低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台制造技术

本发明专利技术公开了一种低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台，测试实验台中，样品腔容纳于真空腔，待测阀门设于样品腔内，阀门包括固定于样品腔内的阀体及相对于阀体相对运动的阀芯，液氮腔位于真空腔内，液氮腔通过液氮管道导入液氮，液氮腔通过热传导方式连接样品腔以降温到预定温度；伺服电机支承于水平台，丝杠滑台支承于水平台，丝杠导轨穿设于丝杠滑台中且经由第一联轴器连接伺服电机，主滑块设于丝杠滑台中且连接丝杠以随丝杠运动，副滑块设于丝杠滑台中且串联主滑块以随动，阀芯连杆连接阀芯，拉压力传感器经由螺栓连接在第三联轴器和第四联轴器之间，使得主滑块和副滑块之间以形成刚性整体，拉压力传感器测量所受到的轴向力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台


[0001]本专利技术属于极端低温条件下阀门运动副摩擦测试
，特别是一种低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台。

技术介绍

[0002]随着我国航天事业的发展，火箭步入了高密度发射阶段，阀门作为火箭发动机的核心部件，保证其正常工作对火箭的成功发射有着重要意义。因此，提升阀门寿命和可靠性将对我国航天事业的发展产生积极的促进作用。氢氧发动机燃料的控制功能是靠阀门内部运动副的相对运动实现的，因此运动副的可靠性设计对氢氧火箭发动机阀门设计至关重要。阀门运动副的卡滞卡死现象是超低温液氢液氧火箭发动机阀门的常见故障，卡滞卡死故障往往是在阀门的运动副动作若干次以后才会发生，不容易被发现，因此卡滞卡死故障是阀门可靠动作的潜在威胁，是火箭发动机可靠工作的“定时炸弹”，防止卡滞卡死是阀门可靠性设计的重要内容之一，构成阀门可靠性设计的最大威胁。特别是在低温环境试验中，阀门更容易发生卡滞卡死故障。因此，研究极端低温对阀门运动副摩擦力的影响具有重要意义。
[0003]在
技术介绍
部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提出一种低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台，可以精确测试不同温度、不同压力下阀门运动副的摩擦力，得到阀芯和阀体的摩擦力
‑
位移之间的关系，并进一步分析其内部的摩擦特性，具有很好的实用价值。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，一种低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台包括：
[0006]水平台，其上表面具有多个阵列分布的螺纹孔；
[0007]低温氛围模块，其可拆卸地支承于所述水平台，所述低温氛围模块包括；
[0008]真空泵，其支承于所述水平台；
[0009]温度控制仪，其支承于所述水平台；
[0010]低温腔支架，其经由螺栓可拆卸连接所述螺纹孔；
[0011]低温腔，其支承于所述低温腔支架，所述低温腔包括；
[0012]真空腔，其设有可开闭的真空腔腔门，所述真空腔经由气嘴连接所述真空泵以形成真空环境；
[0013]样品腔，其容纳于所述真空腔；
[0014]待测阀门，其设于所述样品腔内，阀门包括固定于所述样品腔内的阀体及相对于所述阀体相对运动的阀芯；
[0015]温度测量与控制元件，其设于所述样品腔内以测量温度，温度测量与控制元件连
接且发送温度控制信号至所述温度控制仪；
[0016]液氮腔，其连通所述真空腔，所述液氮腔通过液氮管道导入液氮，所述液氮腔通过热传导方式连接所述样品腔以降温到预定温度；
[0017]运动模组，其包括；
[0018]伺服电机，其支承于所述水平台；
[0019]丝杠滑台，其支承于所述水平台；
[0020]丝杠导轨，其穿设于所述丝杠滑台中且经由第一联轴器连接所述伺服电机；
[0021]主滑块，其设于所述丝杠滑台中且连接所述丝杠以随所述丝杠运动；
[0022]副滑块，其设于所述丝杠滑台中且串联所述主滑块以随动；
[0023]摩擦力测试模组，其包括；
[0024]阀芯连杆，其连接所述阀芯；
[0025]第一连接面板，其固定于所述主滑块；
[0026]第二连接面板，其固定于所述副滑块；
[0027]第二联轴器，其固定于所述第二连接面板，所述第二联轴器分别连接所述阀芯连杆和副滑块；
[0028]第三联轴器，其固定于所述第二连接面板；
[0029]第四联轴器，其固定于所述第一连接面板且对齐所述第三联轴器；
[0030]拉压力传感器，其经由螺栓连接在所述第三联轴器和第四联轴器之间，使得主滑块和副滑块之间以形成刚性整体，拉压力传感器测量所受到的轴向力。
[0031]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，测试实验台还包括连通样品腔的高压气体模块，其包括；
[0032]氮气瓶，其纳于气瓶储存柜中；
[0033]增压系统，其连接所述氮气瓶，所述增压系统包括增压泵；
[0034]稳压系统，其包括减压阀以输出0
‑
20MPa的压力。
[0035]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，测试实验台还包括连接所述拉压力传感器和伺服电机的计算机以生成阀芯同阀体之间的摩擦力曲线。
[0036]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，运动模组包括用于控制伺服电机的驱动控制和检测主滑块位置的光栅尺，所述主滑块装有丝杠螺母，由伺服电机直接驱动丝杠带动主滑块运动，副滑块通过所述第三联轴器、第四联轴器和拉压力传感器与主滑块串联随动。
[0037]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，所述真空腔腔门内设有隔热板和O圈密封。
[0038]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，所述丝杠滑台通过螺栓连接的方式固定在水平台上且和低温腔在同一轴线上。
[0039]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，所述阀门为低温工况下使用的特种阀门。
[0040]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，所述预定温度为
‑
160℃。
[0041]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，所述阀芯连杆设有用于螺栓紧固方式连接阀芯的法兰盘且阀芯连杆保持水平。
[0042]所述的低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台中，样品腔两侧设有样品腔腔门，样品腔腔门上装有铟丝密封圈。
[0043]和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过高压气体模块为阀门提供压力载荷，通过增压系统和稳压系统可以稳定输出0
‑
20MPa的压力，模拟阀门服役工况下的驱动气体压力；通过液氮容器为低温腔里的液氮腔里通入液氮，通过热传导的方式给样品腔降温，可以制造
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160℃
‑
室温的工作环境，实现极端低温环境下的摩擦力测试；通过使用真空泵将真空腔内空气抽出，再通入液氮作为冷媒，从而降低样品腔温度，这样的设计区别于传统的液氮直接对工作区域进行降温的方式，使得试验部件处在干燥的低温氛围中，避免了水汽凝结从而对摩擦测试结果产生影响。采用了双滑块丝杠滑台结构，主滑块由伺服电机直接驱动，副滑块通过联轴器和力传感器与主滑块串联进行随动，可以实现控制滑块移动的同时精确测量轴上力的大小；阀芯连杆和副滑块的联轴器采用法兰和螺栓连接，主、副滑块之间采用联轴器和拉压力传感器成一个刚性整体，并使得传感器同阀芯轴线重合，可以精确测量阀门运动副所受到的摩擦力大小。
附图说明
[0044]通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本专利技术各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温下阀门运动副摩擦力的测试实验台，其包括，水平台，其上表面具有多个阵列分布的螺纹孔；低温氛围模块，其可拆卸地支承于所述水平台，所述低温氛围模块包括；真空泵，其支承于所述水平台；温度控制仪，其支承于所述水平台；低温腔支架，其经由螺栓可拆卸连接所述螺纹孔；低温腔，其支承于所述低温腔支架，所述低温腔包括；真空腔，其设有可开闭的真空腔腔门，所述真空腔经由气嘴连接所述真空泵以形成真空环境；样品腔，其容纳于所述真空腔；待测阀门，其设于所述样品腔内，阀门包括固定于所述样品腔内的阀体及相对于所述阀体相对运动的阀芯；温度测量与控制元件，其设于所述样品腔内以测量温度，温度测量与控制元件连接且发送温度控制信号至所述温度控制仪；液氮腔，其位于所述真空腔内，所述液氮腔通过液氮管道导入液氮，所述液氮腔通过热传导方式连接所述样品腔以降温到预定温度；运动模组，其包括；伺服电机，其支承于所述水平台；丝杠滑台，其支承于所述水平台；丝杠导轨，其穿设于所述丝杠滑台中且经由第一联轴器连接所述伺服电机；主滑块，其设于所述丝杠滑台中且连接所述丝杠以随所述丝杠运动；副滑块，其设于所述丝杠滑台中且串联所述主滑块以随动；摩擦力测试模组，其包括；阀芯连杆，其连接所述阀芯；第一连接面板，其固定于所述主滑块；第二连接面板，其固定于所述副滑块；第二联轴器，其固定于所述第二连接面板，所述第二联轴器分别连接所述阀芯连杆和副滑块；第三联轴器，其固定于所述第二连接面板；第四联轴器，其固定于所述第一连接面板且对齐所述第三联轴器；拉压力传感器，其经由螺栓连接在所述第三联轴器和第四联轴器之间，使得主滑块和副滑块之间以形成刚性整体，拉压力传感器测量所受到的轴向力。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雷，李小明，赵双龙，陈维宇，辛少杉，袁波，胡徐洋，王淼，唐甲锋，姚期，郭艳婕，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：