用于测试液压阀阀芯阀套微动摩擦的高精度试验装置

本发明涉及液压阀微动特性测试，特别涉及一种用于测试液压阀阀芯阀套微动摩擦的高精度试验装置及测试方法。

背景技术：

1、平衡阀作为影响水声装备液压控制系统性能的关键器件，为系统的可靠性、稳定性提供了强力保证。阀芯阀套作为产生摩擦的主要部件，研究其微动特性是一大关键要求。目前所研究的微动摩擦特性进行检测时，会存在以下问题：

2、(1)现有的微动摩擦特性的装置主阀芯速度大小受限制，范围较小，位移测量不精准。本发明可以测试全速度域下阀芯所受的摩擦力，并且位移是微米级的高精度结果。

3、(2)微动摩擦特性会受到液压阀安装位置的不同导致摩擦力变化不同，本发明可以满足在不同倾斜角度下的摩擦力的检测。

4、(3)液压阀置于海上，微动摩擦特性会受到负载运动、工作压力以及加工精度的影响。

5、(4)现有的微动摩擦特性的装置待测件、传感器均固定在底板上，无法上下、左右对中，在使用夹具时会引入新的摩擦并且无法对中会产生新的弯、扭矩，测量结果误差较大。

6、(5)现有的检测装置无法更换不同待测件并且大多数是整阀的测试，装置受到待测件的大小尺寸限制，测试装置较为单一。本发明的固定工装可以更换不同尺寸的待测件阀芯阀套对偶件，满足不同所需条件下的摩擦力结果。

7、(6)现有的检测装置只能测试干式或者湿式其中一种环境下的摩擦特性。

8、本发明中的固定工装可以选择在进油口是否通油，测试在干式、湿式条件下不同运动形式、不同安装角度、不同速度下的摩擦力。

9、上述问题的存在，限制了待测件性能参数测量的精度，影响平衡阀的优化和性能的提升，是急需本领域的技术人员解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于测试液压阀阀芯阀套微动摩擦的高精度试验装置，通过安装组件、测量组件以及数据采集组件的配合了解决液压阀在全速度域的摩擦力与摩擦滞环无法测量或测量精度低等问题。

2、为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

3、一种用于测试液压阀阀芯阀套微动摩擦的高精度试验装置，其包括调节底座、安装组件、测量组件和数据采集组件，其特征在于：所述安装组件、测量组件以及数据采集组件均设置在所述调节底座的上方；所述安装组件包括精密丝杠滑台、固定夹具以及固定工装，所述固定夹具包括第一夹具底座、第二夹具底座、位移传感器夹具、电缸连接件以及电缸夹具；所述精密丝杠滑台包括第一滑台、第二滑台和第三滑台，所述第一滑台的第一侧与第一夹具底座的第一端固定连接，所述第二滑台的第一侧与所述固定工装的一端固定连接，所述第三滑台的第一侧与第二夹具底座的第一端固定连接；所述第一夹具底座的第二端与位移传感器夹具的一端固定连接，所述第二夹具底座的第二端与电缸夹具的一端固定连接；所述固定工装的中心位置设置有用于安装待测液压阀的液压阀安装区，所述待测液压阀的两端均设置有盖板，所述盖板用于固定所述待测液压阀的待测件阀芯阀套并螺纹连接于固定工装，所述待测液压阀的第一端设置有磁涡盘，所述磁涡盘与待测液压阀连接，所述待测件阀芯的第二端与拉压力传感器的第一端连接；所述测量组件包括电涡流位移传感器、拉压力传感器、磁涡盘以及微型伺服电缸，所述电涡流位移传感器与所述位移传感器夹具的夹持端固定连接，且所述电涡流位移传感器的接收端与磁涡盘相对设置；所述拉压力传感器的第二端与电缸连接件的第一端连接，所述电缸连接件的第二端与微型伺服电缸的输出端连接，所述微型伺服电缸与所述电缸夹具的夹持端固定连接；所述数据采集组件包括上位机、采集卡以及变送器，所述上位机的输入端与所述采集卡的输出端连接，所述变送器包括位移变送器和力变送器，所述采集卡的输入端分别与位移变送器和力变送器的传递端连接，所述位移变送器的接收端与电涡流位移传感器的信号传输端连接，所述力变送器的接收端与拉压力传感器的信号传输端连接。

4、可优选的，所述待测液压阀包括待测件阀套、待测件阀芯以及o型密封圈，所述待测件阀芯设在所述待测件阀套的内部，所述o型密封圈设在所述待测件阀芯和待测件阀套中间。

5、可优选的，所述磁涡盘与待测液压阀的待测件阀芯的第一端连接。

6、可优选的，所述待测件阀芯与待测件阀套之间的连接为间隙配合。

7、可优选的，所述电涡流位移传感器、磁涡盘、待测件阀芯阀套对偶件、拉压力传感器和微型伺服电缸的轴线均位于一条直线上。

8、可优选的，所述微型伺服电缸、电涡流位移传感器以及拉压力传感器能够测量不同运动形式下的待测件阀芯与待测件阀套之间不同尺寸及不同材料的o型密封圈产生的摩擦力。

9、可优选的，所述调节底座能调节导轨与调节底座之间的夹角角度，夹角角度调节范围为0～90°，通过调节导轨与调节底座之间的夹角角度能够使所述数据采集组件测得不同倾斜角下待测件阀芯和待测件阀套之间的o型密封圈的摩擦力。

10、本发明的第二方面，提供一种用于测试液压阀阀芯阀套微动摩擦的高精度试验装置的测试方法，其包括以下步骤：

11、s1、高精度试验装置的安装：将调节底座、安装组件、测量组件以及数据采集组件均安装在各自位置；

12、将待测液压阀对中安装在固定工装中，待测液压阀的两端分别利用盖板与固定工装进行固定连接，其中待测件阀芯的第一端通过螺纹与磁涡盘连接，待测件阀芯的第二端通过螺纹与拉压力传感器的第一端连接；

13、将电涡流位移传感器以及拉压力传感器分别与待测液压阀的两端进行连接或对中；

14、s2、设备调节：将拉压力传感器以及电涡流位移传感器与采集卡连接，接通微型伺服电缸的电源，选择一种运动形式控制待测件阀芯的移动，同时观察拉压力传感器的数显仪表，完成调零；通过调节底座的调节，保证固定工装、电涡流位移传感器、拉压力传感器以及微型伺服电缸的轴线位于一条直线上；调节精密丝杠滑台的水平z轴位置使调节精密丝杠滑台满足所需的测量范围的距离，使电涡流位移传感器与磁涡盘之间具有一定间距；

15、s3、测量采集：接通电源模块，调节多种运动形式、调节待测件阀芯的速度或利用调节底座调节导轨与调节底座之间的夹角角度，分别改变待测件阀芯的运动状态、运动速度或倾斜角度，调节过程中记录电涡流位移传感器记录的位移数据x和拉压力传感器的数据f，同时将拉压力传感器采集的数据f和电涡流位移传感器的数据x通过采集卡传递到上位机中得到不同控制形式下的摩擦力和位移变化数据。

16、可优选的，对于湿式环境下的微动摩擦特性试验；步骤s2设备调节完成后固定工装上端的进油口通油，之后执行步骤s3。

17、可优选的，当进行多个待测液压阀的微动摩擦特性试验需要更换待测液压阀时，首先将固定工装从精密丝杠滑台上拆除，拆除两侧的磁涡盘和拉压力传感器，其次将固定工装两端的盖板拆除，再将待测液压阀取下更换即可，最后再重复上述的s1-s3步骤。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、1.本发明通过设置安装组件和测量组件使得本装置能对不同的待测液压阀进行精准的检测，而且在测量组件中使用微型伺服电缸可以使得待测液压阀的阀芯在全速度域下进行运动模拟，使其测量的摩擦力的范围更广，其位移达到微米级的高精度检测，最终达到精准测量的目的。

20、2.本发明在安装组件、测量组件以及数据采集组件的下方设置有调节底座，使其能保证各部件对中的同时，对待测液压阀进行倾斜角度的调整，从而得到不同安装角度下的试验结果。

21、3.本发明可以测得在不同条件下待测液压阀的微动摩擦特性，从而根据需要得到不同环境下的试验结果，扩大了实验的范围，从而满足不同实验所需的试验需求。