CN108572069B - 用于密封圈老化寿命试验的测试装置及测试方法 - Google Patents

用于密封圈老化寿命试验的测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械装备可靠性与寿命测试技术领域，本发明涉及一种用于密封圈老化寿命试验的测试装置，其包括上板、下板和塞圈，塞圈包括第一塞圈和第二塞圈，上板的第一表面上设置有第一沟槽和定位孔，下板的第一表面上设置有第二沟槽和定位销，定位销与上板上的定位孔相互配合，第一沟槽的宽度与第二沟槽的宽度相等，在第二沟槽的第一侧壁设置第一塞圈且第二侧壁上设置第二塞圈，第一塞圈的直径小于第二塞圈的直径，上板和下板上分别设置定位角，上板设置有观察口，观察口沿着第一沟槽的直径方向设置，观察口沿着第一沟槽直径方向的尺寸大于第一沟槽的宽度，上板的第一沟槽内设置均匀分布的测试孔。

Description

用于密封圈老化寿命试验的测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于机械装备可靠性与寿命测试技术领域，特别涉及一种用于密封圈老化寿命试验的测试装置及测试方法。
背景技术
密封圈作为一种挤压型密封元件，广泛用于机械设备中壳体法兰对接面的密封，其密封机理为轴向安装静密封，将该密封圈装入设定好的母线法兰盘中，会受到连接法兰盘对其的挤压，密封圈承受因挤压而带来的压应力作用从而产生形变。经过长时间使用后，密封圈由于受到使用环境和应力的共同作用产生老化现象，其密封性能会随之不断退化，形变程度不断加大，密封圈逐渐出现表面发硬，弹力性能下降，变形恢复能力逐渐减弱，直至密封失效。因此，密封圈寿命试验过程中选用合适的测试装置，即测试工装，及正确的测试方法，对于测试数据的准确有效至关重要，其能够为为预测密封圈使用寿命提供有效的数据支撑。
现有技术中，面向橡胶类密封圈产品的密封圈寿命试验试验周期长、测试频繁，现有密封圈寿命试验中的测试工装存在如下问题：(1)多借助测试工装及目测完成，无法精确测量密封圈的尺寸参数；(2)由于密封圈属于超弹性材料，现有测试工装无法保证密封圈在自然状态下的准确测量；(3)无法保证密封圈测试中多次重复测试的一致性；(4)对于大尺寸密封圈，无法保证其多个测点同时测量或多次测量的前后一致性。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提出一种用于密封圈老化寿命试验的测试装置及测试方法，其能够提高试验测试的速度和精度，广泛用于橡胶制密封圈的老化寿命试验。
本发明的技术方案如下：
一种用于密封圈老化寿命试验的测试装置，包括上板、下板和塞圈，所述塞圈包括第一塞圈和第二塞圈，所述上板的第一表面上设置有第一沟槽和第一定位结构，所述下板的第一表面上设置有第二沟槽和第二定位结构，所述第二定位结构与上板上的第一定位结构相互配合，所述第一沟槽的宽度与所述第二沟槽的宽度相等，在所述第二沟槽的第一侧壁设置所述第一塞圈，所述第二侧壁上设置所述第二塞圈，且所述第一塞圈的直径小于所述第二塞圈的直径；所述上板和所述下板上分别设置定位角，所述上板设置有观察口，所述观察口上方设置防护罩，所述观察口沿着第一沟槽的直径方向设置且所述观察口沿着所述第一沟槽直径方向的尺寸大于所述第一沟槽的宽度，以及所述上板的第一沟槽内设置均匀分布的测试孔。
优选地，所述第一定位结构为定位孔，且所述定位孔在与所述下板相互接触的所述上板的第一表面上均匀分布。
优选地，所述第二定位结构为定位销且在与所述上板相互接触的所述下板的第一表面上均匀分布。
优选地，所述第一沟槽的深度为H1，所述第二沟槽的深度为H2，且所述下板上的第二沟槽和所述上板上的第一沟槽的沟槽加工深度之和H为受测密封圈最初试验前原始状态的截面直径。
优选地，所述第二沟槽与所述第一沟槽的深度比例H2：H1为7：3。
优选地，所述第一沟槽和所述第二沟槽均为矩形槽且所述第一沟槽的宽度与所述第二沟槽的宽度相等。
优选地，所述定位孔的数量为四个，且各定位孔的尺寸相同，平均分布在上板的第一表面的四角处，在下板的第一表面处与上板上的定位孔位置相同处设置四个与各定位孔相配合的定位销。
优选地，所述观察口为观察窗或观察孔。
优选地，所述定位角包括第一定位角和第二定位角，所述上板上设置第一定位角，所述下板上设置第二定位角，所述第一定位角和所述第二定位角分别为在上板和下板的一个角上设置的倒角。
一种用于密封圈老化寿命试验的测试方法，包括以下步骤：
(1)在受测密封圈上预先设置至少一个标记点，将受测密封圈置于下板的第二沟槽内；
(2)然后分别在受测密封圈的第一侧壁加注至少一个第一塞圈且在第二沟槽的第二侧壁处加注至少一个第二塞圈进行限位以便限定受测密封圈在第二沟槽内的相对位置；
(3)在调整过程中，在受测密封圈的内侧和外侧同时增加或减少相应的第一塞圈和第二塞圈的数量，通过调整所述第一塞圈和所述第二塞圈的数量限制密封圈在沟槽中横向位移，使密封圈的中线与第二沟槽中线一致，以提高测试精度，保证前后测试一致性，减少测量过程中的系统误差；
(4)调整所述受测密封圈上的各个标记点，使其与所述第二沟槽的第一表面上的定位销对齐，从而保证多次测量中测点的一致性；
(5)待调整好各个塞圈与受测密封圈后，将上板与下板的定位角对齐进行装配，防止多次测试中误操作保证多次测试的一致性；
(6)对受测密封圈进行微调，使受测密封圈上的至少一个标记在上板的观察口的范围内，进一步保证前后测试点的一致，提高测试数据的准确性；
(7)所述防护罩的尺寸大于所述观察口的尺寸，放置在观察口上，并与所述观察口固接，以便防止杂质进入测试工装，影响测试精度；
(8)测试前先将表归零位，并拨动操纵杆回零后，进行测试，按下操纵杆，使测头上抬，将所述用于密封圈老化寿命试验的测试装置的四边分别放置在于设置有测厚仪的工作台上，并放置水平；将测厚仪的测足对准放入所述测试装置中的测试孔内；
(9)按照预设的试验次数分别拨动两台测厚仪的操纵杆，读取测厚仪读数，并进行记录；
(10)将所述测厚仪读数的平均值设定为密封圈的截面厚度，当密封圈的压缩永久变形量达到预压缩量的50％-70％时，判定所述受测密封圈老化失效。
本发明的有益效果如下：
本发明中的用于密封圈老化寿命试验的测试装置，其针对现有技术而言，具有如下优点：(1)结构简单，便于加工，且通用性强；(2)采用塞圈方式，便于在密封圈截面尺寸发生变化后，通过调整塞圈的数量，以保证测试中心点的相对位置，从而保证测试数据的一致性；(3)增加了测试点的数量，在不改变测试方法的情况下，提高了测试数据的精度；(4)本发明中的用于密封圈老化寿命试验的测试装置使用方便，在大样本量试验的情况下能够有效提高测试的速度。
附图说明
以下结合附图，对本发明的技术方案进行详细描述。
图1是根据本发明的用于密封圈老化寿命试验的测试装置的结构示意图。
图2是根据本发明的用于密封圈老化寿命试验的测试装置中的上板的结构示意图。
图3是根据本发明的用于密封圈老化寿命试验的测试装置中下板的结构示意图。
图4是根据本发明的用于密封圈老化寿命试验的测试装置中塞圈的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
根据本发明的用于密封圈老化寿命试验的测试装置，其包括上板1、下板2和塞圈3。塞圈3包括第一塞圈和第二塞圈，受测密封圈安装在上板1和下板2之间。
上板1上设置有第一沟槽11，上板1的第一表面处设置有第一定位结构12，例如，定位孔；优选地，定位孔的数量为四个，且定位孔在上板1与下板2相互接触的第一表面上均匀分布，定位孔的深度小于上板的厚度。
下板2的第一表面上设置有第二沟槽21，在第二沟槽21的第一侧壁211设置第一塞圈，第二侧壁212上设置第二塞圈。第一塞圈的直径小于第二塞圈的直径。下板2设置有第二定位结构22，例如，定位销。
优选地，定位销的数量为4个且在下板2与上板1相互接触的表面上均匀分布。
定位销与上板1上的定位孔相互配合，以便实现本发明中的用于密封圈老化寿命试验的测试装置的组装。
第一沟槽11的深度为H1，第二沟槽21的深度为H2。
受测密封圈在初始试验前原始状态下时，密封圈的截面直径尺寸与密封圈的厚度相等。下板2上的第二沟槽21和上板1上的第一沟槽11的沟槽加工深度之和H为受测密封圈最初试验前原始状态的截面直径。
优选地，第二沟槽21与第一沟槽11的深度比例H2：H1为7：3。
优选地，第一沟槽11和第二沟槽21均为矩形槽。
第一沟槽11的宽度与第二沟槽21的宽度相等且各沟槽宽度为密封圈实际使用的沟槽最大尺寸。
密封圈在使用中的密封结构有很多种形式,例如，T型槽、矩形槽，具体地，矩形槽上下宽度一致，T型槽上宽下窄，实际使用过程中，在测试工装中槽的宽度选定所使用的的密封结构的最宽部位的尺寸。
优选地，四个定位孔的尺寸相同，且四个定位孔平均分布在上板1第一表面的四角处，在下板2第一表面处与上板1定位孔位置相同的地方设置4个与定位孔相配合的定位销。
优选地，上板1上设置有观察口4，例如，观察窗或观察孔，观察口4沿着沟槽的直径方向设置，观察窗的沿着第一沟槽11直径方向的尺寸大于第一沟槽11的宽度。优选地，观察口4上设置有防护罩，防护罩为透明材质支撑的薄板，例如，亚克力薄板，其配置用于透过防护罩通过观察口4观察测试装置内部的试验情况。
优选地，上板1上设置第一定位角13，下板2上设置第二定位角23，第一定位角13和第二定位角23分别为在上板1和下板2的一个角上设置的倒角，实际操作中，各定位角用于做防差错使用。
优选地，上板1上第一沟槽11内设置均匀分布的测试孔14。优选地，测试孔14的数量为4个。
作为优选，上板1与下板2材质均选用硬铝材料，以便保证表面光洁度及尺寸公差，使得本发明中的用于密封圈老化寿命试验的测试装置的测试精度能够达到微米级。此外，为了保证塞圈自身的精度，避免机加工过程中塞圈内应力导致的变形，故加工形式应选取铸造，材质选为不锈钢。
优选地，根据本发明中的用于密封圈老化寿命试验的测试装置，即测试工装能够适用于橡胶制密封圈的测试。
本发明可达到以下有益效果：当测试密封圈压缩永久变形时，将密封圈放入本发明中的用于密封圈老化寿命试验的测试装置，即测试工装中，在第二沟槽21中，通过在第二沟槽21的第一侧壁和第二侧壁处同时增加或减少相应塞圈的数量控制受测密封圈与第二沟槽之间的间隙，以达到限位和相对固定的作用，使受测密封圈始终在第二沟槽21内的中心位置从而保证前后测试数据的一致性。
通过定位销和定位孔以及定位角来保证上板与下板之间的相对位置，在与下板沟槽的中线相对的上板的相应位置设置4个对称且平均分布的测试孔，且测试孔的孔径与测试所用的测厚仪的测足直径相同，从而从另一方面也保证了测试数据的一致性，并且提高了测试数据的精度。同时在上板留有一观察窗，通过观察窗首次标记和反复测试密封圈时确定密封圈在测试工装内的相对位置。根据本发明的用于密封件老化寿命试验的测试装置其结构简单，在使用过程中提高了测试的速度，缩短测试时间。
一种用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其包括以下步骤：
(1)在受测密封圈上预先设置至少一个标记点，将受测密封圈置于下板的第二沟槽内；
(2)然后分别在受测密封圈的第一侧壁加注至少一个第一塞圈且在第二沟槽的第二侧壁处加注至少一个第二塞圈进行限位以便限定受测密封圈在第二沟槽内的相对位置；
(3)在调整过程中，在受测密封圈的内侧和外侧同时增加或减少相应的第一塞圈和第二塞圈的数量，通过调整第一塞圈和第二塞圈的数量限制密封圈在沟槽中横向位移，使密封圈的中线与第二沟槽中线一致，以提高测试精度，保证前后测试一致性，减少测量过程中的系统误差；
(4)调整受测密封圈上的各个标记点，使其与第二沟槽的第一表面上的定位销对齐，从而保证多次测量中测点的一致性；
(5)待调整好各个塞圈与受测密封圈后，将上板与下板的定位角对齐进行装配，防止多次测试中误操作保证多次测试的一致性；
(6)对受测密封圈进行微调，使受测密封圈上的至少一个标记在上板的观察窗的范围内，进一步保证前后测试点的一致，提高测试数据的准确性；
(7)用略大于观察口尺寸的防护罩，例如，亚克力薄板，放置在观察口上，并与观察口固接，例如，用胶水粘贴固定，以便防止颗粒物、油液等杂质进入测试工装，影响测试精度；
(8)测试前先将表归零位，并拨动操纵杆回零后，进行测试，按下操纵杆，使测头上抬，将用于密封圈老化寿命试验的测试装置的四边分别放置在于设置有测厚仪的工作台上，并放置水平；将测厚仪的测足对准放入测试装置中的测试孔内；
(9)按照预设的试验次数，例如，至少两次，分别拨动两台测厚仪的操纵杆，读取测厚仪读数，并进行记录；
(10)将测厚仪读数的平均值设定为密封圈的截面厚度，当密封圈的压缩永久变形量达到预压缩量的50％-70％时，判定受测密封圈老化失效。
优选地，当密封圈的压缩永久变形量达到预压缩量的70％时，判定受测密封圈老化失效。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于密封圈老化寿命试验的测试方法，所述测试方法基于一种用于密封圈老化寿命试验的测试装置，其特征在于：所述测试装置包括上板、下板和塞圈，所述塞圈包括第一塞圈和第二塞圈，
所述上板的第一表面上设置有第一沟槽和第一定位结构，所述下板的第一表面上设置有第二沟槽和第二定位结构，所述第二定位结构与上板上的第一定位结构相互配合，所述第一沟槽的宽度与所述第二沟槽的宽度相等，在所述第二沟槽的第一侧壁设置所述第一塞圈，所述第二沟槽的第二侧壁上设置所述第二塞圈，且所述第一塞圈的直径小于所述第二塞圈的直径；所述上板和所述下板上分别设置定位角，所述上板设置有观察口，所述观察口上方设置防护罩，所述观察口沿着第一沟槽的直径方向设置且所述观察口沿着所述第一沟槽直径方向的尺寸大于所述第一沟槽的宽度，所述上板的第一沟槽内设置均匀分布的测试孔；
所述测试方法包括以下步骤：
（1）在受测密封圈上预先设置至少一个标记点，将受测密封圈置于下板的第二沟槽内；
（2）然后分别在受测密封圈的第一侧壁加注至少一个第一塞圈且在第二沟槽的第二侧壁处加注至少一个第二塞圈进行限位以便限定受测密封圈在第二沟槽内的相对位置；
（3）在调整过程中，在受测密封圈的内侧和外侧同时增加或减少相应的第一塞圈和第二塞圈的数量，通过调整所述第一塞圈和所述第二塞圈的数量限制密封圈在沟槽中横向位移，使密封圈的中线与第二沟槽中线一致，以提高测试精度，保证前后测试一致性，减少测量过程中的系统误差；
（4）调整所述受测密封圈上的各个标记点，使其与所述第二沟槽的第一表面上的定位销对齐，从而保证多次测量中测点的一致性；
（5）待调整好各个塞圈与受测密封圈后，将上板与下板的定位角对齐进行装配，防止多次测试中误操作保证多次测试的一致性；
（6）对受测密封圈进行微调，使受测密封圈上的至少一个标记在上板的观察口的范围内，进一步保证前后测试点的一致，提高测试数据的准确性；
（7）所述防护罩的尺寸大于所述观察口的尺寸，放置在观察口上，并与所述观察口固接，以便防止杂质进入测试工装，影响测试精度；
（8）测试前先将表归零位，并拨动操纵杆回零后，进行测试，按下操纵杆，使测头上抬，将所述用于密封圈老化寿命试验的测试装置的四边分别放置在于设置有测厚仪的工作台上，并放置水平；将测厚仪的测足对准放入所述测试装置中的测试孔内；
（9）按照预设的试验次数分别拨动两台测厚仪的操纵杆，读取测厚仪读数，并进行记录；
（10）将所述测厚仪读数的平均值设定为密封圈的截面厚度，当密封圈的压缩永久变形量达到预压缩量的50%-70%时，判定所述受测密封圈老化失效。
2.如权利要求1所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述第一定位结构为定位孔，且所述定位孔在与所述下板相互接触的所述上板的第一表面上均匀分布。
3.如权利要求2所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述第二定位结构为定位销且在与所述上板相互接触的所述下板的第一表面上均匀分布。
4.如权利要求1所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述第一沟槽的深度为H1，所述第二沟槽的深度为H2，且所述下板上的第二沟槽和所述上板上的第一沟槽的沟槽加工深度之和H为受测密封圈最初试验前原始状态的截面直径。
5.如权利要求4所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述第二沟槽与所述第一沟槽的深度比例H2：H1为7：3。
6.如权利要求5所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述第一沟槽和所述第二沟槽均为矩形槽且所述第一沟槽的宽度与所述第二沟槽的宽度相等。
7.如权利要求2或3所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述定位孔的数量为四个，且各定位孔的尺寸相同，平均分布在上板的第一表面的四角处，在下板的第一表面处与上板上的定位孔位置相同处设置四个与各定位孔相配合的定位销。
8.如权利要求1所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述观察口为观察窗或观察孔。
9.如权利要求8所述的用于密封圈老化寿命试验的测试方法，其特征在于：所述定位角包括第一定位角和第二定位角，所述上板上设置第一定位角，所述下板上设置第二定位角，所述第一定位角和所述第二定位角分别为在上板和下板的一个角上设置的倒角。
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