CN104535243A - 一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台 - Google Patents

一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台 Download PDF

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一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台，由实验缸，与实验缸连接的高压模拟系统和高速驱动油缸及其液压系统三部分组成，实验油缸缸体通过直线导轨安装在工作台上，高速驱动油缸通过连接法兰带动实验缸作往复运动，实验缸活塞杆固定不动且分成两半，通过拉压力传感器连接并固定在工作台上；实验缸安装密封圈的衬套可以更换，方便测量不同预压缩量以及不同截面形状的密封圈；高压供油系统提供实验缸内的高压工作模拟环境，实验台能实现驱动油缸往复速度、行程，缸内压力的调节；本实验台可以测量单个密封圈内、外行程时的摩擦力特性、往复多次后的泄漏量以及介质温度。

Description

一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台
技术领域
本发明属于橡塑往复密封技术领域，具体涉及一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台。
背景技术
航空作动器是大飞机上关键部件，主要用在飞机机翼与起落架，在飞机起飞，降落以及调整姿态过程中起着非常重要的作用。目前大型客机的研制已列入国家重大专项，但是其作动系统却被国外公司垄断。而作动系统中航空作动器作为执行构件起着非常重要的作用。目前大型客机压力体制正在从21Mpa向35Mpa跨越，并向着更高方向发展。作动器在执行动作过程中，动作非常迅速。因此，在高压高速下能否迅速、灵敏、安全的完成操作任务，很大程度上取决于作动器综合性能。其中作动器在高压高速下密封性能的好坏直接影响其综合性能。因此高压高速下作动器密封性能必须给予足够的重视。
作动器的密封是一种往复密封，在往复密封理论和实验研究中，密封圈对活塞杆的摩擦力以及泄漏率是评价密封性能好坏的两个重要指标。泄漏率的测量可以采用很多有效的方法，然而，通过已有的理论计算，活塞杆往复运动过程中单个密封圈内行程和外行程的摩擦力存在很大的不同，用实验的方法把单个密封圈内、外行程的摩擦力区别出来具有很重要的意义。
已有的往复密封实验台在测量密封圈摩擦力的时候都没有严格把单个密封圈内、外行程的摩擦力区分出来。此外，现有的往复密封实验台也不能实现高压高速的工况，很难对航空作动器的应用工况进行模拟。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台，不仅把单个密封圈内行程和外行程的摩擦力测量出来，还模拟了航空作动器高压高速的运行工况，同时也配置了往复多次泄漏量和温度的测量设施。
为了达到上述目的，本发明所采用如下技术方案：
一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台，由实验缸100，与实验缸100连的高压模拟系统200和高速驱动油缸及其液压系统300三部分组成；
所述实验缸100包括工作台102，固定在工作台102一端的安装底座101，固定在工作台102上的直线导轨103，安装在直线导轨103上的两个滑块106，两个滑块106上分别安装有左边缸底座131和右边缸底座122，左边缸底座131和右边缸底座122间安装有缸筒124，左边缸底座131开有与缸筒124的内空腔连通的进油孔130，左边活塞杆135和右边活塞杆123穿入缸筒124内并通过第一拉压力传感器110连接，第一拉压力传感器110由保护套126通过第五静密封件125与缸筒124的内空腔中高压油液隔离，保护套126左侧设置有定位钢球127，左边活塞杆135由第二拉压力传感器137固定在安装底座101上，第一拉压力传感器110和第二拉压力传感器137分别与左边活塞杆135的右侧和左侧采用铰链连接，左边活塞杆135开有传感器线引出孔136，右边活塞杆123通过套筒连接件117连接在球铰118上，左边缸底座131和右边缸底座122的外端分别安装有左边盖板104和右边盖板120，右边盖板120与套筒连接件117通过螺钉116安装，左边缸底座131、右边缸底座122、左边盖板104和右边盖板120通过螺杆133和螺母119紧固，左边缸底座131与缸筒124之间安装有第六静密封件128和第七静密封件129，右边缸底座122与缸筒124之间安装有第二静密封件111和第三静密封件112，左边盖板104与左边缸底座131之间装有第一待测密封件安装衬套109和安装拆卸螺纹孔107，右边盖板120与右边缸底座122之间装有第二待测密封件安装衬套121和安装拆卸螺纹孔107，第一待测密封件安装衬套109及第二待测密封件安装衬套121内侧分别安装第一待测密封件132和第二待测密封件114，外侧分别安装第一静密封件108和第四静密封件113，左边盖板104和右边盖板120分别安装有左边导向环134和右边导向环115，左边盖板104上开有泄漏收集通道105；在缸筒124做往复直线运动的时候，左边活塞杆135和右边活塞杆123固定不动；
所述高压模拟系统200包括第一油箱201，安装在第一油箱201内的油温控制继电器202，从第一油箱201接出的第一吸油过滤器218，与第一吸油过滤器218连接的高压泵217，与高压泵217连接的第一联轴器204，带动第一联轴器204旋转的第一电机216，与高压泵217连接的第一单向阀215，与第一单向阀215连接的第一压力管路过滤器214，第一压力管路过滤器214出口处安装返回第一油箱201的第一溢流阀203，第一压力管路过滤器214出口处安装的第一压力表213，与第一压力管路过滤器214出口处连接的电磁球阀207，与电磁球阀207连接的液控单向球阀206，与第一压力管路过滤器214出口处连接的第二电磁换向阀212，与第二电磁换向阀212连接的第一电磁换向阀210，与第一电磁换向阀210连接的蓄能器209，与蓄能器209连接并返回第一油箱201的放油球阀205，高压模拟系统200通过高压管路接入实验缸100；
所述高速驱动油缸及其液压系统300包括第二油箱301，安装在第二油箱301内部的空气滤清剂316，从第一油箱301接出的第二吸油过滤器315，与第二吸油过滤器315连接的大流量泵314，与大流量泵314连接的第二联轴器304，带动第二联轴器304旋转的第二电机303，与大流量泵314连接的第三单向阀313，与第三单向阀313连接的第二压力管路过滤器312，第二压力管路过滤器312出口处安装的第二压力表311，与第二压力管路过滤311出口处连接的第二溢流阀302，第二溢流阀302接入第二油箱301中，与第二压力管路过滤器311出口处连接的第三电磁换向阀310，与第三电磁换向阀310连接的第一调速阀306以及第四单向阀305，第二调速阀308以及第五单向阀309，与第一调速阀306第二调速阀308连接的驱动油缸307，高速驱动油缸及其液压系统300通过驱动油缸307的活塞杆采用球铰118与实验缸100连接。
所述第一待测密封件安装衬套109及第二待测密封件安装衬套121通过安装拆卸螺纹孔107能够更换，方便测量不同预压缩量的密封圈。
和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、可以实现高压高速，有效的模拟航空作动器的实际工况。
2、针对作动器内、外行程摩擦力的不同，本发明采用把活塞杆分成两半由拉压力传感器连接的方式可以测量单个密封圈内行程和外行程的摩擦力。
3、本发明可以保持高压下多次往复运动，保压时间至少达10个小时，可以测量多次往复运动后的泄漏情况。
附图说明
图1为实验台整体图。
图2为实验缸图。
图3为实验缸左部放大图。
图4为实验缸右部放大图。
图5为高压模拟系统油路图。
图6为高速驱动油缸及其液压系统油路图。
图7为测量泄漏的实验缸图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台，由实验缸100，与实验缸100连的高压模拟系统200和高速驱动油缸及其液压系统300三部分组成。
如图2、图3和图4所示，所述实验缸100包括工作台102，固定在工作台102一端的安装底座101，固定在工作台102上的直线导轨103，安装在直线导轨103上的两个滑块106，两个滑块106上分别安装有左边缸底座131和右边缸底座122，左边缸底座131和右边缸底座122间安装有缸筒124，左边缸底座131开有与缸筒124的内空腔连通的进油孔130，左边活塞杆135和右边活塞杆123穿入缸筒124内并通过第一拉压力传感器110连接，第一拉压力传感器110由保护套126通过第五静密封件125与缸筒124的内空腔中高压油液隔离，保护套126左侧设置有定位钢球127，左边活塞杆135由第二拉压力传感器137固定在安装底座101上，第一拉压力传感器110和第二拉压力传感器137分别与左边活塞杆135的右侧和左侧采用铰链连接，左边活塞杆135开有传感器线引出孔136，右边活塞杆123通过套筒连接件117连接在球铰118上，左边缸底座131和右边缸底座122的外端分别安装有左边盖板104和右边盖板120，右边盖板120与套筒连接件117通过螺钉116安装，左边缸底座131、右边缸底座122、左边盖板104和右边盖板120通过螺杆133和螺母119紧固，左边缸底座131与缸筒124之间安装有第六静密封件128和第七静密封件129，右边缸底座122与缸筒124之间安装有第二静密封件111和第三静密封件112，左边盖板104与左边缸底座131之间装有第一待测密封件安装衬套109和安装拆卸螺纹孔107，右边盖板120与右边缸底座122之间装有第二待测密封件安装衬套121和安装拆卸螺纹孔107，第一待测密封件安装衬套109及第二待测密封件安装衬套121内侧分别安装第一待测密封件132和第二待测密封件114，外侧分别安装第一静密封件108和第四静密封件113，左边盖板104和右边盖板120分别安装有左边导向环134和右边导向环115，左边盖板104上开有泄漏收集通道105；在缸筒124做往复直线运动的时候，左边活塞杆135和右边活塞杆123固定不动；
所述高压模拟系统200包括第一油箱201，安装在第一油箱201内的油温控制继电器202，从第一油箱201接出的第一吸油过滤器218，与第一吸油过滤器218连接的高压泵217，与高压泵217连接的第一联轴器204，带动第一联轴器204旋转的第一电机216，与高压泵217连接的第一单向阀215，与第一单向阀215连接的第一压力管路过滤器214，第一压力管路过滤器214出口处安装返回第一油箱201的第一溢流阀203，第一压力管路过滤器214出口处安装的第一压力表213，与第一压力管路过滤器214出口处连接的电磁球阀207，与电磁球阀207连接的液控单向球阀206，与第一压力管路过滤器214出口处连接的第二电磁换向阀212，与第二电磁换向阀212连接的第一电磁换向阀210，与第一电磁换向阀210连接的蓄能器209，与蓄能器209连接并返回第一油箱201的放油球阀205，高压模拟系统200通过高压管路接入实验缸100；
所述高速驱动油缸及其液压系统300包括第二油箱301，安装在第二油箱301内部的空气滤清剂316，从第一油箱301接出的第二吸油过滤器315，与第二吸油过滤器315连接的大流量泵314，与大流量泵314连接的第二联轴器304，带动第二联轴器304旋转的第二电机303，与大流量泵314连接的第三单向阀313，与第三单向阀313连接的第二压力管路过滤器312，第二压力管路过滤器312出口处安装的第二压力表311，与第二压力管路过滤311出口处连接的第二溢流阀302，第二溢流阀302接入第二油箱301中，与第二压力管路过滤器311出口处连接的第三电磁换向阀310，与第三电磁换向阀310连接的第一调速阀306以及第四单向阀305，第二调速阀308以及第五单向阀309，与第一调速阀306第二调速阀308连接的驱动油缸307，高速驱动油缸及其液压系统300通过驱动油缸307的活塞杆采用球铰118与实验缸100连接。
本发明的工作原理为：测量摩擦力的时候，高压模拟系统200给实验缸100提供35Mpa高压环境，高速驱动油缸及其液压系统300给驱动油缸307供油，驱动油缸307通过套筒连接件117带动实验缸100做往复直线运动。实验过程中，首先不装入第一待测密封件132和第二待测密封件114，运行可得第一拉压力传感器及第二拉压力传感器第一次读数，记录该读数。最后装入第一待测密封件132及第二待测密封件114，测量得到的数据再减去已经记录的拉压力传感器第一次读数。利用此方法可以把导向环对活塞杆的摩擦力消除掉，从而得到准确的密封圈对活塞杆的摩擦力。
测量泄漏的时候，考虑到缸筒运动时候泄漏的液压油不好收集，而且缸体上安装有油管，多次的往复运动对油管会造成疲劳失效。将分成两半的活塞杆替换成一整根活塞杆400，如图7所示，并且采用缸体不动，活塞杆400与跟驱动油缸直接相连，高压模拟系统可以持续保持35Mpa高压至少达10小时，可以让活塞杆400连续长时间往复运动，测量密封圈泄漏情况。

Claims (2)

1.一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台，其特征在于：由实验缸(100)，与实验缸(100)连接的高压模拟系统(200)和高速驱动油缸及其液压系统(300)三部分组成；
所述实验缸(100)包括工作台(102)，固定在工作台(102)一端的安装底座(101)，固定在工作台(102)上的直线导轨(103)，安装在直线导轨(103)上的两个滑块(106)，两个滑块(106)上分别安装有左边缸底座(131)和右边缸底座(122)，左边缸底座(131)和右边缸底座(122)间安装有缸筒(124)，左边缸底座(131)开有与缸筒(124)的内空腔连通的进油孔(130)，左边活塞杆(135)和右边活塞杆(123)穿入缸筒(124)内并通过第一拉压力传感器(110)连接，第一拉压力传感器(110)由保护套(126)通过第五静密封件(125)与缸筒(124)的内空腔中高压油液隔离，保护套(126)左侧设置有定位钢球(127)，左边活塞杆(135)由第二拉压力传感器(137)固定在安装底座(101)上，第一拉压力传感器(110)和第二拉压力传感器(137)分别与左边活塞杆(135)的右侧和左侧采用铰链连接，左边活塞杆(135)开有传感器线引出孔(136)，右边活塞杆(123)通过套筒连接件(117)连接在球铰(118)上，左边缸底座(131)和右边缸底座(122)的外端分别安装有左边盖板(104)和右边盖板(120)，右边盖板(120)与套筒连接件(117)通过螺钉(116)安装，左边缸底座(131)、右边缸底座(122)、左边盖板(104)和右边盖板(120)通过螺杆(133)和螺母(119)紧固，左边缸底座(131)与缸筒(124)之间安装有第六静密封件(128)和第七静密封件(129)，右边缸底座(122)与缸筒(124)之间安装有第二静密封件(111)和第三静密封件(112)，左边盖板(104)与左边缸底座(131)之间装有第一待测密封件安装衬套(109)和安装拆卸螺纹孔(107)，右边盖板(120)与右边缸底座(122)之间装有第二待测密封件安装衬套(121)和安装拆卸螺纹孔(107)，第一待测密封件安装衬套(109)及第二待测密封件安装衬套(121)内侧分别安装第一待测密封件(132)和第二待测密封件(114)，外侧分别安装第一静密封件(108)和第四静密封件(113)，左边盖板(104)和右边盖板(120)分别安装有左边导向环(134)和右边导向环(115)，左边盖板(104)上开有泄漏收集通道(105)；在缸筒(124)做往复直线运动的时候，左边活塞杆(135)和右边活塞杆(123)固定不动；
所述高压模拟系统(200)包括第一油箱(201)，安装在第一油箱(201)内的油温控制继电器(202)，从第一油箱(201)接出的第一吸油过滤器(218)，与第一吸油过滤器(218)连接的高压泵(217)，与高压泵(217)连接的第一联轴器(204)，带动第一联轴器(204)旋转的第一电机(216)，与高压泵(217)连接的第一单向阀(215)，与第一单向阀(215)连接的第一压力管路过滤器(214)，第一压力管路过滤器(214)出口处安装返回第一油箱(201)的第一溢流阀(203)，第一压力管路过滤器(214)出口处安装的第一压力表(213)，与第一压力管路过滤器(214)出口处连接的电磁球阀(207)，与电磁球阀(207)连接的液控单向球阀(206)，与第一压力管路过滤器(214)出口处连接的第二电磁换向阀(212)，与第二电磁换向阀(212)连接的第一电磁换向阀(210)，与第一电磁换向阀(210)连接的蓄能器(209)，与蓄能器(209)连接并返回第一油箱(201)的放油球阀(205)，高压模拟系统(200)通过高压管路接入实验缸(100)；
所述高速驱动油缸及其液压系统(300)包括第二油箱(301)，安装在第二油箱(301)内部的空气滤清剂(316)，从第一油箱(301)接出的第二吸油过滤器(315)，与第二吸油过滤器(315)连接的大流量泵(314)，与大流量泵(314)连接的第二联轴器(304)，带动第二联轴器(304)旋转的第二电机(303)，与大流量泵(314)连接的第三单向阀(313)，与第三单向阀(313)连接的第二压力管路过滤器(312)，第二压力管路过滤器(312)出口处安装的第二压力表(311)，与第二压力管路过滤(311)出口处连接的第二溢流阀(302)，第二溢流阀(302)接入第二油箱(301)中，与第二压力管路过滤器(311)出口处连接的第三电磁换向阀(310)，与第三电磁换向阀(310)连接的第一调速阀(306)以及第四单向阀(305)，第二调速阀(308)以及第五单向阀(309)，与第一调速阀(306)第二调速阀(308)连接的驱动油缸(307)，高速驱动油缸及其液压系统(300)通过驱动油缸(307)的活塞杆采用球铰(118)与实验缸(100)连接。
2.根据权利要求1所述的一种测量单个密封圈摩擦力特性的往复密封实验台，其特征在于：所述第一待测密封件安装衬套(109)及第二待测密封件安装衬套(121)通过安装拆卸螺纹孔(107)能够更换，方便测量不同预压缩量及不同截面形状的密封圈。
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