CN218470176U - 一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置，包括内筒系统和外套系统，内筒系统和外套系统之间构成双级密封试验体系，在内筒系统和外套系统设置待试验密封圈，试验装置模拟实际振动工况条件。本实用新型密封圈疲劳试验装置通过双级密封试验腔体的设置，可以在短时间内得出在外部持续振动情况下的O形密封圈的疲劳性能及存在问题，本实用新型装置一次可进行多种相近规格O形密封圈在相同工况下的疲劳试验，可以有效缩短密封件研制的周期，节约研制和试验资源，可靠性高。

Description

一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置

技术领域

本实用新型属于橡胶密封件试验装置技术领域，具体涉及一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置。

背景技术

在重型车辆柴油发动机中，水泵进水口径向静密封、机油泵出油管径向静密封、中冷器上水管径向密封等悬装管道类密封为故障多发部位，因配合间隙较大及结构件无法保证足够的同轴度位置公差，使得密封圈处于不同心偏压工作状态，在振动幅值和振动烈度较大工况下，胶圈振动疲劳加大，高频振动产生阻尼内能增加、温度上升、加速橡胶老化、高温弹性下降，受压外径变形最大部位胶料挤出，在装配沟槽棱角的振动剪切下造成损伤，密封失效。

要解决以上问题须对密封件材料及结构进行研制、改进，因此类密封件生产厂家通常无专用试验设备，研制、改进密封件抗疲劳性能的好坏不易得到验证，只能通过发动机台架试验考核或直接装配车辆进行跑车考核，导致试验周期长、费用高、结论反馈慢，不利于在短期内问题的解决。

发明内容

本实用新型提供一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置，用以在高频振动的工况下试验O形密封圈的密封性能，解决传统技术中将待检测O形密封圈直接装配车辆进行跑车考核周期长、费用高、结论反馈慢等问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

振动工况下的密封圈疲劳试验装置，包括内筒系统和外套系统，所述外套系统为底端开口的“凸”字形结构，包括同轴且相连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔均为圆柱腔体结构，第二空腔的内径大于第一空腔的内径；

所述内筒系统包括位于中央的第一试验柱和位于第一试验柱外的第二试验柱，第一试验柱和第二试验柱分别与第一空腔和第二空腔间隙配合，在第一试验柱和第二试验柱的外壁分别环向开设环槽，环槽内设置待试验密封圈；

所述第一试验柱的上端中央向下开设圆柱腔，在内筒系统的底端中央连接密封介质输入管，密封介质输入管与圆柱腔连通；

在第二试验柱和第一试验柱之间开设圆环腔，圆环腔与圆柱腔之间通过开设于第一试验柱上的介质通孔连通；

所述内筒系统插设于外套系统中处于试验状态，第一试验柱的上端与第一空腔顶端之间留有间隙，第二试验柱的上端与第二空腔顶端之间留有间隙；

所述外套系统连接振动源。

进一步的，所述内筒系统的底端向外设置安装沿，在安装沿上开设若干安装孔；所述外套系统的底端开设若干螺纹孔；内筒系统插设在外套系统中，安装孔与螺纹孔正对后通过螺栓连接。

进一步的，所述第一试验柱和第二试验柱外壁上各开设多组环槽。

进一步的，所述第一试验柱和第二试验柱外壁上各开设两组环槽。

进一步的，所述第一试验柱和第二试验柱外壁上开设环槽的槽深和槽宽不同。

进一步的，所述密封介质输入管上连接有压力表。

进一步的，所述密封介质输入管输入的密封介质包括气体介质或液体介质。

进一步的，所述外套系统的顶部中央设置连接环，连接环外接振动源。

进一步的，所述振动源为频率可调的工装轴向振动发生器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型密封圈疲劳试验装置通过双级密封试验腔体的设置，可以在短时间内得出在外部持续振动情况下的O形密封圈的疲劳性能及存在问题，本实用新型装置一次可进行多种相近规格O形密封圈在相同工况下的疲劳试验，可以有效缩短密封件研制的周期，节约研制和试验资源，可靠性高。

2.本实用新型还可应用于一定工况条件下径向O形密封圈在不同压缩量与疲劳寿命关系的基础研究。

当然地，实施本实用新型的各技术方案并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1是本实用新型外套系统的结构示意图；

图2是本实用新型内筒系统的结构示意图；

图3是本实用新型外套系统和内筒系统的配合示意图；

图4是本实用新型的使用状态示意图。

图中，1-内筒系统，101-第一试验柱，102-第二试验柱，103-圆柱腔，104-圆环腔，105-介质通孔，106-安装沿，107-环槽；

2-外套系统，201-第一空腔，202-第二空腔；

3-第一试验空腔；

4-第二试验空腔；

5-待试验密封圈；

6-密封介质输入管，

7-压力表；

8-连接环；

9-螺栓。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。下面结合附图和实施例，对本实用新型做详细说明。

实施例：

参见图3，一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置，包括内筒系统1和外套系统2，内筒系统1和外套系统2之间构成的第一试验空腔3和第二试验空腔4，第一试验空腔3和第二试验空腔4用于灌装密封介质，内筒系统1和外套系统2之间设置待试验密封圈5，外套系统2的外部连接振动源。

参见图1，外套系统2为底端开口的“凸”字形结构，其上端封闭，内部构成同轴且相连通的第一空腔201和第二空腔202，第一空腔201和第二空腔202均为圆柱腔体结构，第二空腔202的内径大于第一空腔201的内径；外套系统连接振动源，具体的，在外套系统的顶部中央设置一个连接环8，连接环8外接振动源，可以模拟实际振动工况条件；

参见图2，内筒系统1整体为类“山”字形结构，包括位于中央的第一试验柱101和位于第一试验柱101外的第二试验柱102，第一试验柱101和第二试验柱102分别与第一空腔201和第二空腔202间隙配合，构成二级径向活塞-缸结构；第一试验柱101的上端中央向下开设圆柱腔103，在内筒系统1的底端中央连接密封介质输入管6，密封介质输入管6与圆柱腔103连通，第一试验柱101与第一空腔201完全配合时，第一试验柱101的上端与第一空腔201顶端之间不可顶贴，需要留有间隙，此间隙与圆柱腔103即构成第一试验空腔，用于填充密封介质；同理，在第二试验柱102上开设圆环腔104，圆环腔104位于第一试验柱101和第二试验柱102之间，圆环腔104与圆柱腔103之间通过开设于第一试验柱101上的介质通孔105连通，第二试验柱102与第二空腔202完全配合时，第二试验柱102的上端与第二空腔202顶端之间不可紧贴，需要留有间隙，此间隙与圆环腔104即构成第二试验空腔，用于填充从介质通孔105流入的密封介质，保证第一试验空腔与第二试验空腔的压力平衡。

本实施例中，在第一试验柱101和第二试验柱102的外壁分别环向开设两组环槽107，共四组环槽107内按需要设置待试验密封圈5，第一试验柱101和第二试验柱102外壁上开设环槽107的槽深和槽宽不同，用于安装不同型号的待试验密封圈5；在其他实施例中，第一试验柱和第二试验柱上可以分别开设一组或者更多组的环槽，开设的环槽尺寸根据需要试验的待试验密封圈型号确定，用以实现更丰富的试验场景。

内筒系统1的底端向外设置帽沿状的安装沿106，在安装沿106上环形等间距开设6～5个安装孔；对应的，在外套系统的底端开设相同数目的螺纹孔，内筒系统1插设在外套系统2中，安装孔与螺纹孔正对后通过螺栓9连接，第一试验空腔和第二试验空腔准备完成。

在密封介质输入管6上连接压力表7，压力表7在密封介质持续施压力时，应保持固定示数，当待试验密封圈5密封功能失效时，压力表示数将出现下降。密封介质输入管输入的密封介质包括气体介质或液体介质，具体可以为空气、滑油、燃油、液压油等，与工作状态下实际使用的介质相同。

下面介绍本实用新型的具体使用过程：

试验1：

对Φ40×3.55和Φ90×5.3两种氟橡胶O形密封圈进行耐久试验，设计压缩量分别为36.5％和32.5％，第二试验柱的两组环槽尺寸相同，槽深H＝4mm、槽宽L＝7.5mm；第一试验柱的两组环槽尺寸相同，槽深H＝2.6mm、L＝5.0mm。

内筒系统的底部中央加装密封介质输入管，密封介质输入管连液压泵接头，密封介质输入管安装量程5MPa的压力表，试验步骤如下：

1)内筒系统的第二试验柱的两个环槽中分别装配Φ90×5.3密封圈，第一试验柱的两个环槽中分别装配Φ40×3.55密封圈；

2)将外套系统的开口向上竖直放置，加满10W40CD润滑油；

3)将内筒系统插入外套系统，通过六组M5螺钉连接，安装沿不可与外套系统的底端密封，需留有0.2mm间隙；

4)将整个装置水平放置，固定于基座上，液压泵接头与液压泵连接，连接环与轴向振动发生器连接；

5)调整液压泵压力至1.5MPa,调整轴向振动发生器振动频率500Hz，开始进行500h疲劳耐久试验；

6)试验过程中观察整个装置是否有滑油泄漏并称量记录，试验完成后泄压拆卸，检查密封件外观及尺寸，出具检测报告。

试验2：

高温下径向O形密封圈不同压缩量与疲劳寿命关系的基础研究。

选用Φ40×3.55和Φ90×5.3二种氟橡胶O形密封圈进行疲劳试验，压缩量分别设计为42％、31.5％和34％、26％。第二试验柱、第一试验柱上的共四组环槽尺寸均不相同，槽深分别为H1＝3.8mm、H2＝4.2mm、H3＝2.5mm、H4＝2.7mm；槽宽分别为L1＝7.8mm，L2＝7.4mm、L3＝5.2，L4＝4.8mm。

内筒系统的底部中央加装密封介质输入管，密封介质输入管连压缩空气快接头，密封介质输入管安装压力表，试验步骤如下：

1)内筒系统的第二试验柱的两个环槽中分别装配Φ90×5.3密封圈，第一试验柱的两个环槽中分别装配Φ40×3.55密封圈；

2)将外套系统的开口向上竖直放置，将内筒系统插入外套系统，通过六组M5螺钉连接，安装沿不可与外套系统的底端密封，需留有0.2mm间隙；

3)将工装水平放置，固定于基座，压缩空气快接头与空气泵连接，连接环与轴向振动发生器连接；

4)调节空气泵压力至0.6MPa,轴向振动发生器连接振动频率400Hz，整个试验装置外包加热套，温度设置为150℃开始进行600h耐久试验；

5)空气泵保持压力，将试验装置放入水槽进行气密性测试，然后泄压拆卸，检查密封件外观及尺寸，出具检测报告。

上述两个试验例可以看出，本实用新型装置适用于振动工况下耐压径向O形密封圈疲劳试验，也可用于一定工况条件下径向O形密封圈不同压缩量与疲劳寿命关系的基础研究。具有试验周期短、占用资源少、简便易行的优点。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，包括内筒系统和外套系统，所述外套系统为底端开口的“凸”字形结构，包括同轴且相连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔均为圆柱腔体结构，第二空腔的内径大于第一空腔的内径；

所述内筒系统包括位于中央的第一试验柱和位于第一试验柱外的第二试验柱，第一试验柱和第二试验柱分别与第一空腔和第二空腔间隙配合，在第一试验柱和第二试验柱的外壁分别环向开设环槽，环槽内设置待试验密封圈；

所述第一试验柱的上端中央向下开设圆柱腔，在内筒系统的底端中央连接密封介质输入管，密封介质输入管与圆柱腔连通；

在第二试验柱和第一试验柱之间开设圆环腔，圆环腔与圆柱腔之间通过开设于第一试验柱上的介质通孔连通；

所述内筒系统插设于外套系统中处于试验状态，第一试验柱的上端与第一空腔顶端之间留有间隙，第二试验柱的上端与第二空腔顶端之间留有间隙；

所述外套系统连接振动源。

2.根据权利要求1所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述内筒系统的底端向外设置安装沿，在安装沿上开设若干安装孔；所述外套系统的底端开设若干螺纹孔；内筒系统插设在外套系统中，安装孔与螺纹孔正对后通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述第一试验柱和第二试验柱外壁上各开设多组环槽。

4.根据权利要求3所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述第一试验柱和第二试验柱外壁上各开设两组环槽。

5.根据权利要求4所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述第一试验柱和第二试验柱外壁上开设环槽的槽深和槽宽不同。

6.根据权利要求5所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述密封介质输入管上连接有压力表。

7.根据权利要求6所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述密封介质输入管输入的密封介质包括气体介质或液体介质。

8.根据权利要求7所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述外套系统的顶部中央设置连接环，连接环外接振动源。

9.根据权利要求8所述振动工况下的密封圈疲劳试验装置，其特征在于，所述振动源为频率可调的工装轴向振动发生器。

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