CN106092209A - 一种密封型材刚度及接触特性综合测试平台 - Google Patents

Abstract

一种密封型材刚度及接触特性综合测试平台，涉及密封型材性能检测装置，设有台座，台座上设有横向直线导轨，其滑块上设有横向移动板，横向移动板上设有安装挡板、其上设有横向力传感器，横向力传感器之间设有密封型材安装座，台座上设有横向丝杠、其上的螺母与横向移动板相连，横向丝杠的螺杆一端设有横向驱动电机；横向直线导轨一侧设有支座，支座上设有纵向直线导轨、其滑块上设有压板，压板的下侧设有纵向力传感器、其下侧设有加压架，加压架下部设有加压板，加压架上设有数码显微镜，支座上设有纵向丝杠，纵向丝杠的螺母与纵向直线导轨的滑块相连，纵向丝杠的螺杆一端设有纵向驱动电机。本发明种结构简单、使用方便，检测效率高、节约成本。

Description

一种密封型材刚度及接触特性综合测试平台

技术领域

本发明涉及密封型材性能检测装置，特别涉及一种结构简单、使用方便，同时进行刚度特性测试与接触特性测试，提高检测效率、节约成本，真实反映密封件的工作性能，对密封件的设计具有重大参考价值的密封型材刚度及接触特性综合测试平台。

背景技术

我们知道，橡胶密封件广泛应用于航空航天领域，是保证设备正常运转的关键部件。随着航空工业的发展，航空密封件的种类日益增多。以飞机为例，舱门、活动翼面、起落架、翼身整流罩、尾翼、外翼盒段、垂尾整流罩、机头、后机身、中央翼、旅客观察窗等部位均安装密封带，数量多，分布范围广；上述密封件是由密封型材加工制成，密封型材的规格、形状各异，但其均包含有平板状的连接座和密封部，连接座设在密封部的底部、用于将密封部固定在需要密封处。密封件的刚度及接触特性对密封性能影响非常大，是在密封件的设计中需要重点考虑的因素。

现有密封件测试装置只能进行密封件刚度的测试，而无法测量接触压力，对密封件的设计具有较小的参考价值。并且，现有设备只能针对某一型号的整条密封带进行测试，成本高且柔性低，无法测量其他型号的密封件。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，同时进行刚度特性测试与接触特性测试，提高检测效率、节约成本，真实反映密封件的工作性能，对密封件的设计具有重大参考价值的密封型材刚度及接触特性综合测试平台。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种密封型材刚度及接触特性综合测试平台，设有台座，其特征在于：台座上设有横向直线导轨，横向直线导轨的滑块上侧设有横向移动板，横向移动板的左右两侧的上侧分别设有安装挡板，两个安装挡板上分别设有横向力传感器，两个横向力传感器之间设有密封型材安装座，台座上设有与横向直线导轨平行的横向丝杠，横向丝杠的螺母与横向移动板相连，横向丝杠的螺杆一端设有与其相连的横向驱动电机；横向直线导轨一侧的台座上设有支座，支座上设有纵向直线导轨，纵向直线导轨的滑块上设有压板，压板的下侧设有纵向力传感器，纵向力传感器下侧设有加压架，加压架下部与密封型材安装座相对的设有透明加压板，透明加压板上方的加压架上设有数码显微镜，数码显微镜的镜头与透明加压板相对，支座上设有与纵向直线导轨平行的纵向丝杠，纵向丝杠的螺母与纵向直线导轨的滑块相连或制成一体，纵向丝杠的螺杆一端设有与其相连纵向驱动电机。

本发明中所述的密封型材安装座的结构是：设有连接板，连接板的左右两侧分别与两个横向力力传感器相连，连接板上侧设有密封型材夹座。

本发明中所述的密封型材夹座的结构是：连接板上侧设有安装槽，安装槽内设有升降板，升降板下方的连接板上设有至少两个螺孔，螺孔内设有顶升螺栓；安装槽两侧的连接板上分别设有Z形密封型材压板，Z形密封型材压板的下部平板上设有长条形螺栓滑孔，连接板上与长条形螺栓滑孔相对处设有螺栓孔，紧固螺栓穿过长条形螺栓滑孔与螺栓孔相连、将Z形密封型材压板的下部平板紧固在连接板上。

本发明中所述的横向直线导轨和纵向直线导轨均为双轨道式直线导轨，即：设有相互平行的两个轨道，滑块可自由滑动的安装在两个轨道上。所述的横向丝杠和纵向丝杠的螺母分别安装在两个轨道之间的滑块上。或者在两个轨道之间的滑块上设有与丝杠的螺杆相配合的螺孔，滑块整体作为丝杠的螺母。运行更平稳，安装简单、方便。

本发明中所述的力传感器为S型拉压力传感器；横向丝杠和纵向丝杠均为滚珠丝杠。

本发明在使用时，将一段密封型材固定在密封型材安装座上，纵向驱动电机工作，带动纵向丝杠工作，带动压板、纵向力传感器、加压架和透明加压板对密封型材的上部（密封部）施加（向下的）压力；由电机编码器测得压缩位移d_t，纵向力传感器测得纵向压缩力F_t，得到纵向刚度。横向驱动电机工作，带动横向丝杠工作，带动左右移动板、安装挡板横向移动，通过横向力传感器带动密封型材安装座、密封型材横向移动；数码显微镜实时拍摄接触区域，基于图像处理技术实时计算接触面积S，与纵向压缩力F_t作商，得到不同压缩量下的平均接触压力 ；横向力传感器测量横向剪切力F_τ，电机的编码器记录位移量d_τ，两者作商得到横向刚度，改变纵向位移，可得到不同压缩量下的横向刚度。本发明结构简单、使用方便，可以同时对密封型材的纵向刚度、平均接触压力和横向刚度等多个参数进行测量，提高检测效率、节约成本，测量时为动态测量，真实反映密封件的工作性能，对密封件的设计具有重大参考价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A处局部放大图。

图3是本发明装夹密封型材后的立体结构示意图。

图4是图3的B处局部放大图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示的密封型材刚度及接触特性综合测试平台，设有台座8，台座8上设有横向直线导轨，横向直线导轨的滑块6上侧设有左右移动板5，从图中可以看出，横向直线导轨为双轨道式直线导轨，即：设有相互平行的两个轨道，滑块6可自由滑动的安装在两个轨道上；直线导轨的轨道上设有两个滑块，左右移动板5分别与两个滑块固定连接。左右移动板5的左右两侧的上侧分别设有安装挡板10，两个安装挡板10上分别设有横向力传感器11，两个横向力传感器11之间设有密封型材安装座；横向力传感器11为S型拉压力传感器，两个横向力传感器相对设置，其相对侧分别与密封型材安装座左右两侧相连、其相背侧分别与连个安装挡板相连。所述的密封型材安装座的结构是：设有连接板4，连接板4的左右两侧分别经L形安装板与两个横向力力传感器的相对侧相连，连接板4上侧设有安装槽，安装槽内设有升降板18，升降板18下方的连接板4上设有至少两个螺孔，螺孔内设有顶升螺栓21；安装槽两侧的连接板4上分别设有Z形密封型材压板19，Z形密封型材压板19的下部平板上设有长条形螺栓滑孔，连接板上与长条形螺栓滑孔相对处设有螺栓孔，紧固螺栓20穿过长条形螺栓滑孔与螺栓孔相连、将Z形密封型材压板的下部平板紧固在连接板4上，Z形密封型材压板的上部平板位于安装槽上方。台座8上设有与横向直线导轨平行的横向滚珠丝杠，横向丝杠的螺母与横向移动板相连,横向滚珠丝杠的螺母也可以与横向直线导轨的滑块相连或制成一体（即：经过横向直线导轨的滑块与横向移动板相连），横向滚珠丝杠的螺杆9一端的台座上设有与其相连的横向驱动电机7，从图中可以看出，横向直线导轨的两个轨道之间的滑块上设有与丝杠的螺杆相配合的螺孔，滑块整体作为丝杠的螺母；运行更平稳，安装简单、方便。横向直线导轨一侧的台座上设有支座14，支座14上设有纵向直线导轨，从图中可以看出，纵向直线导轨为双轨道式直线导轨，即：设有相互平行的两个轨道16，滑块可上下自由滑动的安装在两个轨道16上。纵向直线导轨的滑块上设有压板13，压板13的下侧设有纵向力传感器12，纵向力传感器12为S型拉压力传感器；纵向力传感器12上侧与压板13固定连接，纵向力传感器下侧设有加压架2，加压架2下部与密封型材安装座（上下）相对处设有透明加压板3，透明加压板3上方的加压架2上设有数码显微镜1，数码显微镜1的镜头与透明加压板3相对，支座上设有与纵向直线导轨平行的纵向滚珠丝杠，纵向滚珠丝杠的螺母与纵向直线导轨的滑块制成一体，纵向滚珠丝杠的螺杆15上端的支座上设有与其相连的纵向驱动电机17。设有控制器，横向驱动电机、横向力传感器、纵向驱动电机、纵向力传感器和数码显微镜分别与控制器相连，控制器根据指令控制横向驱动电机和纵向驱动电机工作，并实时采集横向力传感器信号、纵向力传感器信号、数码显微镜拍摄的图像信息以及横向驱动电机、纵向驱动电机的编码器信息，对上述信息综合处理。

本发明可针对不同规格和形状的密封型材进行测试。以Ω形舱门密封型材（密封部横截面为圆形）为例，将一段呈Ω形的密封型材固定在密封型材安装座上：将Ω形的密封型材的连接座平放在安装槽内的升降板上，横向滑动两侧的Z形密封型材压板、使其上部平板位于Ω形的密封型材的密封部下侧的连接座上方，使用紧固螺栓将Z形密封型材压板固定。拧动顶升螺栓将升降板向上顶升、将Ω形的密封型材的连接座压紧、固定。对于其它规格和形状的密封型材，均通过调节Z形密封型材压板和升降板的位置来对密封型材的连接座进行固定、进而将密封型材的密封部固定。

纵向刚度的测量：纵向驱动电机工作，带动纵向丝杠工作，带动压板、纵向力传感器、加压架和透明加压板对Ω形的密封型材的上部施加（向下的）压力；透明加压板与Ω形的密封型材的接触区域正对数码显微镜的镜头；由电机编码器测得压缩位移d_t，纵向力传感器测得纵向压缩力F_t，得到纵向刚度。

平均接触压力的测量：数码显微镜实时拍摄接触区域，基于图像处理技术计算压缩过程的接触面积S，与法向压缩力F_t作商，得到不同压缩量下的平均接触压力。

横向刚度的测量：纵向驱动电机工作，带动纵向丝杠工作，带动压板、纵向力传感器、加压架和透明加压板对Ω形的密封型材的上部施加一定的压缩量，并保持这一压缩量；横向驱动电机工作，带动横向丝杠工作，带动横向移动板、安装挡板横向移动，通过横向力传感器带动密封型材安装座、密封型材横向移动；横向力传感器测量横向剪切力F_τ，电机的编码器记录位移量d_τ，两者作商得到侧向刚度。改变纵向位移（压缩量），可得到不同压缩量下的横向刚度。

本发明结构简单、使用方便，可以同时对密封型材的纵向刚度、平均接触压力和横向刚度等多个参数进行测量，提高检测效率、节约成本，测量时为动态测量，真实反映密封件的工作性能，对密封件的设计具有重大参考价值。

Claims (6)

1.一种密封型材刚度及接触特性综合测试平台，设有台座，其特征在于：台座上设有横向直线导轨，横向直线导轨的滑块上侧设有横向移动板，横向移动板的左右两侧的上侧分别设有安装挡板，两个安装挡板上分别设有横向力传感器，两个横向力传感器之间设有密封型材安装座，台座上设有与横向直线导轨平行的横向丝杠，横向丝杠的螺母与横向移动板相连，横向丝杠的螺杆一端设有横向驱动电机；横向直线导轨一侧设有支座，支座上设有纵向直线导轨，纵向直线导轨的滑块上设有压板，压板的下侧设有纵向力传感器，纵向力传感器下侧设有加压架，加压架下部与密封型材安装座相对的设有透明加压板，透明加压板上方的加压架上设有数码显微镜，支座上设有与纵向直线导轨平行的纵向丝杠，纵向丝杠的螺母与纵向直线导轨的滑块相连，纵向丝杠的螺杆一端设有纵向驱动电机。

2.根据权利要求1所述的密封型材刚度及接触特性综合测试平台，其特征在于：所述的密封型材安装座的结构是：设有连接板，连接板的左右两侧分别与两个横向力力传感器相连，连接板上侧设有密封型材夹座。

3.根据权利要求2所述的密封型材刚度及接触特性综合测试平台，其特征在于：所述的密封型材夹座的结构是：连接板上侧设有安装槽，安装槽内设有升降板，升降板下方的连接板上设有螺孔，螺孔内设有顶升螺栓；安装槽两侧的连接板上分别设有Z形密封型材压板，Z形密封型材压板的下部平板上设有长条形螺栓滑孔，连接板上与长条形螺栓滑孔相对处设有螺栓孔，紧固螺栓穿过长条形螺栓滑孔与螺栓孔相连、将Z形密封型材压板的下部平板紧固在连接板上。

4.根据权利要求1或2或3所述的密封型材刚度及接触特性综合测试平台，其特征在于：所述的横向直线导轨和纵向直线导轨均为双轨道式直线导轨，即：设有相互平行的两个轨道，滑块可自由滑动的安装在两个轨道上。

5.根据权利要求4所述的密封型材刚度及接触特性综合测试平台，其特征在于：所述的两个轨道之间的滑块上设有与丝杠的螺杆相配合的螺孔，滑块整体作为丝杠的螺母。

6.根据权利要求4所述的密封型材刚度及接触特性综合测试平台，其特征在于：所述的力传感器为S型拉压力传感器；横向丝杠和纵向丝杠均为滚珠丝杠。