一种超高压往复水液压密封综合实验台及摩擦力测量方法技术

本发明专利技术公开了一种超高压往复水液压密封综合实验台及摩擦力测量方法，属于橡胶往复密封技术领域。实验台主要包括驱动机构、应力传感器、柱塞、偏载轴、实验阀块和液压动力源，驱动机构控制柱塞在实验阀块中往复运动，应力传感器采集柱塞运动的阻力信号，偏载轴可通过实验阀块上的调节螺钉调节偏心量；实验阀块主要包括主阀体、辅阀体、端盖、阀套、测试密封件等，主阀体上设有流道和压力输入口，测试密封件安装在阀套上。本发明专利技术能够测量单个密封件的内外行程摩擦力、双边受压密封件的摩擦力、不同偏心量下柱塞杆双边受压往复密封件泄漏率以及超高压间隙密封的泄漏率，为往复水液压密封综合性能研究提供了实验基础。合性能研究提供了实验基础。合性能研究提供了实验基础。

【技术实现步骤摘要】
一种超高压往复水液压密封综合实验台及摩擦力测量方法


[0001]本专利技术属于橡胶往复密封
，更具体地，涉及一种超高压往复水液压密封综合实验台及摩擦力测量方法。

技术介绍

[0002]深海装备是实现海洋资源探测、开发和利用的基础，是维护国家海洋权益和海洋国土完整的关键技术装备，是实现我国海洋强国战略的重大部署。全海水侵入、腐蚀以及深海的超高压环境为深海装备的研制工作带来了极大的挑战。往复密封技术起着隔离外界海水环境和系统内部工作环境的关键作用，是保障深海装备工作正常、作业可靠的关键基础技术。
[0003]往复密封技术涉及机械、材料、摩擦、润滑等多学科领域，难以仅仅通过建立数学模型的形式评估往复密封性能，需要结合试验研究相互验证。超高压的密封环境造成橡胶密封件严重变形，往复水液压密封润滑膜形成困难，界面密封机理复杂程度急剧上升，往复密封的摩擦力、磨损和寿命更难以量化计算。深海超高压的水润滑环境极为复杂，很少有相关的往复密封理论及试验研究，同时，目前现有的往复密封实验测试设备也不能满足深海超高压和水润滑特性的要求。
[0004]因此，面向深海装备的重大需求、超高压往复水液压密封技术突破和往复密封性能试验研究的需要，本领域中亟需设计一种匹配全海深压力工况的往复水液压密封性能测试的综合实验台。

技术实现思路

[0005]针对现有技术无法满足超高压、水润滑的往复密封性能测试的需求，本专利技术提供了一种超高压往复水液压密封综合实验台及摩擦力测量方法，匹配全海深压力密封工况，能够测量单个密封圈的内、外行程摩擦力，双边受压密封圈的往复摩擦力，不同偏心量下柱塞杆双边受压往复密封件泄漏率，同时具备测量往复密封件磨损和寿命、超高压间隙密封泄漏率的功能。
[0006]为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种超高压往复水液压密封综合实验台，包括驱动机构、应力传感器、柱塞和实验阀块，其中：
[0007]所述实验阀块包括主阀体、第一压力口、第一阀套、第二压力口、第二阀套、隔离垫片和柱塞套；
[0008]所述第一压力口和第二压力口加工在主阀体上，且所述第一压力口的流道与隔离垫片内部的流道对应，所述第二压力口的流道贯通至第二阀套；
[0009]所述第一阀套、隔离垫片、第二阀套由上至下依次装入主阀体且压紧；所述第一阀套、第二阀套与隔离垫片接触的一端开设有凹槽，两个凹槽分别用于嵌入第一测试密封件和第二测试密封件；所述第二阀套的另一端与所述柱塞套的一端接触；
[0010]所述柱塞贯穿第一阀套、隔离垫片、第二阀套和柱塞套；
[0011]所述驱动机构用于控制所述柱塞在所述实验阀块中往复运动；所述应力传感器用于采集柱塞运动的阻力信号。
[0012]进一步地，所述实验台还包括：通过球铰连接的关节轴承球头和关节轴承端头，所述关节轴承球头连接所述驱动机构，所述关节轴承端头连接所述应力传感器。
[0013]进一步地，所述实验台还包括：浮动连接螺钉和浮动连接螺母，所述浮动连接螺钉与所述应力传感器连接；所述浮动连接螺钉和浮动连接螺母连接，形成的内部空腔用于与所述柱塞连接。
[0014]进一步地，所述实验阀块还包括：辅阀体、哈量千分表、偏载轴和调节螺钉；
[0015]所述辅阀体与所述柱塞套的另一端接触；所述偏载轴安装在所述柱塞底部，且所述偏载轴贯穿所述辅阀体；
[0016]所述调节螺钉和所述哈量千分表位于所述偏载轴的两侧，且均与所述辅阀体连接并与偏载轴接触，通过哈量千分表读数改变调节螺钉拧入长度，从而调节所述柱塞的偏心量。
[0017]进一步地，所述柱塞与柱塞套为间隙配合，所述第一阀套、第二阀套和主阀体之间均为间隙配合，所述柱塞套和辅阀体为间隙配合。
[0018]进一步地，所述第一阀套和第二阀套不与隔离垫片接触的一端加工有十字矩形槽，形成流道。
[0019]进一步地，所述隔离垫片内部加工有十字流道，使所述隔离垫片的外环面和内环面相通，所述十字流道与所述第一压力口的流道对应。
[0020]进一步地，所述实验台还包括：与所述第一压力口或第二压力口连接的海水泵，用于提供高压海水。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种基于第一方面所述的超高压往复水液压密封综合实验台的密封件往复密封摩擦力测量方法，所述方法包括：
[0022]在实验阀块中安装所述第一测试密封件，向所述第二压力口提供高压海水，并封住第一压力口，通过驱动机构使柱塞按设定速度、位移与时间参数进行往复运动，通过应力传感器测得的摩擦力即为密封件单边受压的摩擦力。
[0023]进一步地，所述方法还包括：
[0024]在实验阀块中安装所述第一测试密封件和第二测试密封件，向所述第一压力口和所述第二压力口提供高压海水，通过驱动机构使柱塞按所述设定速度、位移与时间参数进行往复运动，通过应力传感器测得摩擦力，并将测得的摩擦力减去相同参数下密封件单边受压的摩擦力，即得到密封件双边受压的摩擦力。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0026]1.针对超高压和往复水液压密封的工作环境，创新性地提出了采用柱塞与柱塞套精密间隙密封的方式实现对系统内部压力的密封，避免了添加额外密封圈对往复摩擦力的测量带来不确定因素，同时水的粘度很低，使得间隙密封对摩擦力测量产生的轴向阻力很小，对比测试摩擦力完全可忽略。
[0027]2.针对柱塞在实验阀块中往复运动的径向力会导致额外摩擦阻力的问题，本专利技术创新性地提出了浮动式连接和间隙调控的方法，实现了柱塞与柱塞套之间形成自对中式间隙配合，使得柱塞在实际运动时的径向力仅为测试密封件的径向抱紧力。
[0028]3.本专利技术提出的往复密封实验台可将海水泵出口同时接主阀体的第一压力口和第二压力口，通过哈量千分表读数改变调节螺钉拧入长度，从而调节柱塞偏心量，进而对不同偏心量下柱塞杆双边受压往复密封件泄漏率进行测量。
[0029]4.本专利技术提出的往复密封实验台可将海水泵出口接阀块第二压力口，仅安装第一测试密封件并利用螺堵封住第一压力口，液压系统通过溢流阀进行调压，通过工控一体机驱动电动缸使柱塞按设定速度、位移与时间参数进行往复运动即可测量单边受压密封件的往复摩擦力，同时可以进行单边受压往复密封件磨损和寿命的测量。
[0030]5.本专利技术提出的往复密封实验台可将海水泵出口同时接第一压力口和第二压力口，并安装第一测试密封件和第二测试密封件，液压系统通过溢流阀进行调压，驱动电动缸使柱塞进行往复运动，并将测得的阻力值减去单边受压测试的阻力值，便得到密封件双边受压的往复密封摩擦力。
[0031]6.本专利技术提出的往复密封实验台设计了在辅阀体上的环形凸台与通孔，通过控制柱塞在柱塞套中的相对位置，来调节超高压间隙密封的密封区域长度，同时记录辅阀体处通过柱塞套的泄漏量，可测量柱塞与柱塞套超高压间隙密封的泄漏量。
[0032]7.本专利技术提出的往复密封实验台仅通过修改所述阀套的环形槽尺寸和内孔尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高压往复水液压密封综合实验台，其特征在于，包括驱动机构(100)、应力传感器(205)、柱塞(209)和实验阀块，其中：所述实验阀块包括主阀体(316)、第一压力口(322)、第一阀套(325)、第二压力口(301)、第二阀套(319)、隔离垫片(321)和柱塞套(314)；所述第一压力口(322)和第二压力口(301)加工在主阀体(316)上，且所述第一压力口(322)的流道与隔离垫片(321)内部的流道对应，所述第二压力口(301)的流道贯通至第二阀套(319)；所述第一阀套(325)、隔离垫片(321)、第二阀套(319)由上至下依次装入主阀体(316)且压紧；所述第一阀套(325)、第二阀套(319)与隔离垫片(321)接触的一端开设有凹槽，两个凹槽分别用于嵌入第一测试密封件(324)和第二测试密封件(320)；所述第二阀套(319)的另一端与所述柱塞套(314)的一端接触；所述柱塞(209)贯穿第一阀套(325)、隔离垫片(321)、第二阀套(319)和柱塞套(314)；所述驱动机构(100)用于控制所述柱塞(209)在所述实验阀块中往复运动；所述应力传感器(205)用于采集柱塞(209)运动的阻力信号。2.根据权利要求1所述的一种超高压往复水液压密封综合实验台，其特征在于，还包括：通过球铰连接的关节轴承球头(203)和关节轴承端头(204)，所述关节轴承球头(203)连接所述驱动机构(100)，所述关节轴承端头(204)连接所述应力传感器(205)。3.根据权利要求1所述的一种超高压往复水液压密封综合实验台，其特征在于，还包括：浮动连接螺钉(207)和浮动连接螺母(208)，所述浮动连接螺钉(207)与所述应力传感器(205)连接；所述浮动连接螺钉(207)和浮动连接螺母(208)连接，形成的内部空腔用于与所述柱塞(209)连接。4.根据权利要求1所述的一种超高压往复水液压密封综合实验台，其特征在于，所述实验阀块还包括：辅阀体(310)、哈量千分表(309)、偏载轴(311)和调节螺钉(312)；所述辅阀体(310)与所述柱塞套(314)的另一端接触；所述偏载轴(311)安装在所述柱塞(209)底部，且所述偏载轴(311)贯穿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德发，高川琦，马云祥，张鹤鸣，刘涵辉，王于健，付剑宇，胡锡广，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：