CN107238493B

CN107238493B - 一种活塞环径向刚度测试装置

Info

Publication number: CN107238493B
Application number: CN201710561800.4A
Authority: CN
Inventors: 卢熙群; 罗江龙; 董庆兵; 赵滨; 李彤阳; 王乃昆; 张亮; 吕修颐; 周帅宇; 黄福战
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: CN107238493A

Abstract

一种活塞环径向刚度测试装置，包括：固定平台、旋转台和测试组件；所述的测试组件包括拉簧、顶柱、压力传感器和刚性绳；固定平台固定于水平基础底座上；固定平台中部有环形凹坑；凹坑的圆心位置为圆型空心并安装有旋转台；旋转台包括内螺纹管、旋钮和螺柱，螺柱安装于内螺纹管内，螺柱上有旋钮；沿凹坑的圆周方向有滑槽，滑槽内安装测试组件；滑槽侧壁与顶柱一侧连接，顶柱的另一侧有与压力传感器匹配的凹槽，用于安装压力传感器；压力传感器抵住活塞环外侧；顶柱上下两端分别有凸台，刚性绳一端缠绕于凸台上，刚性绳另一端缠绕于螺柱上。本发明避免了传统方法摩擦力的影响，测试操作简单，效率高，适用于等压环和非等压环，实用性高。

Description

一种活塞环径向刚度测试装置

技术领域

本发明属于动力装置领域，具体涉及一种活塞环径向刚度测试装置。

背景技术

为了满足活塞环气密性的要求，活塞环在安装到缸套内时必定会有一定的径向刚度。该活塞环径向刚度的大小取决于活塞环张力，并且对活塞环的性能有很大的影响，并且对活塞环相关计算分析是一个非常重要的参数。因此对活塞环径向刚度测试有着重要的工程意义。

公告号CN102374931A的专利提供了一种关于活塞环张力的测量装置，该装置通过一端固定在支架上的钢带缠绕在活塞环上，通过钢带的牵拉使活塞环收缩使其间隙等于活塞在实际缸套中的间隙，进而通过测得绳子上的拉力得到活塞环的张力，但绳子给活塞环的摩擦力将会影响到测试结果的精度。在公告号为CN201066316Y的专利中，将钢带和振动机构相连，通过钢带的振动尽可能的减小了绳子和环间的摩擦力，但是影响依然存在。而且目前的活塞环测试装置基本上适用于等压环，无法用于非等压环的测试。此外，当活塞环在应用于不同的缸套的时候，环的闭合程度也会产生相应的变化，在活塞环径向刚度测定时需要考虑活塞环间隙变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度更高的活塞环径向刚度测试装置。

本发明的目的是这样实现的，包括：固定平台、旋转台和测试组件；所述的测试组件包括拉簧、顶柱、压力传感器和刚性绳；

固定平台固定于水平基础底座上；固定平台中部有环形凹坑；凹坑的圆心位置为圆形空心并安装有旋转台；旋转台包括内螺纹管、旋钮和螺柱，螺柱安装于内螺纹管内，螺柱上有旋钮；沿凹坑的圆周方向有滑槽，滑槽内安装测试组件；顶柱的一侧由拉簧连接至滑槽侧壁，顶柱的另一侧有与压力传感器匹配的凹槽，用于安装压力传感器；压力传感器抵住活塞环外侧；顶柱上下两端分别有凸台；刚性绳的一端缠绕在凸台上，刚性绳的另一端缠绕于螺柱上；

本发明还可以包括：

1.所述的滑槽在活塞环径向成对分布，滑槽有3～5对。

2.所述顶柱横截面为工字型且与固定平台之间有间隙。

3.所述内螺纹管的上台面有刻度尺。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明方法顶柱部分不与固定平台接触，避免了传统方法中通过钢带缠绕挤压环测试活塞环张力时摩擦力的影响。

2、每次可以测试周向若干个点随活塞环开口间隙变化的径向刚度，通过旋转活塞环可以改变活塞环的周向的测点，测试操作简单，效率高。

3、该装置不仅适用于等压环还适用于非等压环，并且可根据实际环安装于缸套中的开口间隙得到相应的张力，实用性高。

附图说明

图1为俯视结构示意图；

图2为滑槽主视结构示意图；

图3为顶柱的剖视结构示意图；

图4为径向刚度曲线效果图。

具体实施方式

下面结合附图对该装置进行具体的说明。

如图1所示，一种活塞环6径向刚度测试装置，包括：固定平台1、旋转台和测试组件；所述的测试组件包括拉簧2、顶柱3、压力传感器5和刚性绳4，如图2所示；旋转台包括旋钮7和螺柱8；

固定平台1固定于水平基础底座上；固定平台1中部有环形凹坑；凹坑的圆心位置为圆形空心并安装有旋转台，旋转台包括内螺纹管12、旋钮7和螺柱8，螺柱8安装于内螺纹管 12内，螺柱8上有旋钮7；沿凹坑的圆周方向有滑槽10，滑槽10内安装测试组件；滑槽10侧壁与顶柱3一侧由拉簧2连接，顶柱3的另一侧有与压力传感器5匹配的凹槽，用于安装压力传感器5；压力传感器5抵住活塞环6外侧；顶柱3上下两端分别有凸台；刚性绳4的一端缠绕凸台上，刚性绳4的另一端缠绕于螺柱8上；

所述顶柱3横截面为工字型且与固定平台1之间有间隙。

所述内螺纹管的上台面有刻度尺11。

将固定平台1，通过固定孔9将其刚性固定在基础上并保持平台的上下表面水平。将若干顶柱3放置于沿平台周向分布的滑槽10中，并且通过拉簧2将顶柱3与固定平台1连接。通过两根刚性绳4穿过内螺纹管12的通线孔分别将顶柱3的上下表面和位于中心的螺柱8刚性连接，然后在顶柱3前面刚性安装压力传感器5。且将该压力传感器5和和活塞环6进行刚性接触。按照以上的安装方式分别在平台的滑槽10中进行相应的安装。所述的滑槽10在活塞环6径向成对分布，滑槽10有3～5对。

通过具有一定的厚度的方形钢板上的边缘处的通孔将测试平台刚性固定在基础上，并且保持测试平台的上表面水平。在板中间挖出一个环形的凹坑，且在圆周方向开出向外的矩形截面滑槽10。取一工字钢作为顶柱3插入滑槽10，使滑槽10的底部通过拉簧2和工字钢连接。工字钢结构如图3所示。在工字钢的截面上开出一个合适的槽，将该槽安装上压力传感器5进而挤压活塞环6。压力传感器5在与环接触部位做一个弧形面的工装和环能够尽量贴合。

在工字钢末端的上下表面做两个凸台，在凸台上缠绕刚性绳4，使绳子的另一端和中心的旋转台相连接。根据被测的环选择刚度合适的刚性绳4，通过旋转中心的旋钮7缠绕绳子，进而拉动顶柱3使压力传感器5压缩活塞环6，根据中心旋钮7的角度和压力传感器5的示数经过计算即可得到相应的活塞环6的径向刚度。

具体操作方式为：内螺纹管12安装在固定平台1上，通过旋转台中心的旋钮7可以进行转动，旋钮7带动螺柱8旋转，在内螺纹管12的上台面上有环形刻度尺11。根据螺柱8旋转的角度和螺纹的螺距可以精确的测量活塞环6与压力传感器的接触点的径向位移，通过压力传感器可以测试得到各周向测试点的压力。

首先进行对中间旋钮进行调零，当活塞环处于自由状态的时候，使压力传感器刚刚接触到活塞环此时中心旋钮的指针对应刻度尺11的0刻度。通过微量旋转中心旋钮7分别记录第一次的径向压力F₁，径向位移X₁，然后旋转旋钮7得到下一次的径向压力F₂，径向位移X₂。然后可以近似的得到活塞环开口间隙为X时的活塞环在周向某测试点的径向刚度值为K。由于活塞环可以近似为一个圆形，且环开口间隙很小，所以可以将活塞环的间隙的玄长近似为对应的弧长。活塞环处于自由状态时的开口间隙为δ其中各量的计算参考公式1和公式2。

X＝δ-2π(X₂-X₁) (2)

依次进行多次测试即可得到活塞环随开口间隙变化时不同的刚度值进而得到该测点的径向刚度曲线。同理可以得到其他测点的刚度曲线，还可以将活塞环绕中心旋转对下一组各测点进行测试。得到的刚度曲线效果图如图4所示。

为了克服现有装置的缺陷，得到更加准确的活塞环6周向各位置的张力进而得到径向的刚度。本发明装置通过对环进行中心压缩，直接测试环外侧挤压力与环周向各点的径向收缩的位移，进而得到活塞环6的径向刚度曲线。同时，通过活塞环6在测试平台上周向的旋转可以改变环上相应的测点位置，具有很高的测试精度和测试效率。

以上结合附图对实施方式进行了具体说明，但是本发明并不限于上述实施方式，该领域的技术人员可以在不违背该发明的宗旨下采用其他的实施方式。

Claims

1.一种活塞环径向刚度测试装置，包括：固定平台、旋转台和测试组件；其特征在于，所述的测试组件包括拉簧、顶柱、压力传感器和刚性绳；

所述内螺纹管的上台面有刻度尺。

2.如权利要求1所述的一种活塞环径向刚度测试装置，其特征在于，所述的滑槽在活塞环径向成对分布，滑槽有3～5对。

3.如权利要求1或2所述的一种活塞环径向刚度测试装置，其特征在于，所述顶柱横截面为工字型且与固定平台间有间隙。