CN110131239A - 一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可测量单个密封圈摩擦力的往复密封实验缸体结构，包括实验缸体与浮动测量装置，实验缸体固定在工作台上，通过外接液压系统对腔体内提供高压油，并通过一个往复直线驱动装置驱动活塞杆进行往复直线运动；实验缸体一侧的底座浮动，通过一段导轨使其只能水平移动，并在该底座与实验缸体之间安装有波纹管以及力传感器，其中波纹管起到密封作用，力传感器则用来测量待测密封圈的内外行程摩擦力，过程中可选用强度较高的力传感器使底座位移较小，这样既可忽略波纹管的力的变化，或提前测得波纹管刚度，以修正摩擦力测量值。

Description

一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体
技术领域
本发明涉及橡塑往复密封技术领域，特别涉及一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体。
背景技术
往复密封是指密封界面之间做往复运动的动密封，是保证液压、气压等系统正常工作的关键核心零部件，其性能好坏影响到设备的稳定性和安全性，在诸如航空航天、机械、汽车等现代工业中起着非常重要的作用。近几年随着主机装备整体性能的提高，对密封件长寿命和高可靠性的要求也在不断提高，因此对往复密封开展更加系统、深入的研究具有重要的现实意义。
往复密封技术看似简单，实则是涉及材料学、机械学、力学、摩擦学及传热学等多个学科综合性很强的基础技术。对往复密封而言，泄露率与摩擦力是评价其性能好坏最重要的两个指标。依据现有理论，往复密封工作时杆表面会附着一层油膜，外行程时将液压油泄漏出去，而内行程时又会泵回一定的液压油，于是可以通过设计出不对称的密封圈结构，使内行程的泵回能力大于外行程的泄漏量，从而实现零泄露。而这样会导致内外行程的摩擦力有所不同，如何用实验的方法分别测量出两个行程的摩擦力对往复密封的研究而言有重大的意义。
然而想要达到这一目的却并不容易，因为一般的实验缸体两端都需要密封圈来密封住腔内流体，这样导致在测量时，测得的摩擦力永远是内行程与外行程的摩擦力之和，从而无法单独测出内行程和外行程的摩擦力。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，从而可以将内外行程摩擦力区分开来单独测量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，包括实验缸体与浮动测量装置，所述实验缸体水平卧放，其缸筒5固定在工作台1上，缸筒5左侧固定有固定缸底座3，右侧设置有浮动缸底座8，左侧缸底座3左侧固定有左侧盖板2，左侧盖板2与固定缸底座3之间有第一密封件安装衬套4，浮动缸底座8右侧固定有右侧盖板10，右侧盖板10与浮动缸底座8之间有第二密封件安装衬套7，浮动缸底座8与缸筒5之间装有力传感器6以及波纹管14，活塞杆20水平穿入缸筒5内，贯穿左侧盖板2、固定缸底座3、第一密封件安装衬套4、第二密封件安装衬套7、浮动缸底座8和右侧盖板10，活塞杆20左侧与一个往复直线驱动装置相连，缸筒5侧壁开有进油孔15，第一密封件安装衬套4与活塞杆20之间设置有往复密封件18，第一密封件安装衬套4与固定缸底座3之间设置有第一静密封件17，固定缸底座3与缸筒5之间设置有第二静密封件16，待测密封件12设置在第二密封件安装衬套7与活塞杆20之间，安装衬套7与浮动缸底座8之间设置有第三静密封件13。
所述浮动缸底座8通过其上开有的圆孔安装在圆柱导轨9上，圆柱导轨9通过螺纹固定在缸筒5右侧，使浮动缸底座8只能水平移动，但不限于这样的导向方式。
所述左侧盖板2内径处安装有左侧导向环19，右侧盖板10内径处安装有右侧导向环11。
所述固定缸底座3与缸筒5之间、左侧盖板2与固定缸底座3之间、右侧盖板10与浮动缸底座8之间均通过螺母连接，但不限于螺母。
所述固定缸底座3的左侧面中央部分下凹，左侧盖板2的右侧面中央部分外凸，第一密封件安装衬套4位于该下凹处，被左侧盖板2的外凸顶住，所述第一静密封件17环绕设置在该下凹处的内侧壁与第一密封件安装衬套4的外侧壁之间。
所述浮动缸底座8的右侧面中央部分下凹，右侧盖板3的左侧面中央部分外凸，第二密封件安装衬套7位于该下凹处，被右侧盖板3的外凸顶住，所述第三静密封件13环绕设置在该下凹处的内侧壁与第二密封件安装衬套7的外侧壁之间。
本发明在常规往复密封实验缸体的基础上，将一侧的底座设置为浮动状态，并在该底座与实验缸体之间安装有波纹管以及力传感器，其中波纹管起到密封作用，力传感器则用来测量待测密封圈的内外行程摩擦力。
与现有往复密封实验台相比，本发明能够对单个密封圈的内外行程摩擦力进行单独测量。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为实验缸右侧放大图。
图3为实验缸左侧放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1、图2和图3所示，一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，包括实验缸体与浮动测量装置。
其中，实验缸水平卧放，其缸筒5固定在工作台1上，固定缸底座3固定在缸筒5左侧，左侧盖板2固定在左侧缸底座3左侧，左侧盖板2内径处安装有左侧导向环19，固定缸底座3的左侧面中央部分下凹，左侧盖板2的右侧面中央部分外凸，第一密封件安装衬套4位于该下凹处，被左侧盖板2的外凸顶住。
浮动缸底座8放置在缸筒5右侧，在浮动缸底座8与缸筒5之间装有力传感器6以及波纹管14，力传感器6可采用压阻式压力传感器，数量可以为3个，沿圆周方向对称布置。
右侧盖板10固定在浮动缸底座8右侧，右侧盖板10内径处安装有右侧导向环11，浮动缸底座8的右侧面中央部分下凹，右侧盖板3的左侧面中央部分外凸，第二密封件安装衬套7位于该下凹处，被右侧盖板3的外凸顶住。
活塞杆20水平穿入缸筒5内，贯穿左侧盖板2、固定缸底座3、第一密封件安装衬套4、第二密封件安装衬套7、浮动缸底座8、和右侧盖板10，活塞杆20左侧与一个往复直线驱动装置相连，缸筒5侧壁开有进油孔15，第一密封件安装衬套4与活塞杆20之间设置有往复密封件18，在固定缸底座3下凹处的内侧壁与第一密封件安装衬套4的外侧壁之间环绕设置第一静密封件17。
固定缸底座3与缸筒5之间设置有第二静密封件16，待测密封件12设置在第二密封件安装衬套7与活塞杆20之间，在浮动缸底座8下凹处的内侧壁与第二密封件安装衬套7的外侧壁之间环绕设置第二静密封件13。
上述的浮动缸底座8通过其上开有的圆孔安装在圆柱导轨9上，圆柱导轨9通过螺纹固定在缸筒5右侧，使浮动缸底座8只能水平移动，但不限于这样的导向方式。
上述的固定缸底座3与缸筒5之间、左侧盖板2与固定缸底座3之间、右侧盖板10与浮动缸底座8之间均通过螺母连接，但不限于螺母。
本发明的工作原理为：实验过程中，外接液压系统通过进油孔15给实验缸体内供油，腔体内充满一定压力的油液之后，利用往复直线驱动装置带动活塞杆20进行往复直线运动。测量摩擦力前先要进行力传感器的标零，让电机转速最低，带动活塞杆20缓慢运动，记录下内外行程摩擦力的稳定值，因为低速下内外行程摩擦力可认为相等，于是可取平均值作为力传感器的零点。标零之后开始正式实验，得到带有方向性质的摩擦力数据。
综上，本发明通过外接液压系统对腔体内提供高压油，并通过一个往复直线驱动装置驱动活塞杆进行往复直线运动；实验缸体一侧的底座浮动，通过一段导轨使其只能水平移动，并在该底座与实验缸体之间安装有波纹管以及力传感器，其中波纹管起到密封作用，力传感器则用来测量待测密封圈的内外行程摩擦力，过程中可选用强度较高的力传感器使底座位移较小，这样既可忽略波纹管的力的变化，或提前测得波纹管刚度，以修正摩擦力测量值。

Claims (6)

1.一种可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，包括实验缸体与浮动测量装置，其特征在于，所述实验缸体水平卧放，其缸筒(5)固定在工作台(1)上，缸筒(5)左侧固定有固定缸底座(3)，右侧设置有浮动缸底座(8)，左侧缸底座(3)左侧固定有左侧盖板(2)，左侧盖板(2)与固定缸底座(3)之间有第一密封件安装衬套(4)，浮动缸底座(8)右侧固定有右侧盖板(10)，右侧盖板(10)与浮动缸底座(8)之间有第二密封件安装衬套(7)，浮动缸底座(8)与缸筒(5)之间装有力传感器(6)以及波纹管(14)，活塞杆(20)水平穿入缸筒(5)内，贯穿左侧盖板(2)、固定缸底座(3)、第一密封件安装衬套(4)、第二密封件安装衬套(7)、浮动缸底座(8)和右侧盖板(10)，活塞杆(20)左侧与一个往复直线驱动装置相连，缸筒(5)侧壁开有进油孔(15)，第一密封件安装衬套(4)与活塞杆(20)之间设置有往复密封件(18)，第一密封件安装衬套(4)与固定缸底座(3)之间设置有第一静密封件(17)，固定缸底座(3)与缸筒(5)之间设置有第二静密封件(16)，待测密封件(12)设置在第二密封件安装衬套(7)与活塞杆(20)之间，安装衬套(7)与浮动缸底座(8)之间设置有第三静密封件(13)。
2.根据权利要求1所述可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，其特征在于，所述浮动缸底座(8)通过其上开有的圆孔安装在圆柱导轨(9)上，圆柱导轨(9)通过螺纹固定在缸筒(5)右侧，使浮动缸底座(8)只能水平移动。
3.根据权利要求1所述可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，其特征在于，所述左侧盖板(2)内径处安装有左侧导向环(19)，右侧盖板(10)内径处安装有右侧导向环(11)。
4.根据权利要求1所述可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，其特征在于，所述固定缸底座(3)与缸筒(5)之间、左侧盖板(2)与固定缸底座(3)之间、右侧盖板(10)与浮动缸底座(8)之间均通过螺母连接。
5.根据权利要求1所述可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，其特征在于，所述固定缸底座(3)的左侧面中央部分下凹，左侧盖板(2)的右侧面中央部分外凸，第一密封件安装衬套(4)位于该下凹处，被左侧盖板(2)的外凸顶住，所述第一静密封件(17)环绕设置在该下凹处的内侧壁与第一密封件安装衬套(4)的外侧壁之间。
6.根据权利要求1所述可测量内外行程摩擦力的往复密封实验缸体，其特征在于，所述浮动缸底座(8)的右侧面中央部分下凹，右侧盖板(3)的左侧面中央部分外凸，第二密封件安装衬套(7)位于该下凹处，被右侧盖板(3)的外凸顶住，所述第三静密封件(13)环绕设置在该下凹处的内侧壁与第二密封件安装衬套(7)的外侧壁之间。
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