CN116183213A - 一种密封圈的往复密封性能测试试验装置 - Google Patents

一种密封圈的往复密封性能测试试验装置 Download PDF

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Abstract

一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，包括测试缸系统、作动液压系统和负载液压系统，测试缸系统包括测试缸、第一活塞杆和第一活塞；测试缸内设有第一活塞腔，第一活塞杆穿过测试缸，第一活塞杆与测试缸之间安装有试验密封圈，第一活塞可滑动地安装于活塞腔内，第一活塞位于第一活塞杆的末端，第一活塞杆的头端连接负载液压系统，第一活塞杆与负载液压系统之间连接有力传感器，第一活塞将第一活塞腔分为可变容积的第一有杆腔和第一无杆腔，测试缸上设有连通第一有杆腔的第一接口和连通第一无杆腔的第二接口，作动液压系统用于带动第一活塞杆往复运动。本发明测试时接近真实工况，有助于掌握液压缸的真实状态，属于液压往复密封领域。

Description

一种密封圈的往复密封性能测试试验装置
技术领域
本发明涉及液压往复密封领域，具体涉及一种密封圈的往复密封性能测试试验装置。
背景技术
近年来随着飞机项目的兴起，相关的配套研究实验工作也已经陆续开始展开，航天液压作动器作为飞机上的主要执行器，主要用在飞机机翼与起落架，在飞机起飞降落以及调整姿态过程中都起着非常重要的作用，其动密封件的性能对于作动器以及系统的安全性、可靠性、维护性和寿命具有重要影响。
航空作动器的密封是一种往复密封，航空作动器在实际中由于动力源导热、节流产热、摩擦生热等原因，液压油液温度可高达135℃，所以研究在高温工况下作动器的往复密封性能具有很重要的意义。现有的往复密封性能测试试验装置大多通过将活塞杆做成通轴的形式。对于活塞杆密封件来说，它在正常工作中出行程面临低压，入行程面临高压，但在通轴形式中，出入行程它始终面临高压，这会极大影响其真实特性，这样的测试缸不具有真实性，故采取真实作动筒的形式更有助于掌握液压缸的真实往复密封性能。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种接近真实工作状态测试的密封圈的往复密封性能测试试验装置。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，包括测试缸系统、作动液压系统和负载液压系统，测试缸系统包括测试缸、第一活塞杆和第一活塞；测试缸内设有第一活塞腔，第一活塞杆穿过测试缸，第一活塞杆与测试缸之间安装有试验密封圈，第一活塞可滑动地安装于第一活塞腔内，第一活塞位于第一活塞杆的末端，第一活塞杆的头端连接负载液压系统，第一活塞杆与负载液压系统之间连接有力传感器，第一活塞将第一活塞腔分为可变容积的第一有杆腔和第一无杆腔，测试缸上设有连通第一有杆腔的第一接口和连通第一无杆腔的第二接口；作动液压系统包括第一油箱和第一电磁换向阀，第一接口和第二接口分别通过第一管路和第二管路连接第一电磁换向阀，第一油箱分别通过第三管路和第四管路连接第一电磁换向阀，第三管路上设有第一过滤器、第一油泵和第一单向阀，第四管路上设有第二过滤器和第一冷却器。
采用这种结构后，可以解决现有的往复密封性能测试试验装置采用通轴的测试缸模拟的工况不符合正常密封件承受的工况的问题，有助于掌握液压缸的真实往复密封性能。
作为一种优选，测试缸包括缸体和位于缸体两端的端盖，第一活塞杆穿过端盖，试验密封圈位于端盖的内侧。
作为一种优选，作动液压系统还包括第一蓄能器、第一溢流阀、第一压力表、第一温度计和第二压力表，第一过滤器、第一油泵和第一单向阀依次连接，第一单向阀的出口端连接第一电磁换向阀，第一单向阀的出口端连接第一蓄能器和第一溢流阀的进口端，第一溢流阀的出口端连接第四管路，第一压力表和第一温度计均连接第一接口，第二压力表连接第二接口。
作为一种优选，还包括加热液压系统，测试缸上设有与第一有杆腔连通的排气孔，加热液压系统包括第二油箱和第二电磁换向阀，第二油箱内设有油箱加热器，第二电磁换向阀包括A阀口、B阀口和C阀口，第二油箱通过第一加热管路连接B阀口，C阀口连接排气孔，第一管路上设有电动三通阀，电动三通阀通过第二加热管路连接第二油箱，第一加热管路上设有第三过滤器和第二油泵。
作为一种优选，加热液压系统还包括第二温度计，第二温度计安装于第二油箱上，第二加热管路上设有管路加热器和散热器。
作为一种优选，第一加热管路和第二加热管路之间连接有第二溢流阀。
作为一种优选，负载液压系统包括负载缸、第二活塞、第二活塞杆、第三油箱和第三电磁换向阀，负载缸内设有第二活塞腔，第二活塞杆穿过负载缸，第二活塞可滑动地安装于第二活塞腔内，第二活塞位于第二活塞杆的末端，第二活塞杆的头端连接力传感器，第二活塞将第二活塞腔分为可变容积的第二有杆腔和第二无杆腔，负载缸上设有连通第二有杆腔的第三接口和连通第二无杆腔的第四接口；
第三接口和第四接口分别通过第五管路和第六管路连接第三电磁换向阀，第三油箱分别通过第七管路和第八管路连接第三电磁换向阀，第七管路上设有第四过滤器、第三油泵和第二单向阀，第八管路上设有第五过滤器、第二冷却器和第四溢流阀。
作为一种优选，负载液压系统还包括第二蓄能器和第三溢流阀，第四过滤器、第三油泵和第二单向阀依次连接，第二单向阀的出口端连接第三电磁换向阀，第二单向阀的出口端连接第二蓄能器和第三溢流阀的进口端，第三溢流阀的出口端连接第八管路。
作为一种优选，负载液压系统还包括第三温度计和第三压力表，第三温度计和第三压力表均连接第四接口。
作为一种优选，还包括工作台，测试缸和负载缸均固定连接工作台，工作台与第一活塞杆之间连接有拉杆式位移传感器，第一活塞杆与测试缸之间连接有支撑环和刮尘圈，刮尘圈相对于试验密封圈靠近第一活塞杆的头端。
总的说来，本发明具有如下优点：本发明相对于通轴形式测试，更中有助于掌握液压缸的真实往复密封性能。通过加热液压系统解决了常规加热方法加热的高温油液无法到达作动器内部的问题，且在不改变作动器本身结构的前提下，利用了作动器本身固有的排气孔配合加热液压系统实现了作动器内部油液的热交换，具有使用方便，运转平稳，测试准确，寿命长等特点，能够测试多种型式密封圈的性能。
附图说明
图1为一种密封圈的往复密封性能测试试验装置的示意图。
图2为测试缸和负载缸的结构装配图。
图3为作动液压系统原理图。
图4为加热液压系统原理图。
图5为负载缸液压系统原理图。
其中，100为测试缸，110为端盖，111为刮尘圈，112为试验密封圈，113为支撑环，114为漏油口，120为第一活塞杆，130为第一活塞，131为活塞密封圈，140为测试缸支座，150为缸体，151为第二接口，160为工作台，170为安装夹具，171为拉杆式位移传感器，172为连杆，180为连接法兰，190为力传感器，200为作动液压系统，201为第一油箱，202为第一过滤器，203为第一油泵，204为第一单向阀，205为第一蓄能器，206为第一电磁换向阀，207为第一压力表，208为第一温度计，209为电动三通阀，210为第一溢流阀，211为第一冷却器，212为第二过滤器，213为第二压力表，300为加热液压系统，301为第二油箱，302为第三过滤器，303为第二油泵，304为第二电磁换向阀，305为第二溢流阀，306为管路加热器，307为散热器，308为第二温度计，309为油箱加热器，400为负载液压系统，410为负载缸，420为第三油箱，421为第四过滤器，422为第三油泵，423为第二单向阀，424为第二蓄能器，425为第三电磁换向阀，426为第三压力表，427为第三温度计，428为第三溢流阀，429为第四溢流阀，430为第二冷却器，431为第五过滤器。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1～图3所示，一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，包括测试缸系统、作动液压系统和负载液压系统，测试缸系统包括测试缸、第一活塞杆和第一活塞；测试缸内设有第一活塞腔，第一活塞杆穿过测试缸，第一活塞杆与测试缸之间安装有试验密封圈，第一活塞可滑动地安装于第一活塞腔内，第一活塞位于第一活塞杆的末端，第一活塞杆的头端连接负载液压系统，第一活塞杆与负载液压系统之间连接有力传感器，第一活塞将第一活塞腔分为可变容积的第一有杆腔和第一无杆腔，测试缸上设有连通第一有杆腔的第一接口和连通第一无杆腔的第二接口；作动液压系统包括第一油箱和第一电磁换向阀，第一接口和第二接口分别通过第一管路和第二管路连接第一电磁换向阀，第一油箱分别通过第三管路和第四管路连接第一电磁换向阀，第三管路上设有第一过滤器、第一油泵和第一单向阀，第四管路上设有第二过滤器和第一冷却器。
第一油泵为高压泵，试验密封圈可以采用多种形式，以测试不同密封圈的密封性能。
测试缸包括缸体和位于缸体两端的端盖，第一活塞杆穿过端盖，试验密封圈位于端盖的内侧。第一接口和第二接口均位于缸体的侧部，端盖开有漏油口用以收集漏液。
作动液压系统还包括第一蓄能器、第一溢流阀、第一压力表、第一温度计和第二压力表，第一过滤器、第一油泵和第一单向阀依次连接，第一单向阀的出口端连接第一电磁换向阀，第一单向阀的出口端连接第一蓄能器和第一溢流阀的进口端，第一溢流阀的出口端连接第四管路，第一压力表和第一温度计均连接第一接口，第二压力表连接第二接口。
第一蓄能器作为辅助动力源用以补充泄露维持压力恒定。
如图4所示，还包括加热液压系统，测试缸上设有与第一有杆腔连通的排气孔，加热液压系统包括第二油箱和第二电磁换向阀，第二油箱内设有油箱加热器，第二电磁换向阀包括A阀口、B阀口和C阀口，第二油箱通过第一加热管路连接B阀口，C阀口连接排气孔，第一管路上设有电动三通阀，电动三通阀通过第二加热管路连接第二油箱，第一加热管路上设有第三过滤器和第二油泵。
A阀口连接有截断开关，本装置安装完成后，将第二电磁换向阀的C阀口与A阀口连通，并将A阀口连接的截断开关打开，排气孔处于排气功能，通过排气孔排除系统中的空气，当C阀口与B阀口连通时，则排气孔参与油液加热循环。
第二油泵为高温泵，电动三通阀包括第一阀口、第二阀口和第三阀口，第一阀口连接第一电磁换向阀，第二阀口连接第一接口，第三阀口连接第二加热管路。测试缸系统具有作动状态和加热状态，作动状态下，第一阀口和第二阀口连通，加热状态下，第一阀口和第三阀口连通。
加热液压系统还包括第二温度计，第二温度计安装于第二油箱上，第二加热管路上设有管路加热器和散热器。
第一加热管路和第二加热管路之间连接有第二溢流阀。
如图5所示，负载液压系统包括负载缸、第二活塞、第二活塞杆、第三油箱和第三电磁换向阀，负载缸内设有第二活塞腔，第二活塞杆穿过负载缸，第二活塞可滑动地安装于第二活塞腔内，第二活塞位于第二活塞杆的末端，第二活塞杆的头端连接力传感器，第二活塞将第二活塞腔分为可变容积的第二有杆腔和第二无杆腔，负载缸上设有连通第二有杆腔的第三接口和连通第二无杆腔的第四接口；第三接口和第四接口分别通过第五管路和第六管路连接第三电磁换向阀，第三油箱分别通过第七管路和第八管路连接第三电磁换向阀，第七管路上设有第四过滤器、第三油泵和第二单向阀，第八管路上设有第五过滤器、第二冷却器和第四溢流阀。
第三油泵为低压泵，其作用为对负载缸液压系统进行补油，第三溢流阀用于维持最小负载。
第二活塞杆与第一活塞杆同轴设置，且分别通过连接法兰连接力传感器，在作动液压系统的作用下作往复运动。
负载液压系统还包括第二蓄能器和第三溢流阀，第四过滤器、第三油泵和第二单向阀依次连接，第二单向阀的出口端连接第三电磁换向阀，第二单向阀的出口端连接第二蓄能器和第三溢流阀的进口端，第三溢流阀的出口端连接第八管路。
负载液压系统还包括第三温度计和第三压力表，第三温度计和第三压力表均连接第四接口。
还包括工作台，测试缸和负载缸均固定连接工作台，工作台与第一活塞杆之间连接有拉杆式位移传感器，第一活塞杆与测试缸之间连接有支撑环和刮尘圈，刮尘圈相对于试验密封圈靠近第一活塞杆的头端。支撑环起着支承和导向的作用。
拉杆式位移传感器位于第一活塞杆的下方，通过安装夹具固定在工作台上，拉杆式位移传感器与第一活塞杆相平行，拉杆式位移传感器的铁芯通过拉杆式位移传感器的连杆连接到第一活塞杆的侧壁，使得拉杆式位移传感器的铁芯与第一活塞杆同步往复运动。缸体的两端通过测试缸支座固定到工作台上。
第一活塞和第二活塞的外侧均开有沟槽，沟槽中安装有活塞密封圈，第一活塞与第一活塞杆的末端、第二活塞与第二活塞杆的末端均通过螺纹连接。
上述密封圈的往复密封性能测试试验装置的工作过程如下。
在测量密封圈性能时，首先将控制电动三通阀处于第二阀口、第三阀口连通的状态，此时测试缸处于加热状态，同时将第二电磁换向阀调整为C阀口与B阀口连通，此时测试缸的排气孔处于油液加热功能，第一活塞腔的油液参与了整个加热液压系统的油液循环，实现了高温油液充满第一活塞腔，待第一温度计测得油液温度到达指定温度时升温结束，然后将电动三通阀处于第一阀口、第二阀口连通的状态，此时测试缸处于作动状态，同时将第二电磁换向阀的C阀口与A阀口连通，并将A阀口连接的截断开关闭合，然后油液通过作动液压系统向测试缸的第一无杆腔进油，有杆腔回油，同时通过第四溢流阀作为背压阀承担测试缸的负载力实现测试缸的作动，然后通过对第一电磁换向阀的不断换向实现测试缸的往复运动，测试缸在出行程和入行程两种状态下所受负载力分别为：
Fo＝Pb×S1-Ps×S2
Fi＝Ps×S2-Pb×S1
最后试验密封圈在出入行程下所受的摩擦力为：
fo＝P1×S1-P2×S2-F
fi＝P2×S2-P1×S1-F
如图4、5所示，以上式中Fo为测试缸在出行程时所受负载力；Fi为测试缸在入行程时所受负载力；Pb为低压泵的出口压力，即第三溢流阀的设定压力；Ps为第四溢流阀的设定压力；fo为测试缸在出行程时试验密封圈所受摩擦力；fi为测试缸在入行程时试验密封圈所受摩擦力；P1为第一无杆腔压力、S1为无杆腔面积(第一和第二无杆腔面积相同)、P2为第一有杆腔压力，S2为有杆腔面积(第一和第二有杆腔面积相同)、F为力传感器值。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：包括测试缸系统、作动液压系统和负载液压系统，测试缸系统包括测试缸、第一活塞杆和第一活塞；
测试缸内设有第一活塞腔，第一活塞杆穿过测试缸，第一活塞杆与测试缸之间安装有试验密封圈，第一活塞可滑动地安装于第一活塞腔内，第一活塞位于第一活塞杆的末端，第一活塞杆的头端连接负载液压系统，第一活塞杆与负载液压系统之间连接有力传感器，第一活塞将第一活塞腔分为可变容积的第一有杆腔和第一无杆腔，测试缸上设有连通第一有杆腔的第一接口和连通第一无杆腔的第二接口；
作动液压系统包括第一油箱和第一电磁换向阀，第一接口和第二接口分别通过第一管路和第二管路连接第一电磁换向阀，第一油箱分别通过第三管路和第四管路连接第一电磁换向阀，第三管路上设有第一过滤器、第一油泵和第一单向阀，第四管路上设有第二过滤器和第一冷却器。
2.按照权利要求1所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：测试缸包括缸体和位于缸体两端的端盖，第一活塞杆穿过端盖，试验密封圈位于端盖的内侧。
3.按照权利要求1所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：作动液压系统还包括第一蓄能器、第一溢流阀、第一压力表、第一温度计和第二压力表，第一过滤器、第一油泵和第一单向阀依次连接，第一单向阀的出口端连接第一电磁换向阀，第一单向阀的出口端连接第一蓄能器和第一溢流阀的进口端，第一溢流阀的出口端连接第四管路，第一压力表和第一温度计均连接第一接口，第二压力表连接第二接口。
4.按照权利要求1所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：还包括加热液压系统，测试缸上设有与第一有杆腔连通的排气孔，加热液压系统包括第二油箱和第二电磁换向阀，第二油箱内设有油箱加热器，第二电磁换向阀包括A阀口、B阀口和C阀口，第二油箱通过第一加热管路连接B阀口，C阀口连接排气孔，第一管路上设有电动三通阀，电动三通阀通过第二加热管路连接第二油箱，第一加热管路上设有第三过滤器和第二油泵。
5.按照权利要求4所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：加热液压系统还包括第二温度计，第二温度计安装于第二油箱上，第二加热管路上设有管路加热器和散热器。
6.按照权利要求4所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：第一加热管路和第二加热管路之间连接有第二溢流阀。
7.按照权利要求1所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：负载液压系统包括负载缸、第二活塞、第二活塞杆、第三油箱和第三电磁换向阀，负载缸内设有第二活塞腔，第二活塞杆穿过负载缸，第二活塞可滑动地安装于第二活塞腔内，第二活塞位于第二活塞杆的末端，第二活塞杆的头端连接力传感器，第二活塞将第二活塞腔分为可变容积的第二有杆腔和第二无杆腔，负载缸上设有连通第二有杆腔的第三接口和连通第二无杆腔的第四接口；第三接口和第四接口分别通过第五管路和第六管路连接第三电磁换向阀，第三油箱分别通过第七管路和第八管路连接第三电磁换向阀，第七管路上设有第四过滤器、第三油泵和第二单向阀，第八管路上设有第五过滤器、第二冷却器和第四溢流阀。
8.按照权利要求7所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：负载液压系统还包括第二蓄能器和第三溢流阀，第四过滤器、第三油泵和第二单向阀依次连接，第二单向阀的出口端连接第三电磁换向阀，第二单向阀的出口端连接第二蓄能器和第三溢流阀的进口端，第三溢流阀的出口端连接第八管路。
9.按照权利要求7所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：负载液压系统还包括第三温度计和第三压力表，第三温度计和第三压力表均连接第四接口。
10.按照权利要求1所述的一种密封圈的往复密封性能测试试验装置，其特征在于：还包括工作台，测试缸和负载缸均固定连接工作台，工作台与第一活塞杆之间连接有拉杆式位移传感器，第一活塞杆与测试缸之间连接有支撑环和刮尘圈，刮尘圈相对于试验密封圈靠近第一活塞杆的头端。
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