CN109141778A - 一种超高压液压密封测试装置及测试方法 - Google Patents

一种超高压液压密封测试装置及测试方法 Download PDF

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范天锦
王书婧
孙兆松
陈社会
闫震
于萍
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GLOBAL PRECISION STEEL TUBE CO Ltd
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Qingdao Ruichen Sealing Technology Co Ltd
GLOBAL PRECISION STEEL TUBE CO Ltd
Army Engineering University of PLA
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    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors

Abstract

一种超高压液压密封测试装置及测试方法,测试装置包括超压筒、加载缸、增压加载系统和对拖驱动系统;加载缸为两个,分别固定在超压筒的两端,增压加载系统和对拖驱动系统分别与两个加载缸相连;将两个被试密封件分别安装在超压筒的轴向通孔的两个环槽内,并将两个加载缸固定在超压筒的两端,用油管连接好各液压元件,拧下左右螺堵,取下锥形阀芯,通过左螺堵处的径向孔向超压筒中部的孔中加注满液压油,使两加载缸的活塞都回缩到底,之后重新安装好锥形阀芯、左右螺堵;采用增压与对拖同步驱动原理,实现了超高压使用条件下对密封性能进行检测,其节能效果好,测试条件可控可调性好,使用可靠,能同时检测被试密封的静动态密封性能。

Description

一种超高压液压密封测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种液压密封测试装置及测试方法,尤其是一种适用于液压密封检测使用压力高达数百MPa的超高压液压密封测试装置及测试方法。
背景技术
密封是流体传动系统中防止泄漏的必备手段,密封件的密封效果和耐磨性能将极大地影响相关设备的可靠性,特别是使用压力高达数百兆帕的超高压密封对设备的使用可靠性和使用安全性的影响更是巨大。目前,对新研制密封元件的检测缺乏有效手段,大都运用通用摩擦磨损试验机对密封材料进行摩擦学试验,由试验参数等与密封件的实际使用工况、环境有很大不同,所得数据只能提供参考;虽然已研制了专门针对液压缸工作状况的密封实验装置,但使用压力相对较低,只能满足一般液压系统的密封实验要求,根本无法对使用压力高达数百兆帕的超高压密封进行性能检测。
发明内容
技术问题:本发明的目的是克服已有技术中的不足之处,提供一种节能性好、可在线检测密封效果、实验条件可控性好、适应压力高达700MPa的超高压液压密封测试装置及测试方法。
技术方案:为实现上述目的,本发明的超高压液压密封测试装置及测试方法:
所述超高压液压密封测试装置,包括超压筒、加载缸、增压加载系统和对拖驱动系统;所述的加载缸为两个,分别固定在超压筒的两端,所述的增压加载系统和对拖驱动系统分别与两个加载缸相连;
所述的超压筒上加工有一轴向通孔,所述通孔由5段不同直径的孔组成,位于正中部的孔为孔径为D1的超高压孔,位于两端部的孔的下部孔壁上均开有径向泄漏油孔,两端部的孔与中部的超高压孔之间的孔的内表面上均开有用于安装被试密封件的环槽,在中部超高压孔的孔壁上开有左右两个径向通孔,所述左径向通孔内设有锥形阀芯和左螺堵,所述右径向通孔上设有锥形阀芯和右螺堵;
所述每个加载缸包括内径为D2的缸筒、位于缸筒内的活塞、导向套和活塞杆,所述活塞杆由大小两段不同直径的杆体组成,直径为d的小活塞杆体与超压筒的轴向通孔相配合,所述缸筒的缸底部设有大腔油口,缸筒的端口部设有小腔油口;
所述的增压加载系统包括右电磁阀和定量泵,所述定量泵的吸油口通过油管和右吸油过滤器与油箱连通,定量泵的出油口通过油管同时与远程调压阀和右电磁阀连接连通,所述右电磁阀的两工作油口分别通过左球阀和右球阀与两个加载缸的大腔油口连通,右电磁阀的回油口通过油管和右回油过滤器与油箱连通;
所述的对拖驱动系统包括左电磁阀和变量泵,所述变量泵的吸油口通过油管和左吸油过滤器与油箱连通,变量泵的出油口通过油管同时与溢流阀和左电磁阀连接连通,所述左电磁阀的两工作油口分别通过油管与两加载缸的小腔油口连通,左电磁阀的回油口通过油管和左回油过滤器与油箱连通。
所述的超压筒的中部超高压孔的孔径D1与所述活塞杆的小活塞杆体的直径d关系为:
(k/(2pmax))1/2d<D1<(2k/(3pmax))1/2d
其中k为油的弹性模量,pmax为最大试验油压。
所述加载缸的缸筒的内径D2与所述活塞杆的小活塞杆的直径d关系为:
(pmax/p0)1/2<D2/d≤(pmax/(p0-pm))1/2
其中p0为远程调压阀(21)的最大调定压力,pm为加载缸仅克服各种密封形成的摩擦阻力所需的油压。
所述的两个加载缸中的一个加载缸上设有用于检测活塞运行位置的传感装置。
所述的右电磁阀为中位机能为P的三位四通换向阀。
所述的左电磁阀为中位机能为O的三位四通换向阀。
所述的两个加载缸中的一个的大腔油口处安装有压力传感器,在两个加载缸的小腔油口的油路上安装有左右压力传感器。
所述的的超高压液压密封测试方法:将两个被试密封件安装在超压筒的两个环槽内,将两个加载缸固定在超压筒的两端,并用油管连接好各液压元件,拧下左螺堵和右螺堵,并取下锥形阀芯,通过左螺堵处的径向孔向超压筒中部的孔中加注满液压油,并使两加载缸的活塞都回缩到底,之后重新安装好锥形阀芯、左螺堵和右螺堵;
先将远程调压阀和溢流阀都卸载,并将左右球阀打开,启动定量泵,再通过远程调压阀逐渐使定量泵加载至所需的试验压力;然后启动变量泵,并根据加载缸活塞的实际运行阻力情况调节溢流阀的调定压力值;
通过电控系统控制左电磁阀,驱使两个加载缸的活塞同时左右移动,电控系统根据传感装置的信号来确定换向时机,移动速度通过调节变量泵的排量来实现;
通过观察或用量杯量取超压筒两端下部孔壁上径向泄漏孔的泄油量,即可检测被试密封件的密封效果;依次关闭左右球阀、变量泵和定量泵,通过观察加载缸大腔油压力的变化,即可检测被试密封件的性能。
有益效果:由于采用上述技术方案,本发明适用于检测使用压力高达700MPa的液压密封性能。采用增压与对拖同步驱动原理,实现了超高压使用条件下对密封性能进行检测,节能效果好,可在线检测密封效果、实验条件可控可调性好,使用可靠,并能同时检测被试密封的静态密封性能,也能检测其动态密封性能,以保证流体传动系统中密封件的密封效果和耐磨性能,防止泄漏。其结构紧凑,操作方便,在本技术领域内具有广泛的实用性。
图1是本发明的结构原理示意图。
图中:1-左压力传感器;2-左球阀;3-压力传感器;4-传感装置;5-缸筒;6-活塞;7-导向套;8-活塞杆;9-左螺堵;10-锥形阀芯;11-右螺堵;12-超压筒;13-被试密封件;14-螺钉;15-右球阀;16-右压力传感器;17-右回油过滤器;18-右电磁阀;19-定量泵;20-右吸油过滤器;21-远程调压阀;22-左吸油过滤器;23-变量泵;24-左电磁阀;25-左回油过滤器;26-溢流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
本发明的超高压液压密封测试装置,主要由超压筒12、加载缸、增压加载系统和对拖驱动系统;所述的加载缸为两个,分别固定在超压筒12的两端,所述的两个加载缸中的一个加载缸上设有用于检测活塞运行位置的传感装置4。所述增压加载系统和对拖驱动系统分别与两个加载缸相连;
所述的超压筒12上加工有一轴向通孔,所述通孔由5段不同直径的孔组成,位于正中部的孔为孔径为D1的超高压孔,位于两端部的孔的下部孔壁上均开有径向泄漏油孔,两端部的孔与中部的超高压孔之间的孔的内表面上均开有用于安装被试密封件13的环槽,在中部超高压孔的孔壁上开有左右两个径向通孔,所述左径向通孔内设有锥形阀芯10和左螺堵9,所述右径向通孔上设有锥形阀芯10和右螺堵11;所述的超压筒12的中部超高压孔的孔径D1与所述活塞杆8的小活塞杆体的直径d关系为:
(k/(2pmax))1/2d<D1<(2k/(3pmax))1/2d
其中k为油的弹性模量,pmax为最大试验油压。
所述两个加载缸分别包括内径为D2的缸筒5、位于缸筒5内的活塞6、导向套7和活塞杆8,所述活塞杆8由大小两段不同直径的杆体组成,直径为d的小活塞杆体与超压筒12的轴向通孔相配合,所述缸筒5的缸底部设有大腔油口,缸筒5的端口部设有小腔油口;所述的两个加载缸中的一个的大腔油口处安装有压力传感器3,在两个加载缸的小腔油口的油路上分别安装有左压力传感器1和右压力传感器16,左压力传感器1旁设有压力表P1,右压力传感器16旁设有压力表P2。所述加载缸的缸筒5的内径D2与所述活塞杆8的小活塞杆的直径d关系为:
(pmax/p0)1/2<D2/d≤(pmax/(p0-pm))1/2
其中p0为远程调压阀(21)的最大调定压力,pm为加载缸仅克服各种密封形成的摩擦阻力所需的油压。
所述的增压加载系统包括右电磁阀18和定量泵19,所述定量泵19的吸油口通过油管和右吸油过滤器20与油箱连通,定量泵19的出油口通过油管同时与远程调压阀21和右电磁阀18连接连通,所述右电磁阀18的两工作油口分别通过左球阀2和右球阀15与两个加载缸的大腔油口连通,右电磁阀18的回油口通过油管和右回油过滤器17与油箱连通;所述的右电磁阀18为中位机能为P的三位四通换向阀。
所述的对拖驱动系统包括左电磁阀24和变量泵23,所述变量泵23的吸油口通过油管和左吸油过滤器22与油箱连通,变量泵23的出油口通过油管同时与溢流阀25和左电磁阀24连接连通,所述左电磁阀24的两工作油口分别通过油管与两加载缸的小腔油口连通,左电磁阀24的回油口通过油管和左回油过滤器25与油箱连通。所述的左电磁阀24为中位机能为O的三位四通换向阀。
本发明的超高压液压密封测试方法:将两个被试密封件13安装在超压筒12的两个环槽内,将两个加载缸固定在超压筒12的两端,并用油管连接好各液压元件,拧下左螺堵9和右螺堵11,并取下锥形阀芯10,通过左螺堵9处的径向孔向超压筒12中部的孔中加注满液压油,并使两加载缸的活塞6都回缩到底,之后重新安装好锥开阀芯10、左螺堵9和右螺堵11;
先将远程调压阀19和溢流阀24都卸载,并将左球阀2和右球阀15打开,启动定量泵19,再通过远程调压阀21逐渐使定量泵19加载至所需的试验压力;然后启动变量泵22,并根据加载缸活塞的实际运行阻力情况调节溢流阀26的调定压力值;
通过电控系统控制左电磁阀24,驱使两个加载缸的活塞同时左右移动,电控系统根据传感装置4的信号来确定换向时机,移动速度通过调节变量泵23的排量来实现;
通过观察或用量杯量取超压筒12两端下部孔壁上径向泄漏孔的泄油量,即可检测被试密封件13的密封效果;依次关闭左球阀2、右球阀15、变量泵23和定量泵19,通过观察加载缸大腔油压力的变化,即可检测被试密封件13的性能。

Claims (8)

1.一种超高压液压密封测试装置,其特征在于:它包括超压筒(12)、加载缸、增压加载系统和对拖驱动系统;所述的加载缸为两个,分别固定在超压筒(12)的两端,所述的增压加载系统和对拖驱动系统分别与两个加载缸相连;
所述的超压筒(12)上加工有一轴向通孔,所述通孔由5段不同直径的孔组成,位于正中部的孔为孔径为D1的超高压孔,位于两端部的孔的下部孔壁上均开有径向泄漏油孔,两端部的孔与中部的超高压孔之间的孔的内表面上均开有用于安装被试密封件(13)的环槽,在中部超高压孔的孔壁上开有左右两个径向通孔,所述左径向通孔内设有锥形阀芯(10)和左螺堵(9),所述右径向通孔上设有锥形阀芯(10)和右螺堵(11);
所述每个加载缸包括内径为D2的缸筒(5)、位于缸筒(5)内的活塞(6)、导向套(7)和活塞杆(8),所述活塞杆(8)由大小两段不同直径的杆体组成,直径为d的小活塞杆体与超压筒(12)的轴向通孔相配合,所述缸筒(5)的缸底部设有大腔油口,缸筒(5)的端口部设有小腔油口;
所述的增压加载系统包括右电磁阀(18)和定量泵(19),所述定量泵(19)的吸油口通过油管和右吸油过滤器(20)与油箱连通,定量泵(19)的出油口通过油管同时与远程调压阀(21)和右电磁阀(18)连接连通,所述右电磁阀(18)的两工作油口分别通过左球阀(2)和右球阀(15)与两个加载缸的大腔油口连通,右电磁阀(18)的回油口通过油管和右回油过滤器(17)与油箱连通;
所述的对拖驱动系统包括左电磁阀(24)和变量泵(23),所述变量泵(23)的吸油口通过油管和左吸油过滤器(22)与油箱连通,变量泵(23)的出油口通过油管同时与溢流阀(25)和左电磁阀(24)连接连通,所述左电磁阀(24)的两工作油口分别通过油管与两加载缸的小腔油口连通,左电磁阀(24)的回油口通过油管和左回油过滤器(25)与油箱连通。
2.根据权利要求1所述的超高压液压密封测试装置,其特征在于:所述的超压筒(12)的中部超高压孔的孔径D1与所述活塞杆(8)的小活塞杆体的直径d关系为:
(k/(2pmax))1/2d<D1<(2k/(3pmax))1/2d,
式中:k为油的弹性模量,pmax为最大试验油压。
3.根据权利要求1所述的超高压液压密封测试装置,其特征在于:所述加载缸的缸筒(5)的内径D2与所述活塞杆(8)的小活塞杆的直径d关系为:
(pmax/p0)1/2<D2/d≤(pmax/(p0-pm))1/2
式中:p0为远程调压阀(21)的最大调定压力,pm为加载缸仅克服各种密封形成的摩擦阻力所需的油压。
4.根据权利要求1所述的超高压液压密封测试装置,其特征在于:所述的两个加载缸中的一个加载缸上设有用于检测活塞运行位置的传感装置(4)。
5.根据权利要求1所述的超高压液压密封测试装置,其特征在于:所述的右电磁阀(18)为中位机能为P的三位四通换向阀。
6.根据权利要求1所述的超高压液压密封测试装置,其特征在于:所述的左电磁阀(24)为中位机能为O的三位四通换向阀。
7.根据权利要求1所述的超高压液压密封测试装置,其特征在于:所述的两个加载缸中的一个的大腔油口处安装有压力传感器(3),在两个加载缸的小腔油口的油路上安装有左右压力传感器(1、16)。
8.一种使用权利要求1所述实验装置的超高压液压密封测试方法,其特征在于:将两个被试密封件(13)安装在超压筒(12)的两个环槽内,将两个加载缸固定在超压筒(12)的两端,并用油管连接好各液压元件,拧下左螺堵(9)和右螺堵(11),并取下锥形阀芯(10),通过左螺堵(9)处的径向孔向超压筒(12)中部的孔中加注满液压油,并使两加载缸的活塞(6)都回缩到底,之后重新安装好锥形阀芯(10)、左螺堵(9)和右螺堵(11);
先将远程调压阀(19)和溢流阀(24)都卸载,并将左右球阀(2、15)打开,启动定量泵(19),再通过远程调压阀(21)逐渐使定量泵(19)加载至所需的测试压力;然后启动变量泵(22),并根据加载缸活塞的实际运行阻力情况调节溢流阀(26)的调定压力值;
通过电控系统控制左电磁阀(24),驱使两个加载缸的活塞同时左右移动,电控系统根据传感装置(4)的信号来确定换向时机,移动速度通过调节变量泵(23)的排量来实现;
通过观察或用量杯量取超压筒(12)两端下部孔壁上径向泄漏孔的泄油量,即可检测被试密封件(13)的密封效果;依次关闭左右球阀(2、15)、变量泵(23)和定量泵(19),通过观察加载缸大腔油压力的变化,即可检测被试密封件(13)的性能。
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CN111024329A (zh) * 2019-12-28 2020-04-17 清华大学 一种高压旋转组合密封件性能检测与试验装置和方法
CN112556936A (zh) * 2020-12-28 2021-03-26 徐州金鼎恒立液压件有限公司 一种液压密封综合实验台及实验方法

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