RU223498U1 - Стенд для испытания герметизирующих материалов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к испытательному оборудованию и может быть использована для испытания герметизирующей способности уплотнений поршня гидроцилиндров. Технический результат: упрощение конструкции испытательного стенда, расширение условий для испытательных работ. Стенд для испытания на герметичность уплотнений, содержащий силовую раму на опорах, устройство для создания давления с испытываемым уплотнителем и устройством для присоединения с внешним насосом, выполненное в виде последовательного зацепления, включающего цилиндрическую пружину сжатия 6, приваренную на нижней балке 3 рамы 1 внутри гильзы 5, соединенной через шарнирный блок 9 с гидроцилиндром разборной конструкции 7 с установленным внутри него поршнем 11 с испытываемым уплотнителем 10, закрепленным на одностороннем штоке, разъемно подвешенным на верхней балке 4 рамы 1, причем гидроцилиндр 7 дополнительно снабжен манометром 8 и инструментом 12 для измерения длины хода штока. 5 ил.

Description

Полезная модель относится к испытательному оборудованию и может быть использована для испытания герметизирующей способности уплотнений поршня гидроцилиндров.

Известен стенд для испытания уплотнений, содержащий гидроцилиндр с канавками, штоками, гидравлической системой нагружения, измерительной системой, и привод перемещения гидроцилиндра, включающий в себя цепную передачу, кинематически связанную с корпусом гидроцилиндра посредством зажима, имеющего плоскую площадку с прорезью, размером, превышающим диаметр звездочек цепной передачи, на одном из звеньев цепи которой перпендикулярно оси движения цепи расположен шип, контактирующий с площадкой посредством прорези (см. RU №2232323, кл. F16J 15/00, опубл. 10.07.2004).

К недостаткам данного стенда можно отнести низкую надежность из-за наличия большого количества узлов и значительные габаритные размеры. Кроме того, использование специальной тензоизмерительной втулки и привода перемещения гидроцилиндра, включающего цепную передачу, кинематически связанную с корпусом гидроцилиндра посредством зажима, создает сложность конструкции стенда.

Известен стенд для испытания торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов (см. RU №2604778, кл. F04B 51/00, G01M 3/04, F04D 29/12, опубл. 10.12.2016), содержащий постамент, силовой корпус, размещенный вертикально на двух опорах вал, втулку-имитатор вала насоса, торцовое уплотнение насоса, электродвигатель, муфту с валом, станину с силовым корпусом, при этом силовой корпус снабжен шахтой, в которой установлены опоры вала, в верхней части силового корпуса и вала установлено щелевое уплотнение, состоящее из выгородки и отражателя, торцовое уплотнение опирается на втулку-имитатор через регулировочное кольцо. Между электродвигателем и валом через регулировочное кольцо размещена гибкая муфта, а силовой корпус установлен на постаменте через систему клиновых шайб.

Известный стенд не подходит для натурных испытаний, кроме того, имеет сложную конструкцию, низкую надежность из-за наличия большого количества узлов и значительные габаритные размеры.

Стенд для испытания гидроцилиндров по патенту RU №2234004 (кл. F15B 19/00, опубл. 10.08.2004) содержит бак, регулируемый гидронасос, предохранительный клапан с манометром, электрогидравлический распределитель, реверсируемый конечными выключателями, штоковое и поршневое нагружающее устройство, измерители утечки рабочей жидкости, гидроцилиндры, соединенные между собой штоками посредством каретки, установленной в направляющих рамы, при этом гидроцилиндры являются испытуемыми, штоковые полости которых посредством штоковых расходомеров присоединены к рабочей секции электрогидравлического распределителя, сливная гидромагистраль которого посредством штокового нагружающего устройства соединена с баком, а поршневые полости испытуемых гидроцилиндров соединены между собой посредством последовательно соединенных поршневых расходомеров и поршневого нагружающего устройства, расположенного между ними, причем к одному из входов поршневого нагружающего устройства подключен подпиточный обратный клапан с помощью дополнительной гидромагистрали, сообщающей поршневые полости испытуемых гидроцилиндров с баком, а рукоятки управления штоковых и поршневых нагружающих устройств посредством кулачковых механизмов кинематически связаны с соответствующими сменными шаблонами - профилями, закрепленными на каретке.

К недостаткам известного устройства можно отнести сложность конструкции, большое количество узлов, необходимость в использовании специальной тензоизмерительной втулки и привода перемещения гидроцилиндра, включающего цепную передачу, кинематически связанную с корпусом гидроцилиндра посредством зажима.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели является стенд для проведения испытаний уплотнений штоков и поршней гидроцилиндров (см. RU №119833, кл. F16J 15/00, G01M 13/00, опубл. 27.08.2012), содержащий силовую раму, гидроцилиндр с двусторонним штоком и поршнем и испытуемые уплотнения, а также электродвигатель, управляемый переключателями. В полости гидроцилиндра установлено устройство для создания давления, выполненное в виде стержня, а различные уровни давления в полостях гидроцилиндра осуществляются подбором профиля сечения стержня.

Известная установка позволяет только величину уплотняемого давления, при этом устройство характеризуется сложной энергозависимой конструкцией, что ограничивает условия его применения.

Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства испытательного стенда несложной конструкции для исследования герметизирующих материалов, пригодного для проведения натурных испытаний в условиях окружающей среды в любое время года.

Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в устройстве испытательного стенда, позволяющего расширить условия для испытательных работ и повысить точность определения уровня герметизирующей способности уплотнений поршня гидроцилиндров.

Для решения поставленной задачи стенд для испытания на герметичность уплотнений, содержащий силовую раму на опорах, устройство для создания давления с испытываемым уплотнителем и устройством для присоединения с внешним насосом, отличается тем, что устройство для создания давления выполнено в виде последовательного зацепления, включающего цилиндрическую пружину сжатия, приваренной на нижней балке рамы внутри гильзы, соединенной через шарнирный блок с гидроцилиндром разборной конструкции с установленным внутри него поршнем с испытываемым уплотнителем, закрепленным на одностороннем штоке, разъемно подвешенным на верхней балке рамы, причем, гидроцилиндр дополнительно снабжен манометром и инструментом для измерения длины хода штока.

Технический результат, получаемый при использовании испытательного стенда, заключается в простоте и модульности устройства, что позволяет проводить испытания как внутри здания, так и в условиях окружающей среды, приближая тем самым испытания к реальным условиям нагружения гидроцилиндров. Кроме того, выполнение нагружающего устройства, имеющего измерительное устройство по длине хода и манометр, позволяет измерить давление в полости гидроцилиндра, а также длину хода штока.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».

Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно проведение испытательных работ ускоренном режиме как внутри помещения, так и круглогодично в условиях воздействия окружающей среды.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фигуре 1 схематически показан общий вид испытательного стенда, на фигуре 2 - вид устройства спереди, на фигурах 3 и 4 - общий вид и вид в разрезе гидроцилиндра, на фигуре 5 - схема установки испытуемых уплотнителей в поршне гидроцилиндра.

Устройство стенда включает в себя силовую раму 1, приваренную из металлических профилей, например, из швеллеров, которая состоит из вертикальных стоек 2 и горизонтальных нижних 3 и верхних 4 балок. К нижней балке 3 приварена гильза 5 для установки в ней пружины сжатия 6, а к верхней балке 4 - кронштейн 13 для подвески гидроцилиндра 7 с манометром 8. Для работы на стенде пружину 6 и гидроцилиндр 7 соединяют через шарнирный блок 9 (см. фиг. 1, 2).

В качестве пружины 6 используют стандартную пружину сжатия цилиндрической формы в соответствии с ГОСТ 18793-80, например, диаметром проволоки 20 мм и с жесткостью одного витка 215,300 Н/мм.

В качестве гидроцилиндра 7 используют стандартный гидроцилиндр с разборной конструкцией, например, типа ГЦ 40.25.160.350.20 с диаметром поршня 40 мм, диаметром штока 25 мм, ходом штока 160 мм, расстоянием по центрам 350 мм (см. https://gik43.ru/gidrocilindr-gc-402516035020, https://arisufa.ru/market/gidrocilindry/sel-hoz-gidrocilindry/gidrocilindr-gc-40-25-160-350-20-shs/).

Для проведения испытаний герметизирующий уплотнитель 10 предварительно устанавливают в поршне 11 гидроцилиндра 7 в соответствии с требованиями ГОСТ 14896-84 (фиг. 3-5). Далее с помощью внешнего подключаемого насоса в верхнюю полость гидроцилиндра 7 подают рабочую жидкость, создавая нагружение на пружину 6. В экспериментальной установке стенда номинальное давление, создаваемое в гидроцилиндре, варьируется от 6,3 до 16,0 МПа, а ход поршня в пределах 160 мм, что соответствует основным параметрам по ГОСТ 6540-68. При этом утечку рабочей жидкости, поступающую через поршневые уплотнения гидроцилиндров, определяют также по изменению длины хода штока, измеряемую, например, посредством измерительного инструмента 12, закрепленного на штоке гидроцилиндра 7 (см. фиг. 2).

Стенд для испытания герметизирующих материалов работает следующим образом.

Методика испытаний герметизирующих материалов основана на рекомендациях ГОСТ 29015-91 «Гидроприводы объемные. Общие методы испытаний». Для испытательных работ испытываемый уплотнительный материал 10 предварительно устанавливают в поршне 11 гидроцилиндра 7 в соответствии с требованиями ГОСТ 14896-84 (фиг. 5). Подготовленный гидроцилиндр 7 устанавливают в раме 1 стенда на кронштейн 13 и соединяют с пружиной 6 через шарнирный блок 9. Подготовленный таким образом стенд размещают на испытательной площадке в зависимости от программы испытаний: в помещении или вне помещения для натурных испытаний. Во время испытаний также фиксируют параметры окружающей среды, например, температуру и влажность воздуха.

Для начала работ полость гидроцилиндра 7 заполняют рабочей жидкостью, например, с помощью внешнего рабочего насоса, подключаемого к гидроцилиндру 7 через патрубки 14 с кранами. Нагружаемый шток гидроцилиндра 7, перемещаясь, сжимает пружину 6, при этом давление в гидросистеме измеряют с помощью манометра 8. По достижению поршнем 11 крайнего нижнего положения подачу рабочей жидкости останавливают путем закрытия распределительного клапана и кранов на патрубках 14. Таким образом, внутреннее давление в гидроцилиндре 7 создается нагнетаемой рабочей жидкостью в верхней полости, выдавливающей поршень 11 со штоком вниз, и пружиной 6, препятствующей усилию штока.

При наличии утечки рабочей жидкости из верхней полости гидроцилиндра 7 в нижнюю полость через уплотнитель 10 шток перемещается обратно вверх. Величину перемещения штока фиксируют при помощи инструмента 12, изменения давления - по манометру 8. По длине хода штока в полости гидроцилиндра рассчитывают также объем утечки масла.

Согласно программы испытаний после замены уплотнителя цикл работы стенда повторяют. По полученным данным определяют свойства испытываемых полимерных материалов.

Успешными считаем уплотнительные материалы, выдержавшие испытания на герметичность, определяемую наличием внутренней утечки рабочей жидкости в гидроцилиндре в нагруженном состоянии. Внутреннюю утечку определяют по изменению высоты штока гидроцилиндра и давлению в гидросистеме в течение установленного временного промежутка.

Для экспериментальных работ использовали образцы для испытания в виде колец круглого сечения из ПТФЭ и композитов на его основе. При этом в качестве рабочей жидкости использовали всесезонное гидравлическое масло ВМГЗ 60 (ТУ 38.101479-00) с температурой застывания не выше минус 60°С, что соответствует 5 классу (обозначение по ГОСТ 17479.9-85), предназначенное для систем гидропривода и гидроуправления машин. Испытания проводились в натурных условиях при постоянном давлении, задаваемом на поршне, при этом одновременно фиксировали изменения высоты штока гидроцилиндра. При температуре воздуха от -50 до +20°С испытания проводили при номинальном давлении 10 МПа.

Предлагаемая полезная модель позволяет значительно упростить конструкцию испытательного стенда, что способствует к снижению затрат на ее изготовление и эксплуатацию, повышают надежность, упрощает эксплуатацию и обслуживание, а возможности испытания в круглогодичном режиме повышают точность получаемых результатов.

Claims (1)

1. Стенд для испытания на герметичность уплотнений, содержащий силовую раму на опорах, устройство для создания давления с испытываемым уплотнителем и устройством для присоединения с внешним насосом, отличающийся тем, что устройство для создания давления выполнено в виде последовательного зацепления, включающего цилиндрическую пружину сжатия, приваренную на нижней балке рамы внутри гильзы, соединенной через шарнирный блок с гидроцилиндром разборной конструкции с установленным внутри него поршнем с испытываемым уплотнителем, закрепленным на одностороннем штоке, разъемно подвешенным на верхней балке рамы, причем гидроцилиндр дополнительно снабжен манометром и инструментом для измерения длины хода штока.