CN114962389A - 液压缸活塞杆密封状态实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，主要由信号监测模块、信号传输模块、信号分析/处理模块组成，三者之间通过工控机有机的结合在一起，实现对活塞杆密封圈状态变化的实时监测。本发明可以使现场操作人员在处理“液压缸作业内容的合理安排”以及“何时对液压缸密封圈进行更换”这些问题时会起到非常好的指导作用，具有可靠性高、成本低、应用性好等优点。

Description

液压缸活塞杆密封状态实时监测装置

技术领域

本发明涉及液压缸密封领域，具体涉及一种液压缸活塞杆密封状态监测装置。

背景技术

液压缸活塞杆密封圈可有效防止油液的外泄漏，保证液压缸正常工作。在液压缸实际工作过程中，由于活塞杆与密封圈之间的相对运动会引起密封圈的逐渐磨损，并最终导致密封失效。一旦活塞杆密封圈发生失效，不仅造成液压缸内部油液泄漏、污染环境和资源浪费，还会导致活塞杆的运行速度和压力不稳定，情况严重时会导致液压缸无法工作，影响整个设备的正常使用。因此，需要对活塞杆密封圈的密封状态进行监测，以便根据状态监测结果及时更换密封圈。目前，对于液压缸密封监测方面的研究主要包括：

(1)专利文献CN108361242A“液压缸密封性检测装置”中在液压缸内部安装一种液体介质密封圈，首先保持液压推杆密封圈与液体介质密封圈之间油液压力一定，然后通过安装在二密封圈之间缸筒上压力传感器的油液压力变化情况来判断液压缸密封圈是否存在泄漏。这种方法的不足之处在于当液压油腔压力发生变化时，并不能判断究竟是是液压推杆密封圈还是液体介质密封圈发生了泄漏。

另外，按照该专利所提出的液压缸结构，其中的工作腔3单独设有液体介质入口和液体介质出口，液压推杆6所在的工作腔没有设置液体介质入口和液体介质出口，是通过液压油接口与蓄能器相连。因此，液压推杆6只有在上、下工作腔的压力不相同时才会有向压力较小的一端移动的可能，如果下工作腔的压力相同，则液压推杆6就保持静止状态。这与液压缸在实际工作中作为一个执行元件应具备的功能存在非常大的差异。

(2)专利文献CN110242637A“伺服液压缸往复密封圈磨损状态监测装置及方法”提出使用光纤光栅对液压缸活塞杆密封副表面的接触应力进行监测，其中必须使用解调仪对光纤光栅信号进行处理，但解调仪的价格比较高，从而限制了该方法的应用。

(3)专利文献CN210371443U“一种用于活塞杆的油气隔离密封及监测结构”提出了一种对现有发动机活塞杆活动部位的油气隔离密封结构进行改进的方法，用来实现油气隔离密封并及时判断油气隔离密封的有效性。但是，该专利中的装置为一个气缸与一个液压缸的组合缸，适用于油气混合的应用场景中。

(4)专利文献CN211202509“油缸密封性液压检测装置”公开了一种油缸密封性液压检测装置，主要是针对新组装油缸出现密封环由于装配过程造成的损坏问题，以及使用过的油缸由于密封环磨损或缸筒胀大而引起的泄漏问题；通过该装置可以在不拆卸油缸的情况下进行检测，直观地判断密封性是否符合要求。但是，该装置不适用于在液压缸实际工作过程中进行密封状态监测。

(5)专利文献CN205780047U公开了一种液压缸密封性检测装置，主要是针对目前采用的对液压缸正腔和反腔进行保压试验，观察缸内压力是否有压降来确定液压缸密封性是否合格这一方法中存在的不足。主要是考虑到在保压回路中使用较多的单向阀、溢流阀等会对试验结果都产生一定影响，可能会导致错误的检测结果，影响检测结果的说服力。该装置提出利用设置在液压缸两端的流量计进行流量检测，可以在一定程度上避免传统的保压回路中较多的液压元件可能对试验结果产生的影响。但是，由于该装置是通过对调节螺栓预紧力大小的来改变液压缸负载，因此在检测过程中液压缸的行程非常小，基本上处于静止状态，因此实际上只能进行液压缸的静态密封性能检测。

由上述分析可知，现在针对液压缸活塞杆密封状态监测的各种方法仍存在着各自不同的问题，有待于进一步改进。

发明内容

为了克服上述不足，本发明所要解决的技术问题是：在不影响液压缸正常工作的前提下，提供一种液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，可以监测活塞杆密封的主密封面和副密封面的接触压力变化，并通过对监测数据的分析判断是否发生泄漏。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，主要由信号监测模块、信号传输模块、信号分析/处理模块组成，三者之间通过工控机有机的结合在一起，实现对活塞杆密封圈状态变化的实时监测。

所述的信号监测模块用于监测活塞杆与密封圈之间的接触应力信号，该模块中：设有与活塞杆相连的测试环，其左端并列安装有第一弹性体、第一柔性薄膜压力传感器，其中部自上而下布置有喉箍、第二弹性体、第二柔性薄膜压力传感器，两传感器通过传感器引线与信号传输模块相连。

本装置中，可以将第二柔性薄膜压力传感器铺设在Y形密封圈外表面测试环的凹槽中，用于测量密封圈的法向载荷；所述凹槽的轴向长度要比Y形密封圈的长度大，且凹槽轴向长度应将密封圈轴向长度全部包含在内，呈“二”字形状，要求下面的“一”比上面的“一”长，若将上面的“一”垂直地平移到下面“一”的位置，则下面“一”会将上面“一”完全包含在内。

本装置中，可以将第一柔性薄膜压力传感器位于测试环的侧端面，该传感器的左侧表面贴合有第一弹性体；第一弹性体的轴向长度略大于与之配合的测试环外环轴向宽度2-4mm，通过旋紧内六角螺钉使压环向右挤压着第一弹性体让其紧紧地贴合着第一柔性薄膜压力传感器的表面。

本装置中，可以将第二弹性体贴合在第二柔性薄膜压力传感器的上表面，通过调节位于第二弹性体正上方喉箍的松紧程度，可以对第二弹性体施加一个径向的正压力，从而创造一个挤压环境。

本装置中，可以将信号传输模块用于将监测到的密封接触应力信号传输至工控机内，该模块主要由以导线相连的直流电源、数据采集板、无线发/收设备、串口设备组成。

本装置中，可以将信号分析/处理模块用于对传输到工控机内的信号进行存储分析和处理，该模块主要由工控机组成，工控机通过串口设备与无线发/收设备相连，无线发/收设备接收到的信号通过串口设备间接传输至工控机内。

本装置中，可以在活塞杆上设有过盈配合的Y形密封圈，该密封圈位于由活塞杆、测试环和小压盖三者共同组成的矩形空腔中，防止液压缸内部油液产生外泄、起密封作用、保证液压缸正常工作。

本装置中，可以将矩形空腔的轴向长度比Y形密封圈的轴向长度略长，径向高度略小于Y形密封圈的径向高度，有利于Y形密封圈安装在矩形空腔中和使Y形密封圈一开始便受到一定程度的压缩，产生初始接触应力；小压盖最左边的外径略小于所述测试环的内径，二者为间隙配合，这样有利于测试环安置在小压盖上。

本装置中，矩形空腔的底面与Y形密封圈呈过盈配合，由于Y形密封圈内径处与活塞杆过盈配合，外径处与矩形空腔槽的底面过盈配合，这样有效地防止了液压缸内部油液向外产生泄漏的发生。

本发明与现有技术相比具有以下的主要优点：

1.本发明中是在不影响液压缸正常工作的前提下对活塞杆缸盖部分进行改进，可以使液压缸结构紧凑，有利于柔性薄膜压力传感器以及相关器件在液压缸内部的布置，通用性好。

2.合理地设置压力传感器到密封圈接触表面之间的距离使得压力传感器可以监测到活塞杆与密封圈之间的接触应力变化信号，从而可以对密封圈的状态和使用寿命进行判断。

3.通过压环11与测试环8之间的紧密配合，旋紧内六角螺钉12，使压环向右间接地挤压着安装在测试环8侧端面的薄膜压力传感器，创造了一个挤压环境，有利于薄膜压力传感器准确地监测到活塞杆密封圈副密封面的接触压力变化信号。

4.(参考图5-测试环8以及压环11表面开口处示意图)在测试环8以及压环11圆形表面预留了一个缺口，使薄膜压力传感器的引线可从中引出并与外界相应设备进行连接(如电源)。

5.合理地设置薄膜压力传感器到密封圈表面之间的距离(即合理选择测试环外环的厚度)以及合理地将薄膜压力传感器设置密封圈压力梯度最大值处的正上方，这样所使用的薄膜压力传感器可以监测到活塞杆与密封圈之间的接触应力变化信号，从而可以对密封圈的状态和使用寿命进行判断。

6.所采用的薄膜压力传感器、数据采集板和无线传输设备的价格适宜、性能可靠，因此应用性好，操作人员可以通过薄膜压力传感器对密封圈的检测压力进行监测并根据软件分析所得的活塞杆密封状态结果来有效解决“何时对密封圈进行更换”这个难题。

附图说明

图1为液压缸结构示意图。

图2是液压缸活塞杆密封状态监测装置示意图。

图3是压力传感器铺设位置的放大示意图。

图4是液压缸活塞杆状态监测示意图。

图5是测试环以及压环表面开口处示意图

图6是压力传感器测试数据采集图。

图7是压力传感器测试波形显示图。

图8是弹性自紧密封的初始线性过盈Δd和初始接触应力σ_o图，其中左图是未放入凹槽内时密封圈的受力状态情况，右图是将密封圈放入凹槽内时，密封圈的受力状态情况。

图9是流体压力P作用下弹性自紧密封的密封接触压力σ_p图，其中左图是密封圈的受力状态情况，右图是参考坐标。

图10是活塞杆外行程膜压力和流速分布图。

图11是活塞杆内行程膜压力和流速分布图。

图12是有限元模型中液压缸Y形密封圈伸出和缩回行程接触应力分布图，其中，图12(a)是伸出行程，图12(b)是缩回行程。

图13是Y形密封圈在不同磨损程度下伸出和缩回行程最大压力梯度分布点图，其中，图13(a)是伸出行程，图13(b)是缩回行程。

图中，1.活塞杆；2.传感器引线；3.第一弹性体；4.第一柔性薄膜压力传感器；5.喉箍；6.第二弹性体；7.第二柔性薄膜压力传感器；8.测试环；9.小压盖；10.Y型密封圈；11.压环；12.内六角螺钉；13.进口导向带；14.防尘圈；15.直流电源；16.无线发/收设备；17.数据采集板；18.串口设备；19.工控机；101.信号监测模块；102.信号传输模块；103.信号分析/处理模块；201.缸筒；202.压力传感器；203.紧定螺钉；204.小薄盖；205.不锈钢六角螺钉。

具体实施方式

本发明提供的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，可以实时检测液压缸内部活塞杆与密封圈之间的接触应力情况从而判断其密封状态以及密封圈的工作寿命情况。柔性薄膜压力传感器对活塞杆与密封圈之间的接触应力信号进行采集，并将采集信号经数据采集板处理后再通过无线发/收设备传送至工控机中，工控机内相应的软件会对其采集信号进行保存、分析和处理，判断此刻活塞杆密封圈的密封状态情况，评估密封圈的工作寿命并将结果显示在工控机屏幕上，操作人员可以根据液压缸活塞杆密封圈的实时状态和预估的工作寿命在合适的时间对液压缸活塞杆密封圈进行更换。

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的描述，但不限定本发明。

本发明提供的液压缸活塞杆密封状态监测装置，参考图4，主要由分成三大模块构成：信号监测模块101、信号传输模块102、信号分析/处理模块103，三者之间通过工控机19有机的结合在一起，实现对活塞杆密封圈状态变化的实时监测。

所述的信号监测模块101，用于监测活塞杆与密封圈之间的接触应力信号，其结构如图1-图4所示，主要由活塞杆1、第一弹性体3、第一柔性薄膜压力传感器4、喉箍5、第二弹性体6、第二柔性薄膜压力传感器7、测试环8、小压盖9、Y型密封圈10、压环11、进口导向带13、防尘圈14组成；其中：与活塞杆1相连的测试环8，其左端并列安装有第一弹性体3、第一柔性薄膜压力传感器4，其中部自上而下布置有喉箍5、第二弹性体6、第二柔性薄膜压力传感器7。与活塞杆1相连的小压盖9，其通过Y型密封圈10与测试环8相连，通过内六角螺钉12与压环11相连。在压环11与活塞杆1之间安装进口导向带13、防尘圈1。

所述的信号传输模块102，用于将监测到的密封接触应力信号传输至工控机19内，如图4所示，其主要由以导线相连的直流电源15、数据采集板17、无线发/收设备16、串口设备18组成。

所述的信号分析/处理模块103，用于对传输到工控机19内的信号进行存储分析和处理，如图4所示，其主要由工控机19组成，工控机19连接着串口设备18，串口设备18的另外一端又连接着无线发/收设备16。无线发/收设备16接收到的信号通过串口设备18间接传输至工控机19内。

结合图2和图3，所述的Y形密封圈内径略小于活塞杆1的杆径，二者属于过盈配合，作为液压缸活塞杆处的密封圈，该密封圈位于由活塞杆1、测试环8和小压盖9三者共同组成的矩形空腔中，其主要作用是防止液压缸内部油液产生外泄漏、起密封作用、保证液压缸正常工作。

进一步的，该矩形空腔的轴向长度比密封圈的轴向长度略长，径向高度略小于密封圈的径向高度。所述小压盖9最左边的外径略小于所述测试环8的内径，二者为间隙配合。

进一步的，参考图3，其中所述的矩形空腔的长度比Y形密封圈10宽度略长，而在径向方向，其高度略小于Y形密封圈10的高度，矩形空腔槽的底面与Y形密封圈10也属于过盈配合，由于Y形密封圈10内径处与活塞杆1过盈配合，外径处与矩形空腔槽的底面过盈配合，因此Y形密封圈10在安装完成后就受到了压缩，具有一个初始压缩量，可以满足液压缸静态密封要求，即在活塞杆还未进行往复运动时，可以防止液压油外泄。

参考图2和图3进行说明，第一柔性薄膜压力传感器和第二柔性薄膜压力传感器的工作原理是通过外力挤压，使得传感器的上下两个面同时受到压力的作用，从而引起其内部电阻的改变，使其输出电流信号发生变化。

将第二柔性薄膜压力传感器7铺设在Y形密封圈10外表面测试环的凹槽中，用于测量密封圈的法向载荷，其中要求该表面应光滑(粗糙度Ra1.6)，这样有利于第二柔性薄膜压力传感器7监测密封圈与活塞杆之间的接触应力信号变化，进一步的要求该压力传感器的有效面积中心点在轴向方向位于距测试环8左端面约0.2mm处。

所述测试环8中凹槽的轴向长度要比Y形密封圈10的长度大且凹槽轴向长度应将密封圈轴向长度全部包含在内，呈“二”字形状，要求下面的“一”比上面的“一”长，若将上面的“一”垂直地平移到下面“一”的位置，则下面“一”可以将上面“一”完全包含在内。

参考图2和图3，第一柔性薄膜压力传感器4位于测试环8的侧端面，主要用于测量密封圈的轴向接触应力信号变化，同样也要求该表面应光滑(粗糙度Ra1.6)，其中第一弹性体3应贴合在第一柔性薄膜压力传感器4的左侧表面。

进一步的，所述第一弹性体3的轴向长度略大于与之配合的测试环8外环轴向宽度2-4mm(如取3mm)，通过旋紧内六角螺钉12使压环11向右挤压着第一弹性体让其紧紧地贴合着第一柔性薄膜压力传感器4的表面，这样就创造了“挤压环境”，使得第一柔性薄膜压力传感器4预先受到了一个轴向的正压力，如果第一柔性薄膜压力传感器4在轴向方向受到一个负压力时，便会产生电位信号变化。

同样，所述第二弹性体6贴合在第二柔性薄膜压力传感器7的上表面，通过调节位于第二弹性体6正上方喉箍5的松紧程度，可以对第二弹性体6施加一个径向的正压力，从而创造一个“挤压环境”，其中所述第一、第二弹性体的作用是：一方面是防止压力传感器与其他粗糙表面进行直接接触(如避免了第二柔性薄膜压力传感器7与喉箍5的直接接触)保护第一和第二柔性薄膜压力传感器，另一方面是完全贴合在第一和第二柔性薄膜压力传感器表面使压环11向右的挤压力(喉箍5的作用力)均匀分布在该柔性薄膜压力传感器上。

所述进口导向带13、防尘圈14分别对活塞杆1起导向作用和防止外界污染物如灰尘等进入液压缸内部，它们布置在压环11上。

在活塞杆1进行往复运动时，应变片传感器用于监测活塞杆与密封圈之间的接触应力变化情况，监测信号经数据采集板17处理后通过无线发/收设备16经串口设备18传送至工控机19中，由工控机19对传送过来的信号进行保存和处理，分析得到此刻活塞杆密封圈的接触状态变化情况并以图形的方式呈现分析结果，现场操作人员可以根据分析结果合理安排液压缸的维护工作，及时对密封圈进行更换。

缸筒201、压力传感器202、紧定螺钉203、小薄盖204、不锈钢六角螺钉205的连接关系如图1所示。

所述第一弹性体3和第二弹性体6可以采用由橡胶材料制作而成。

进一步的，在所述测试环8以及所述压环11圆形表面开了一段缺口，使所述压力传感器的引线2可从中引出并与外界相应设备进行连接(如电源)。

本发明提供的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，可以实时采集活塞杆密封圈接触应力状态信号并对液压缸活塞杆密封状态进行判断。在液压缸活塞杆往复运动过程中，其中的柔性薄膜压力传感器会对活塞杆与密封圈之间的接触应力变化信号进行监测并将获得的信号经数据采集板处理后再通过无线发/收设备传送至工控机中，工控机内相应的软件会对其信号进行分析和处理，得出此刻活塞杆密封状态情况和对其工作寿命进行判断并将分析结果显示出来，这对现场操作人员在处理“液压缸作业内容的合理安排”以及“何时对液压缸密封圈进行更换”这些问题时会起到非常好的指导作用，该装置可靠性高、成本低、应用性好。

本发明中的液压缸活塞杆密封机理，以及Y形密封圈接触应力变化的有限元仿真分析具体介绍如下。

(一)液压缸活塞杆密封机理

(1)静态密封机理

液压往复密封的静态自紧密封机理与弹性体材料的弹性和不可压缩性以及预压缩这三个方面有关。结合图8、图9以矩形密封圈为例说明其机理。

参考图8，弹性自紧密封的初始线性过盈Δd和初始接触应力σ₀图所示，矩形密封环在装配时，油液压力P＝0MPa，矩形密封圈被压缩Δd，由此在密封接触面上产生了初始接触应力σ₀，并且其值随着Δd的增大而增大。参考图9，流体压力P作用下弹性自紧密封的密封接触压力σ_p图所示，在施加油液(此刻油压P＝σ_x＞0)后，液压油作用于密封圈上，并使密封环接触压力增大到σ_p。

对于非对称的挤压密封，其微单元的基本方程为：

Eε_x＝σ_x-v(σ_y+σ_z) (1-1)

Eε_y＝σ_y-v(σ_x+σ_z) (1-2)

Eε_z＝σ_z-v(σ_x+σ_y) (1-3)

其中E为弹性模量，ε_x、ε_y、ε_z分别为X、Y、Z方向上的单位应变，σ_x、σ_y、σ_z分别为X、Y、Z方向上的单位应力，v为泊松比。假设安装密封圈时，其平均周向长度不发生变化，即σ_z＝0，首先考虑当油液压力P＝σ_x＝0时，密封圈装配到安装槽中的条件。则压缩应变ε_y可表示为：

则，根据(1-2)，(1-3)可得出：

Eε₀＝σ₀-vσ_z (1-5)

0＝σ_z-vσ₀ (1-6)

将(1-6)代入(1-5)解得：

然后施加流体压力P＝σ_x＞0，由式(1-2)，(1-3)，可得到：

Eε_o＝σ_P-v(σ_z+P) (1-8)

σ_z＝v(P+σ_P) (1-9)

结合式(1-7)、式(1-8)、式(1-9)得出：

由式(1-10)可看出，密封的初始接触应力σ₀在施加油液压力P后，密封接触应力会增大到σ_P，要使得密封接触区域无泄漏，则要保证σ_P＞P。

(2)动态密封机理

在活塞杆伸出的外行程中，不可避免的会有部分油液油膜被活塞杆带出，而在活塞杆缩回的内行程中，又有部分油膜被活塞杆带回了液压缸中。当内行程所带回的流体体积小于外行程带出的流体体积时，则表示活塞杆发生了净泄漏。

①外行程：参考图10，液压缸活塞杆密封接触面膜压力及流速分布所示。活塞杆从油腔以均匀的速度v₀沿X正方向朝空气侧运动。液压缸内部油液压力为P₀，可变油膜的厚度为h(x)，油膜中的可变流体压力分布函数为P(x)。最高流体压力处的油膜高度为

液压油的动力粘度为η，假设其保持不变。则准一维轴对称流动雷诺方程有：

式中，

为压力梯度。

对式(1-11)求微分有：

参考图10所示，A点为压力梯度(正)最大值处，相应膜厚为h_A，在A点满足

代入式(1-12)可得：

由于

且设

则由(1-13)可得：

在通过最大压力点

之后，油膜上的流动速度分布将从v₀线性减小到0。在活塞杆密封的大气侧，油膜具有匀速v₀，因此，此密封接触区域的油膜厚度h₀应为

的一半，即有：

由此，可得出在外行程中活塞杆带出的油液泄漏量V₀为：

其中d为活塞杆直径，H为活塞杆外行程的行程。

由式(1-16)可以看出，其中的活塞杆直径、外行程和外行程速度都是给定的参数，因此求解外行程泄漏量的关键是首先要获取外行程油膜压力梯度的分布，进而求得压力梯度最大值及其位置。

②内行程：参考图11，显示了往复密封接触面膜压力及流速分布情况。

其中同外外行程计算方法类似，可得内行程油膜厚度h_i和为活塞杆的油液回流率V_i为(设E为内行程中压力梯度最大的点)：

③动态密封净泄漏量的计算

由式(1-16)、(1-18)可知，液压缸活塞杆在一个完整的外行程和内行程过程中，净泄漏量V为：

由式(1-19)可得出，活塞杆往复密封的一个循环过程中的净泄漏量主要取决于内外行程中的最大压力梯度W_E和W_A，而其关键在于获取内外行程油膜压力梯度的分布函数P(x)。当计算的净泄漏量为零或为负值时，说明活塞杆密封圈不会发生泄漏。

(二)Y形密封圈接触应力变化的有限元仿真分析

在ANSYS中建立瞬态有限元模型，仿真具体参数如下：

选择型号为56*71*12.5的Y形密封圈，Y形密封圈为聚氨酯材料，弹性模量E＝6MPa，泊松比为v＝0.499，应变能模型采用两参数的Mooney-Rivlin模型，常数C10和C01分别为0.2Mpa、6MPa；活塞杆和密封槽材料选择45号钢，弹性模量为E＝2.1×10⁵MPa，泊松比为ν＝0.3，设置油液压力为4MPa，往复速度为20mm/s。

参考图12和图13，通过ANSYS仿真后得出密封圈的表面接触应力变化情况可以通过密封槽表面应变表现出来、Y形密封圈伸出和缩回最大压力梯度分布点也可以进行大致确定，如参考图13可以确定伸出和缩回行程的最大压力梯度点都近似处于同一个位置。伸出行程最大压力梯度的点距离唇口的距离约为0.07mm，缩回行程最大压力梯度点距离唇口的距离约为1.39mm，间隔为1.32mm。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于：主要由信号监测模块、信号传输模块、信号分析/处理模块组成，三者之间通过工控机有机的结合在一起，实现对活塞杆密封圈状态变化的实时监测。

2.根据权利要求1所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，信号监测模块用于监测活塞杆与密封圈之间的接触应力信号，该模块中：设有与活塞杆相连的测试环(8)，其左端并列安装有第一弹性体(3)、第一柔性薄膜压力传感器(4)，其中部自上而下布置有喉箍(5)、第二弹性体(6)、第二柔性薄膜压力传感器(7)，两传感器通过传感器引线与信号传输模块相连。

3.根据权利要求2所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，将第二柔性薄膜压力传感器(7)铺设在Y形密封圈外表面测试环(8)的凹槽中，用于测量密封圈的法向载荷；所述凹槽的轴向长度要比Y形密封圈的长度大，且凹槽轴向长度应将密封圈轴向长度全部包含在内，呈“二”字形状，要求下面的“一”比上面的“一”长，若将上面的“一”垂直地平移到下面“一”的位置，则下面“一”会将上面“一”完全包含在内。

4.根据权利要求2所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，第一柔性薄膜压力传感器(4)位于测试环(8)的侧端面，该传感器的左侧表面贴合有第一弹性体(3)；第一弹性体的轴向长度略大于与之配合的测试环(8)外环轴向宽度2-4mm，通过旋紧内六角螺钉(12)使压环(11)向右挤压着第一弹性体让其紧紧地贴合着第一柔性薄膜压力传感器的表面。

5.根据权利要求2所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，第二弹性体(6)贴合在第二柔性薄膜压力传感器(7)的上表面，通过调节位于第二弹性体(6)正上方喉箍(5)的松紧程度，可以对第二弹性体(6)施加一个径向的正压力，从而创造一个挤压环境。

6.根据权利要求1所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，信号传输模块用于将监测到的密封接触应力信号传输至工控机内，该模块主要由以导线相连的直流电源(15)、数据采集板(17)、无线发/收设备(16)、串口设备(18)组成。

7.根据权利要求1所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，信号分析/处理模块用于对传输到工控机内的信号进行存储分析和处理，该模块主要由工控机组成，工控机通过串口设备(18)与无线发/收设备(16)相连，无线发/收设备(16)接收到的信号通过串口设备(18)间接传输至工控机内。

8.根据权利要求1所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，在活塞杆上设有过盈配合的Y形密封圈，该密封圈位于由活塞杆、测试环(8)和小压盖(9)三者共同组成的矩形空腔中。

9.根据权利要求8所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，矩形空腔的轴向长度与Y形密封圈的轴向长度相同，径向高度略小于Y形密封圈的径向高度；小压盖(9)最左边的外径略小于所述测试环(8)的内径，二者为间隙配合。

10.根据权利要求8所述的液压缸活塞杆密封状态实时监测装置，其特征在于，矩形空腔的长度与Y形密封圈宽度相同，而在径向方向，其高度略小于Y形密封圈的高度；矩形空腔的底面与Y形密封圈呈过盈配合，由于Y形密封圈(10)内径处与活塞杆(1)过盈配合，外径处与矩形空腔槽的底面过盈配合。

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