CN110514338A - 一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台 - Google Patents

一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台 Download PDF

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Abstract

一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，包括机架、实验缸体与高速驱动装置，机架上固定有水平的滚动导轨，实验缸体包括缸体，缸体浮动安装在滚动导轨上，并通过与滚动导轨同向的拉压力传感器与机架固定，缸体整体呈圆柱状，中间有空腔，两侧开有孔，孔径稍大于实验杆的直径，缸体左侧固定有左端盖，右侧固定有右端盖，在左端盖与缸体之间装有左密封，在右端盖与缸体之间装有右密封，活塞杆水平穿入缸体内，贯穿左端盖、左密封、右密封和右端盖，活塞杆的一侧与包括电机的高速驱动装置连接，本发明能够提供稳定的高压高速工况，并能准确测得密封圈摩擦力，给往复密封性能研究提供更为广泛的实验条件与实验数据。

Description

一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台
技术领域
本发明属于橡塑往复密封技术领域，特别涉及一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台。
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。关于往复密封的研究距今已有了80多年的历史，现该技术的理论模型和实验仿真等在低压、低速工况下的研究已较为成熟。然而近几年随着主机装配性能的不断提高，往复密封的研究也要往保证高压高速下密封性能和密封寿命的方向突破，高压高速的严苛工况给往复密封技术提出了更高的要求。
往复密封技术是涉及材料学、机械学、力学、摩擦学及传热学等多个学科的综合性密封技术，对于往复密封系统中的摩擦力和泄漏量等物理量的测量本身就有一定难度，在高压高速的工况下测量的难度会更大；不仅如此，想要控制系统内的高压，并且让活塞杆有较稳定的高速运动，在实现上也有技术难度；另外，高压高速的艰难工况会给密封系统带来较为严重的温升，由密封界面的摩擦导致的大量摩擦生热，只能通过活塞杆和实验缸体内的油液运走，所以对于这样的高压高温系统，必须要设计合理的冷却系统控制密封界面和实验缸体内的温度。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，使实验装置能够成功模拟高压高速的恶劣工况，并解决在此工况下的测量难题，本发明的目的在于提供一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，整套实验设备以实验缸体为核心，配套提供高速往复运动的驱动装置、进行系统降温的冷却装置，并且将实验缸体浮动式安装以准确地测得密封圈摩擦力。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，包括机架1、实验缸体与高速驱动装置，机架1上固定有水平的滚动导轨9，实验缸体包括缸体6，缸体6浮动安装在滚动导轨9上，并通过与滚动导轨9同向的拉压力传感器10与机架1固定，缸体6整体呈圆柱状，中间有空腔，两侧开有孔，孔径稍大于实验杆13的直径，缸体6左侧固定有左端盖3，右侧固定有右端盖11，在左端盖3与缸体6之间装有左密封21，在右端盖11与缸体6之间装有右密封15，活塞杆13水平穿入缸体6内，贯穿左端盖3、左密封21、右密封15和右端盖11，活塞杆13的一侧与包括电机28的高速驱动装置连接。
所述缸体6的外壁与左水套4、右水套8的内壁配合并固定，左水套4与右水套8安装在导轨9上，能够进行水平方向的移动。
所述机架1上位于缸体6左侧设置有左支撑座2，位于缸体6右侧设置有右支撑座12，左直线轴承22的外壁与左支撑座2上开的孔配合并固定，右直线轴承14壁与右支撑座12上开的孔配合并固定，活塞杆13贯穿左直线轴承22和右直线轴承14。
所述缸体6外壁开有左水槽5和右水槽7，左水套4上开有左进水口20和左出水口19，分别接入左水槽5的两端；右水套8上开有右进水口17和右出水口16，分别接入右水槽7的两端；左进水口20连接水泵，左出水口19与右进水口17通过管道相连，右出水口16连接水箱。
所述缸体6外壁开有进油孔18。
所述高速驱动装置包括电机28，电机28的输出轴上固定有偏心轮26，所述活塞杆13的一侧固定有连接件23，连接件23与关节轴承24铰接，关节轴承24左侧与导杆25右侧固定，导杆25左侧为圆环，圆环内侧与偏心轮26外侧安装有滚动轴承27。
所述电机28带动偏心轮26、滚动轴承27、导杆25和活塞杆13，并通过左直线轴承22和右直线轴承14限制活塞杆13的自由度，实现了活塞杆13的高速往复直线运动。
所述右水套8通过水平方向的拉压力传感器10与机架1相连，拉压力传感器10的示数代表了缸体6受到的密封圈摩擦力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过组合偏心轮、导杆、直线轴承等传动装置，形成了曲柄滑块机构，实现了活塞杆的往复高速运动，将直线轴承布置在缸体两侧，可以有效地平衡导杆传递给实验杆的力矩，同时可以通过设计偏心轮的转动惯量，平衡高速往复运动所带来的惯性冲击；将整个缸体浮动安装，并用力传感器将其与机架相连，实现了密封圈摩擦力的测量。
与以往的往复试验台相比，本发明能够提供稳定的高压高速工况，并能准确测得密封圈摩擦力，给往复密封性能研究提供更为广泛的实验条件与实验数据。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为缸体部分放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
参照图1和图2，一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，包括机架1、实验缸体与高速驱动装置。
机架1为整个平台提供必要的支撑，实验缸体包括缸体6，缸体6整体呈圆柱状，中间有空腔，两侧开有孔，孔径稍大于实验杆13的直径，实验杆13可以贯穿插入。缸体6的外壁与左水套4、右水套8的内壁配合并固定，左水套4与右水套8安装在导轨9上，可以进行水平方向的移动，右水套8通过水平方向的拉压力传感器10与机架1相连，由于滚动导轨9摩擦系数极小，拉压力传感器10的示数代表了缸体6受到的密封圈摩擦力。
缸体6外壁开有左水槽5和右水槽7，左水套4上开有左进水口20和左出水口19，分别接入左水槽5的两端；右水套8上开有右进水口17和右出水口16，分别接入右水槽7的两端；左进水口20连接水泵，左出水口19与右进水口17通过管道相连，右出水口16连接水箱。缸体6外壁还开有进油孔18。
缸体6左侧固定有左端盖3，右侧固定有右端盖11，在左端盖3与缸体6之间装有左密封21，在右端盖11与缸体6之间装有右密封15，活塞杆13水平穿入缸体6内，贯穿左直线轴承22、左端盖3、左密封21、右密封15、右端盖11和右直线轴承14，左直线轴承22的外壁与左支撑座2上开的孔配合并固定，右直线轴承14壁与右支撑座1上开的孔配合并固定，活塞杆13的一侧与高速驱动装置连接。
高速驱动装置包括电机28，电机28的输出轴上固定有偏心轮26，活塞杆13的一侧固定有连接件23，连接件23与关节轴承24铰接，关节轴承24左侧与导杆25右侧固定，导杆25左侧为圆环，圆环内侧与偏心轮26外侧安装有滚动轴承27。左支撑座2、滚动导轨9、右支撑座12以及电机28均固定在机架1上。
电机28带动偏心轮26、滚动轴承27、导杆25和活塞杆13，并通过左直线轴承22和右直线轴承14限制活塞杆13的自由度，实现了活塞杆13的高速往复直线运动。
本发明的工作原理为：实验过程中，先启动外接的液压系统，通过进油孔18给缸体6内充油并加压，启动水泵，冷却水流经左进水口21、左水槽5、左出水口20、右进水口14、右水槽7和右出水口13，形成冷却水通道，以此实现整个缸体部分的冷却降温，之后启动电机28，带动偏心轮26、滚动轴承27、导杆25、活塞杆13，实现高速往复运动，此时通过拉压力传感器10可以测得整个缸体所受外力，由于滚动导轨9摩擦系数极低，其对缸体的摩擦力可忽略，即可将拉压力传感器10测得的力视为密封圈摩擦力。
综上，本发明实验缸体浮动安装在滚动导轨上，并通过拉压力传感器与实验台固定，由于滚动导轨摩擦系数极小，可以直接测得实验时密封圈施加在腔体上的摩擦力；整套设备的驱动装置由电动机、偏心轮、滚动轴承以及导杆等部件组成，并通过两个相距较远的直线轴承约束活塞杆，使得活塞杆既实现高速往复运动，并通过设计偏心轮的转动惯量来平衡高速往复运动所带来的惯性冲击。

Claims (8)

1.一种缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，包括机架(1)、实验缸体与高速驱动装置，机架(1)上固定有水平的滚动导轨(9)，实验缸体包括缸体(6)，缸体(6)浮动安装在滚动导轨(9)上，并通过与滚动导轨(9)同向的拉压力传感器(10)与机架(1)固定，缸体(6)整体呈圆柱状，中间有空腔，两侧开有孔，孔径稍大于实验杆(13)的直径，缸体(6)左侧固定有左端盖(3)，右侧固定有右端盖(11)，在左端盖(3)与缸体(6)之间装有左密封(21)，在右端盖(11)与缸体(6)之间装有右密封(15)，活塞杆(13)水平穿入缸体(6)内，贯穿左端盖(3)、左密封(21)、右密封(15)和右端盖(11)，活塞杆(13)的一侧与包括电机(28)的高速驱动装置连接。
2.根据权利要求1所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述缸体(6)的外壁与左水套(4)、右水套(8)的内壁配合并固定，左水套(4)与右水套(8)安装在导轨(9)上，能够进行水平方向的移动。
3.根据权利要求1所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述机架(1)上位于缸体(6)左侧设置有左支撑座(2)，位于缸体(6)右侧设置有右支撑座(12)，左直线轴承(22)的外壁与左支撑座(2)上开的孔配合并固定，右直线轴承(14)壁与右支撑座(12)上开的孔配合并固定，活塞杆(13)贯穿左直线轴承(22)和右直线轴承(14)。
4.根据权利要求1所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述缸体(6)外壁开有左水槽(5)和右水槽(7)，左水套(4)上开有左进水口(20)和左出水口(19)，分别接入左水槽(5)的两端；右水套(8)上开有右进水口(17)和右出水口(16)，分别接入右水槽(7)的两端；左进水口(20)连接水泵，左出水口(19)与右进水口(17)通过管道相连，右出水口(16)连接水箱。
5.根据权利要求1所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述缸体(6)外壁开有进油孔(18)。
6.根据权利要求1所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述高速驱动装置包括电机(28)，电机(28)的输出轴上固定有偏心轮(26)，所述活塞杆(13)的一侧固定有连接件(23)，连接件(23)与关节轴承(24)铰接，关节轴承(24)左侧与导杆(25)右侧固定，导杆(25)左侧为圆环，圆环内侧与偏心轮(26)外侧安装有滚动轴承(27)。
7.根据权利要求6所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述电机(28)带动偏心轮(26)、滚动轴承(27)、导杆(25)和活塞杆(13)，并通过左直线轴承(22)和右直线轴承(14)限制活塞杆(13)的自由度，实现了活塞杆(13)的高速往复直线运动。
8.根据权利要求1所述缸体浮动的高压高速往复密封实验测试平台，其特征在于，所述右水套(8)通过水平方向的拉压力传感器(10)与机架(1)相连，拉压力传感器(10)的示数代表了缸体(6)受到的密封圈摩擦力。
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