀体（4）开设有阀芯配合孔（16），导流孔（18），测压孔（17）；阀芯配合孔（16）内装配有滑阀阀芯（13），测压孔（17）上安装有压力传感器（5），所述导流孔（18）底端安装有透明油杯（6），透明油杯（6）底面正对相机（7）的镜头，阀芯配合孔（16）内安装滑阀阀套（4b）。3.根据权利要求1所述的滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，其特征在于滑阀阀芯（13）包括被测阀芯（19）和导向活塞（20）；被测阀芯（19）的直径小于滑阀阀体（4）的阀芯配合孔（16）的直径，用于形成圆环形间隙；导向活塞（20）的直径与滑阀阀体（4）的阀芯配合孔（16）的直径相等，用于保持圆环形间隙径向高度不变；被测阀芯（19）设有牵引孔（21），牵引孔（21）与拉绳（9）连接；导向活塞（20）设有多个均布的通油孔（22）；被测阀芯（19）能够做不同锥度和开设若干均压槽结构和形貌的改变；通油孔（22）能变为通油槽结构。4.根据权利要求1和权利要求3所述的滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，其特征在于滑阀阀芯（13）的另一种结构形式包括可更换阀芯（13）、导向活塞上（13b）和导向活塞下（13c）；导向活塞上（13b）开设有牵引孔（21），牵引孔（21）与拉绳（9）连接，导向活塞上（13b）开设有多个均布的通油孔（22）；导向活塞下（13c）开设有多个均布的通油孔（22）；导向活塞上（13b）和导向活塞下（13c）与可更换阀芯（13a）能通过磁性材料和螺纹连接方式连接。5.根据权利要求1所述的滑阀污染摩擦力实时精确测量装置，其特征在于，所述金属粉末悬浮油样（15）在滑阀阀芯（13）运动开始前注入滑阀阀芯（13）上端的阀芯配合孔（16）内...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀宏，范帅，徐瑞，刘新强，陈乾鹏，杨胜清，孙飞，李娜娜，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62