[00150657]一种柱塞-铜套摩擦副性能测试装置与测试方法

1)课题来源和背景 本成果所依托课题来源于安徽省自然科学基金项目：“螺旋式织构设计对柱塞-铜套副摩擦、磨损行为的影响（1508085ME79）”。 研究背景是：柱塞泵作为工程液压设备中常见的组成部件之一,其性能直接影响着各类机械装备工作的可靠性,柱塞-铜套摩擦副是柱塞泵的关键组成零部件,表面接触状态对泵的工作性能影响明显。若柱塞-铜套摩擦副设计不当,会导致铜套磨损严重,这对泵的工作效能及使用寿命会产生严重的影响。因此,对柱塞-铜套摩擦副在不同工况下进行性能测试对于了解铜套的磨损规律和改进摩擦副设计有着非常重要的作用。 2)技术原理 在研究柱塞泵柱塞-铜套间摩擦学问题时,结合柱塞在铜套中的实际运动形式和工况,通过特定的测试装置和测试方法,对单一柱塞-铜套副的运动状态进行试验模拟,测试其摩擦学性能。 3)技术创造性和先进性 在研究柱塞泵柱塞-铜套间摩擦学问题时,测试装置和测试方法起着至关重要的作用。目前国内外出现一些试验机,通过标准试件来测试摩擦副之间的性能,其中很多试验机和试验装置可以进行往复直线运动试验。如中国专利CN103822840A公开了一种往复式柱塞泵筒摩擦磨损试验装置,能够为圆柱型样件摩擦磨损问题提供一种可行的试验方法,该装置是以接近实际的柱塞和泵筒作为样件进行试验,而该装置只是考虑到柱塞在泵筒中的往复运动,没有考虑柱塞在泵筒中的自转运动。柱塞泵中,柱塞在铜套中除了进行往复直线运动之外还同时存在一定的自转运动,现有的测试装置与测试方法还不能对柱塞-铜套摩擦副的运动状态进行较为完整的模拟。本发明在此背景下提出一种专门用于测试柱塞泵柱塞-铜套摩擦副性能的测试装置和测试方法,可以实现柱塞-铜套摩擦副在不同工况下的性能测试。柱塞在铜套中的实际运动形式是柱塞在铜套中的往复运动和柱塞自身的转动,实际工作条件是柱塞受到轴向驱动和表面间的润滑状态。 4)技术成熟度 针对柱塞-铜套副摩擦性能测试的总体要求,本发明中的测试装置完成了主要功能模块的设计和加工,完成了柱塞-铜套副摩擦性能测试装置样机的集成,结合柱塞在铜套中的实际运动形式和工况,对柱塞-铜套副的摩擦磨损性能进行了实验。实验结果表明,测试装置各功能模块设计指标满足总体要求,工艺稳定性基本满足要求,试验装置上网验证环境满足模拟柱塞-铜套副工作环境的要求,其应用可行性较高。 5)应用情况 目前本发明中的测试装置,已经在高校实验室中,用于测试柱塞-铜套副的摩擦学性能。该测试装置与测试方法可结合柱塞在铜套中的实际运动形式和工况,对柱塞-铜套进行单一往复直线运动和考虑柱塞自转情况下的试验模拟。当忽略柱塞自转因素的影响时,仅由单一驱动电机带动试验装置进行往复直线运动,模拟柱塞在铜套中的往复运动;当考虑柱塞自转因素影响时,将柱塞在铜套中的实际运动形式简化为面-面之间的组合式往复运动,由相互垂直方向的两个驱动电机带动试验装置进行往复运动模拟柱塞在铜套中的往复运动和柱塞自转运动。为了模拟柱塞在铜套中的受力情况,本测试装置采用对柱塞表面径向加载的方式;为了模拟柱塞与铜套表面间的润滑状态,在本发明中设有供油系统,供油系统可以对润滑油的供给量和油温进行调控。通过本发明中的测试装置与测试方法能够实现柱塞-铜套摩擦副在多种不同工况下的性能测试。