[发明专利]测量液压活塞机构摩擦力的装置

说明书

本发明公开一种测量液压活塞机构摩擦力的装置，包括驱动系统、加载系统、活塞组件以及测量系统；所述活塞组件包括内设环形槽和两个凸部的油缸、设置于所述油缸内孔的活塞，所述两个凸部与所述活塞构成密封带，并且两个所述凸部支撑所述活塞；所述加载系统给所述环形槽注入压力油；所述驱动系统驱动活塞在油缸内孔沿轴向运动；所述测量系统测量并分析所述驱动系统的压力。与现有技术相比，本发明油缸内设凸部支撑活塞并与活塞形成密封带，消除其他与活塞之间产生摩擦力的因素，能更真实准确地模拟实际工况，并且采用液压驱动系统方便调节活塞驱动速度，整个装置结构简单，测量精度高。

技术领域

本发明涉及活塞摩擦力测量装置，特别涉及测量液压活塞机构摩擦力的装置。

背景技术

液压传动因其具有功率密度大、响应速度快、控制和布局灵活等优点获得广泛应用，但其突出缺点是效率低，能耗高，在能源日益紧缺的今天，能耗高的缺点越来越突出。摩擦是能耗的主要原因，活塞机构是液压元件数量最多的机构，比如一台五星马达有五对活塞机构，柱塞泵一般有九对活塞机构，每对活塞机构都存在摩擦力，造成能量损失，降低机械效率。液压元件设计制造厂家一般只测试整机的机械效率，鲜有对液压元件活塞机构这种关键摩擦副的摩擦力进行单独测试，缺乏对活塞机构摩擦力规律的深入理解，因此，也就难以对产品进行改进创新。

要测得液压活塞机构的摩擦力，首先必须准确模拟实际使用工况，其次，也是最难解决的问题，是要把与所需测量的摩擦力无关的其它力去掉。文献《Friction ofhydraulic rod seals at high velocities》(期刊：Tribology international，2015年)公开了一种测量密封圈与活塞摩擦力的方法，该方法用曲柄连杆机构做驱动系统，驱动活塞运动，用三个120°分布的力传感器测摩擦力，该方法的优点是曲柄连杆机构可以实现活塞的高速运动，缺点是未消除多个与所测量的摩擦力无关的摩擦力，如两端轴承、轴承两端密封件、间隙密封等处都会产生摩擦力，这些摩擦力是附加的摩擦力，并非项目研究所需要测量的摩擦力，其次，该方法最高加载压力只有100bar，大多数液压传动压力都高于100bar，该方案采用间隙密封，压力越高间隙密封越困难，当压力超过200bar(这是常见的压力等级)后间隙密封泄漏太大，可能使得测试无法进行，最后，曲柄连杆机构结构复杂，制造困难，成本高。

文献《Measurement of friction forces between piston and bushing of anaxial piston displacement unit》(期刊：International journal of fluid power，2005年)公开了一种测试柱塞泵活塞与缸体摩擦力的方法，该方法与前述方法类似，用力传感器测摩擦力，采用与被测柱塞直径相等的补偿柱塞，同样存在补偿柱塞间隙泄漏的粘性摩擦力，而该摩擦力与所需测量的摩擦力无关。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，操作方便，准确模拟实际工况，测量精度高的测量液压活塞机构摩擦力的装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

测量液压活塞机构摩擦力的装置，包括驱动系统、加载系统、活塞组件以及测量系统；

所述活塞组件包括内设环形槽和两个凸部的油缸、设置于所述油缸内孔的活塞，所述两个凸部与所述活塞构成密封带，并且两个所述凸部支撑所述活塞；

所述加载系统给所述环形槽注入压力油；

所述驱动系统驱动活塞在油缸内孔沿轴向运动；

所述测量系统测量并分析所述驱动系统的压力。

上述驱动系统驱动活塞运动，运动速度的大小根据活塞机构的实际工况而定，活塞与凸部形成的所述密封带处的摩擦力正是需要测量的摩擦力，所述加载系统给所述油缸的环形槽注入压力油，此时环形槽所受的压力大小可根据活塞机构实际工况而定。