CN102539257B - 一种测量密封件高低温耐久性能的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量密封件高低温耐久性能的装置，属于材料力学性能测试技术领域。该装置主要包括主机底座、高低温试验箱、加载装置、测试台、压力传感器和带有数据处理程序的微机。伺服电机通过传动机构、竖直压块和加载头对试件进行加载。压力传感器测量加载力的大小，将测量信号实时反馈给微机，并实时显示。本发明相比于传统的耐久性试验机或疲劳试验机，测试温度可控、加载行程长、加载力范围大，可用来测量在不同温度下不同型号的橡胶密封件耐久性能。

Description

一种测量密封件高低温耐久性能的装置
技术领域
本发明属于材料力学性能测试技术领域，涉及一种材料性能测试设备，特别涉及一种密封件的性能测试装置。
背景技术
材料的疲劳耐久性能已经被人们熟知，利用传统的疲劳试验机或耐久性试验机很容易测得材料的耐久性能。但作为工业中常用的密封件，由于其主要由橡胶和纤维复合而成，疲劳性能受温度影响很大，特别是在航空航天领域中，密封件工作环境恶劣，加载的次数多，更加有必要研究其在不同温度下的耐久性能。而传统的疲劳试验机主要用来测试金属的疲劳，加载距离固定且较小，频率过高；而传统的耐久性试验机也存在着加载力范围固定、加载行程不可控、无法调节温度等问题，不能用来测量不同温度下、具有一定形状的橡胶密封件的耐久性能。
发明内容
因此，本发明提供一种测量密封件高低温耐久性能的装置，其能够更加方便、准确地测量密封件在不同环境温度下的耐久性能。
为此，根据本发明的一个方面，提供一种测量密封件高低温耐久性能的装置，该装置包括：机座、高低温试验箱、测试台、动力加载装置、压力传感器以及控制单元，其中，高低温试验箱置于所述机座上；测试台置于所述高低温试验箱内，所述测试台包括支撑台和固定于支撑台上并用来夹持密封件的夹具；动力加载装置具有位于高低温试验箱内的加载头，所述加载头用来向所述密封件加载；压力传感器设置在所述加载头上远离所述密封件的一端用来感测所述加载头施加到所述密封件上的正压力；控制单元分别电连接所述动力加载装置和所述压力传感器；其中，所述控制单元控制动力加载装置的运动从而使得所述加载头沿竖直方向以预定次数和预定频率反复向密封件加载预定位移；所述压力传感器将所述正压力信号传送至所述控制单元；所述控制单元根据其所接收到的正压力信号动态生成反映密封件耐久性能的正压力-时间曲线。
优选地，加载装置还包括伺服电机、由伺服电机驱动从而将转动转化为平动的传动机构、一端与传动机构相连接而另一端经由压力传感器与所述加载头相连接的竖直压块。
再优选地，加载头为包括连接件和可拆卸压头的两件式结构，所述压力传感器设置在所述连接件的末端，所述可拆卸压头用来向所述密封件加载。
进一步优选地，可拆卸压头可采用平底压头、线压头或圆弧压头的形式。
又进一步优选地，测试台与水平面的夹角在0～60°的范围内。
再优选地，控制单元为带有数据处理程序的微机。
进一步优选地，高低温试验箱具有设置在高低温试验箱箱体内的温度传感器和设置在箱体外的温度控制器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：1)能够调节测试温度，测量不同温度下密封件的耐久性能；2)能够采用不同的加载头，并调节不同加载角度，来模拟不同的工况；3)能够利用微机对加载的距离、加载头的运动规律进行控制，加载的方式多样；4)在试验结束后不仅可以肉眼观察密封件而且还可以通过研究微机生成的正压力-时间曲线来判断密封件的耐久性能。
通过参考下面所描述的实施方式，本发明的这些方面和其他方面将会得到清晰地阐述。
附图说明
本发明的结构和操作方式以及进一步的目的和优点将通过下面结合附图的描述得到更好地理解，其中，相同的参考标记标识相同的元件：
图1是根据本发明的一优选实施方式的测量密封件高低温耐久性能的装置的结构示意图；
图2a-b分别是图1所示装置的加载头的主视图和左视图，其中加载头使用的是平底压头；
图3a-b分别是另一种加载头的主视图和左视图，其中加载头使用的是线压头；
图4a-b分别是又一种加载头的主视图和左视图，其中加载头使用的是圆弧压头；
图5a-d是测试台相对水平面处于不同角度下的试件加载示意图；
图6是图1所示的装置中夹具将试件装载在测试台上的示意图。
图中：
1-机座
2-高低温试验箱
21-温度传感器
22-温度控制器
3-测试台
31-支撑台
32-夹具
41-伺服电机
42-丝杠-螺母机构
43-竖直压块
44-加载头
441-连接件
442-可拆卸压头
5-压力传感器
6-微机
7-试件
具体实施方式
根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施例仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。
图1示出了根据本发明的一优选实施方式的一种测量密封件高低温耐久性能的装置，该装置包括机座1、高低温试验箱2、测试台3、动力加载装置、压力传感器5和带有数据处理程序的微机6。其中，高低温试验箱2放置在机座1上，该高低温试验箱2具有设置在箱体内的温度传感器21和设置在箱体外的温度控制器22；测试台3置于高低温试验箱2内，该测试台3包括支撑台31和固定于支撑台31上并用来夹持密封件7的夹具32；动力加载装置包括伺服电机41、由伺服电机41驱动的作为传动机构的丝杠-螺母机构42、与丝杠-螺母机构42固连的竖直压块43和穿过高低温试验箱2的顶壁位于高低温试验箱内的加载头44；压力传感器5设置在竖直压块43和加载头44之间，压力传感器5装在竖直压块43和加载头44之间，其上、下底面分别与竖直压块43和加载头44固连，用来感测加载头44施加到密封件7上的正压力；所述的带有数据处理程序的微机8分别通过控制线路和数据线路与伺服电机41和压力传感器5电连接。
应当理解的是，夹具32可以是可拆卸的，以便根据所要测试的密封件的不同而更换相应的夹具；加载头44可为两件式结构，包括连接件441和可拆卸压头442，压力传感器5设置在连接件441的末端，而可拆卸压头442用来向密封件7加载，从而可通过仅更换可拆卸压头442来模拟不同的工况。另外，尽管在本实施方式中采用丝杠-螺母机构作为传动机构，但也可以采用齿轮-齿条机构或其他类似可将转动转化为平动的机构作为传动机构。
图2a到图4b分别示出了可拆卸压头442的三种实施方式的主视图和左视图，其中，图2a-b示出了平底压头；图3a-b示出了线压头；而图4a-b示出了圆弧压头。实践中，可根据需要选用不同的压头，即选用不同的加载头来模拟使用中不同结构对密封件5的压缩。
图5a-d是测试台3相对水平面处于不同角度下对试件7加载的示意图。试验时，可以调节测试台3与水平面呈0～60°角度，从而使得加载头44相对于试件7呈0～60°倾角，用于模拟使用中装配偏差或其他特殊装夹方式时密封件7倾斜加载的情况，即：可通过调节不同加载角度，来模拟不同的工况。
图6是试件7装载在测试台3上的示意图。如图所示，夹具32通过例如螺丝可拆卸地固定在测试台3上，在该实施方式中夹具32具有C型夹，通过C型夹将密封件7固定在测试台3上方。
下面说一说本实施方式的装置的工作过程：根据所要试验的密封件7选择相适应的夹具32和加载头44，将密封件7装夹在夹具32上，然后通过调节高低温试验箱2的温度控制器22将箱内温度调到试验所需要的预定温度，通过微机6控制伺服电机41转动，从而借助于传动机构42、竖直压块43以及加载头44对作为试件的密封件7进行加载试验。
下面介绍一下利用上述实施方式中测量橡胶密封件的耐久性能的装置进行测试的工作过程，具体步骤如下：首先，可根据需要对测试台装上不同的倾角板，从而可使加载头相对于试件有一定的倾角；接着，根据不同的试件型号选用不同的夹具装夹，并选用不同的加载头模拟不同的工作状况；然后，通过高低温试验箱外部的温度控制器对箱内的温度进行调节，使试件处于一定的温度场中，以测量该温度下橡胶密封件的耐久性能；对微机进行必要的参数设置，包括试件尺寸参数、运动控制参数和显示参数，其中运动控制参数又包括加载头运动方式、加载距离、加载次数、控制方式(在本实施方式中按位移控制)等；微机根据设定参数控制伺服电机转动，通过传动机构将转动转化为竖直方向的运动，并带动竖直压块和加载头按指定的方式上下运动，对密封件往复加载；在加载过程中，装载在加载头上部的压力传感器动态测量各时刻的正压力，并将信号反馈给微机；微机对压力传感器测得的信号进行处理，得到任意时刻的正压力，并生成在某一温度下的正压力-时间的实时曲线显示在屏幕上；在此过程中，微机从设置的参数中读取相关数据，判断当前状态是否满足预先设置的参数，比如加载距离(即加载位移)、加载次数、加载频率/加载周期、加载温度，如果不满足，则对伺服电机发送信号，控制伺服电机继续转动。应当理解的是，上述生成的某一温度下的正压力-时间曲线能够反映出最大加载力以及每一周期内的压缩时间，从而反映出密封件的耐久性能。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构和材料作各种变化和改进，包括这里单独披露或要求保护的技术特征的组合，明显地包括这些特征的其它组合。这些变形和/或组合均落入本发明所涉及的技术领域内，并落入本发明权利要求的保护范围。需要注意的是，按照惯例，权利要求中使用单个元件意在包括一个或多个这样的元件。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。

Claims (8)

1.一种测量密封件高低温耐久性能的装置，包括：
机座；
高低温试验箱，其置于所述机座上；
测试台，其置于所述高低温试验箱内，所述测试台包括支撑台和固定于支撑台上并用来夹持密封件的夹具，其中，所述测试台相对水平面的角度在0～60°的范围内是可调节的；
动力加载装置，其具有位于高低温试验箱内的加载头，所述加载头用来向所述密封件加载；
压力传感器，其设置在所述加载头上远离所述密封件的一端，所述压力传感器用来感测所述加载头施加到所述密封件上的正压力；
控制单元，其分别与所述动力加载装置和所述压力传感器电连接；其中，
所述控制单元控制动力加载装置的运动从而使得所述加载头沿竖直方向以预定次数和预定频率反复向密封件加载预定位移；
所述压力传感器将所述正压力信号传送至所述控制单元；
所述控制单元根据其所接收到的正压力信号动态生成反映密封件耐久性能的正压力-时间曲线；
所述动力加载装置还包括伺服电机、由伺服电机驱动从而将转动转化为平动的传动机构、一端与传动机构相连接而另一端经由压力传感器与所述加载头相连接的竖直压块；
其特征在于，可拆卸的所述加载头为包括连接件和可拆卸压头的两件式结构，所述压力传感器设置在所述连接件的末端，所述可拆卸压头用来向所述密封件加载，其中，所述可拆卸压头根据密封件的不同而更换来模拟不同的工况。
2.如权利要求1所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述可拆卸压头采用平底压头、线压头或圆弧压头的形式。
3.如权利要求2所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述压力传感器的上、下表面分别与所述竖直压块和所述加载头的连接件固定连接。
4.如权利要求3所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述传动机构采用丝杠-螺母机构或齿轮-齿条机构。
5.如权利要求1所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述控制单元为带有数据处理程序的微机。
6.如权利要求5所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述高低温试验箱具有设置在高低温试验箱箱体内的温度传感器和设置在箱体外的温度控制器。
7.如权利要求6所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述密封件为橡胶密封件。
8.如权利要求1所述的测量密封件高低温耐久性能的装置，其特征在于，所述夹具是可拆卸的。
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