[发明专利]一种研究柱塞泵外流场油液流动传热特性的实验系统

说明书

本发明公开了一种研究柱塞泵外流场油液流动传热特性的实验系统，包括供油系统和实验测试柱塞泵，所述供油系统与所述实验测试柱塞泵通过两端为SAE法兰接口的液压软管连接在一起，注热油管路中，热油箱内置电加热棒，顶部出油口与过滤器入口相连，过滤器出口与油泵入口相连，之间管路中装有截止阀，油泵出口一定距离后装有齿轮流量计，油泵出口接有两路旁路，出口都接至热油箱，一路装有调节阀、另一路装有溢流阀，流量计出口与所述实验测试柱塞泵连接，注热油管路为实验测试柱塞泵提供流量、压力与温度可调的高温油液。本发明可在低压条件下模拟柱塞泵实际工作过程中各摩擦副油液泄漏，测量不同工况下柱塞泵外流场油液的温度及流场分布。

技术领域

本发明涉及液压机械制造的技术领域，具体涉及一种柱塞泵外流场油液流动传热特性的实验系统。

背景技术

相比于机械传动、电力传动等其他传动方式，液压传动具有功率密度高、结构紧凑、动态特性好等诸多优点，广泛运用于机械加工、能源工业以及军工、航空航天、船舶等领域。据相关数据统计，发达国家生产的95％的工程机械、90％的数控加工中心、95％以上的自动流水线都采用了液压传动技术。而柱塞泵作为整个液压系统的核心部件，发挥着重大的作用。其中，轴向柱塞泵因结构紧凑、体积小、工作压力高、功率大、效率高、转速高、易于实现变量和寿命长等特点，被大量运用于高压大功率的液压系统中。但轴向柱塞泵长期在高压条件下工作，三大摩擦副的摩擦生热与摩擦副间隙的油液泄漏，会大幅度提高柱塞泵内油液的及各零部件的温度，轻则会增大设备磨损，加速性能衰减，影响其使用寿命，重则导致事故发生。传统油液温度控制方案是强制注入大流量低温油液，对外流场内油液进行冷却，该方案一方面会导致柱塞泵工作效率下降，另一方面会导致柱塞泵体积增大，与柱塞泵向小型化、高效化、极端条件化等发展趋势相悖。

因此，对柱塞泵外流场油液的流动传热特性进行深入研究，探究得到柱塞泵高温热点区域，合理布置低温油液注入点，实现小流量低温油液的冷却冲洗设计方案的优化，进一步提升其工作效率与使用寿命，并缩小柱塞泵体积，便于在狭小空间内布置。

随着计算机技术的快速发展，专业软件仿真计算等手段为柱塞泵的结构优化提供有力的技术支持，可通过仿真手段获得不同工况下柱塞泵外流场油液的温度分布及流场分布，但由于其结构复杂，网格数量巨大等因素导致其计算效率低，优化周期长。因此，提出一种研究柱塞泵外流场油液流动传热特性的实验系统，通过实验得到柱塞泵外流场油液的温度分布与流场分布，并以此验证数值仿真的准确性。另一方面，通过实验得到低温油液注入点的最佳布置位置，为减少冷却冲洗流量及柱塞泵壳体优化设计提供支持。但传统实验方法是采用柱塞泵真机进行试验测试，但进行柱塞泵真机试验需要大功率电机提供驱动力，才能在柱塞腔内建立高压工作油液，导致实验测试所需成本与难度大幅增大。因此，如何在避免产生高压油液的前提下，提供一种便于测试柱塞泵外流场油液温度及流场分布的实验系统，已成为本领域研究人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中提出的问题，进而提供一种研究柱塞泵外流场油液流动传热特性的实验系统，可在低压条件下模拟柱塞泵实际工作过程中各摩擦副油液泄漏，测量不同工况下柱塞泵外流场油液的温度及流场分布。

本发明提供一种研究柱塞泵外流场油液流动传热特性的实验系统，实验系统包括供油系统和实验测试柱塞泵，所述供油系统与所述实验测试柱塞泵通过两端为SAE法兰接口的液压软管连接在一起。

所述供油系统主要分为注热油管路、注冷油管路、回油管路及油箱连通管路四部分。所述注热油管路中，热油箱内置电加热棒，顶部出油口与过滤器入口相连，过滤器出口与油泵入口相连，之间管路中装有截止阀，油泵出口一定距离后装有齿轮流量计，油泵出口接有两路旁路，出口都接至热油箱，一路装有调节阀、另一路装有溢流阀，流量计出口与所述实验测试柱塞泵连接，注热油管路为实验测试柱塞泵提供流量、压力与温度可调的高温油液。