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一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺的制作方法
【專利摘要】一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，包括變頻電機(jī)，變頻電機(jī)輸出軸通過深溝球軸承和曲柄連桿連接，曲柄連桿通過力傳感器和滑塊連接，滑塊套在軸上，滑塊和軸之間設(shè)有第二被測密封，軸固定在支撐軸上，支撐軸安裝在支架上，滑塊通過第一被測密封和端蓋連接，端蓋固定連接在支架上，位移傳感器固定在底板上，聲發(fā)射傳感器緊貼著第一被測密封、第二被測密封的密封圈運(yùn)動表面，本發(fā)明模擬副密封軸向的實(shí)際運(yùn)動，獲得副密封在某種工況下完整動態(tài)特性參數(shù)；改變過盈量下測試副密封的動態(tài)特性參數(shù)，能夠研究在不同的介質(zhì)壓力、不同的運(yùn)動頻率下動態(tài)特性參數(shù)變化規(guī)律；同時能夠?qū)崿F(xiàn)多種密封軸徑的副密封動態(tài)特性的測量。
【專利說明】一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械密封【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫、高壓、高速的工況下，非接觸式機(jī)械密封能通過流體靜壓或動壓效應(yīng)實(shí)現(xiàn)密封環(huán)的微小磨損，因此被廣泛應(yīng)用于各種流體機(jī)械和設(shè)備中。其結(jié)構(gòu)中，安裝在補(bǔ)償環(huán)處的密封圈是關(guān)鍵部件，被稱為副密封，通常采用O形圈、彈簧加載密封圈。副密封和補(bǔ)償環(huán)之間的作用力及相對運(yùn)動是影響補(bǔ)償環(huán)追隨非補(bǔ)償環(huán)的主要因素。
[0003]副密封與補(bǔ)償環(huán)之間的運(yùn)動，按照其在軸向的移動距離分為兩種表現(xiàn)形式:一種是依靠自身的彈性變形適應(yīng)補(bǔ)償環(huán)的整體運(yùn)動，一種是和軸之間的滑動。前者，副密封靠自身的彈性變形適應(yīng)很小的運(yùn)動行程，一般為幾微米，運(yùn)動頻率和補(bǔ)償環(huán)的轉(zhuǎn)動頻率一致；后者，副密封和軸之間發(fā)生滑動，補(bǔ)償環(huán)軸向運(yùn)動距離較大。因此，研究副密封的動態(tài)特性就是研究副密封彈性變形時的剛度和阻尼模型以及滑動時的摩擦力。
[0004]目前，主要通過實(shí)驗(yàn)的方式得到副密封的剛度和阻尼參數(shù)以及摩擦力數(shù)據(jù)。測量副密封的剛度和阻尼參數(shù)，通常采用基座激振質(zhì)量共振法，具體方案為:給基座輸入一個正弦的位移信號測量質(zhì)量塊的位移響應(yīng)，然后換算為副密封的剛度和阻尼參數(shù)；測量副密封圈的摩擦力，采用測量副密封在軸向滑動時的軸向力間接得到。
[0005]然而，上述任何一種測量方式都無法兼顧副密封在軸向的全部運(yùn)動方式，不能得到完整的動態(tài)特性；另一方面，測量剛度和阻尼參數(shù)時，還無法實(shí)現(xiàn)高壓下的動態(tài)參數(shù)測量；再則由于激振器功率的限制，所測頻率寬度有限；同時，采用基座激振質(zhì)量共振法，給定一個位移輸入，測量質(zhì)量塊的響應(yīng)，不能保證副密封在此工況下相對于質(zhì)量塊沒有發(fā)生滑動，因此得到的剛度和阻尼數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，能夠獲得副密封在某種工況下完整動態(tài)特性參數(shù)，同時能夠?qū)崿F(xiàn)多種密封軸徑的副密封動態(tài)特性的測量。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，包括變頻電機(jī)7，變頻電機(jī)7通過凸緣定位安裝在電機(jī)支架4上，電機(jī)支架4通過定位件3安裝在底板2上，變頻電機(jī)7、電機(jī)支架4、定位件3、底板2構(gòu)成了驅(qū)動機(jī)構(gòu)；外花鍵6安裝在變頻電機(jī)7輸出軸上，外花鍵6與內(nèi)花鍵5嚙合，內(nèi)花鍵5與深溝球軸承19連接，深溝球軸承19和曲柄連桿8的一端連接組成了轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大的曲柄結(jié)構(gòu)；曲柄連桿8的另一端通過力傳感器9和滑塊12的一端連接，滑塊12套在軸13上，滑塊12和軸13之間設(shè)有第二被測密封18，軸13固定在支撐軸16上，支撐軸16安裝在支架15上，滑塊12另一端通過第一被測密封17和端蓋14連接，端蓋14固定連接在支架15上，滑塊12、軸13、端蓋14、支架15、支撐軸16構(gòu)成滑塊機(jī)構(gòu)；力傳感器9用于測量副密封軸向摩擦力，位移傳感器10固定在底板2上間接測量副密封的軸向位移，聲發(fā)射傳感器11緊貼著第一被測密封17、第二被測密封18的密封圈運(yùn)動表面，力傳感器9、位移傳感器10、聲發(fā)射傳感器11三者構(gòu)成測試機(jī)構(gòu)。
[0009]所述的第一被測密封17、第二被測密封18的密封直徑相同。
[0010]所述的安裝在滑塊12上的第一被測密封17、第二被測密封18，相對于軸13完成周期性的往復(fù)運(yùn)動，運(yùn)動的頻率5?25Hz可調(diào)，運(yùn)動的幅值O?2mm可調(diào)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):模擬副密封軸向的實(shí)際運(yùn)動，獲得副密封在某種工況下完整動態(tài)特性參數(shù)；改變過盈量下測試副密封的動態(tài)特性參數(shù)，能夠研究在不同的介質(zhì)壓力、不同的運(yùn)動頻率下動態(tài)特性參數(shù)變化規(guī)律；同時能夠?qū)崿F(xiàn)多種密封軸徑的副密封動態(tài)特性的測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中滑塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0015]參照圖1和圖2，一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，包括變頻電機(jī)7，變頻電機(jī)7通過凸緣定位安裝在電機(jī)支架4上，電機(jī)支架4通過定位件3安裝在底板2上，變頻電機(jī)7、電機(jī)支架4、定位件3、底板2構(gòu)成了驅(qū)動機(jī)構(gòu)；外花鍵6安裝在變頻電機(jī)7輸出軸上，外花鍵6與內(nèi)花鍵5嚙合，內(nèi)花鍵5與深溝球軸承19連接，深溝球軸承19和曲柄連桿8的一端連接組成了轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大的曲柄結(jié)構(gòu)；曲柄連桿8的另一端通過力傳感器9和滑塊12的一端連接，滑塊12套在軸13上，滑塊12和軸13之間設(shè)有第二被測密封18，軸13通過螺釘固定在支撐軸16上，支撐軸16安裝在支架15上，滑塊12另一端通過第一被測密封17和端蓋14連接，端蓋14固定連接在支架15上，滑塊12、軸13、端蓋14、支架15、支撐軸16構(gòu)成滑塊機(jī)構(gòu)；力傳感器9用于測量副密封軸向摩擦力，位移傳感器10固定在底板2上間接測量副密封的軸向位移，聲發(fā)射傳感器11緊貼著第一被測密封17、第二被測密封18的密封圈運(yùn)動表面，力傳感器9、位移傳感器10、聲發(fā)射傳感器11三者構(gòu)成測試機(jī)構(gòu)。
[0016]所述的第一被測密封17、第二被測密封18的密封直徑相同。
[0017]所述的安裝在滑塊12上的第一被測密封17、第二被測密封18，相對于軸13完成周期性的往復(fù)運(yùn)動，運(yùn)動的頻率5?25Hz可調(diào)，運(yùn)動的幅值O?2mm可調(diào)。
[0018]本發(fā)明的工作原理為:
[0019]變頻電機(jī)7將圓周運(yùn)動通過曲柄機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為滑塊12的直線運(yùn)動；力傳感器9測量副密封的摩擦力，位移傳感器10記錄副密封的位移；從聲發(fā)射傳感器的信號特征參數(shù)鑒別副密封不同摩擦狀態(tài)；再分別進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的提取。
[0020]其中，曲柄結(jié)構(gòu)中的兩個花鍵采用偏心設(shè)計(jì)，通過改變內(nèi)花鍵5和外花鍵6于不同的齒嚙合實(shí)現(xiàn)曲柄連桿8的桿長可調(diào)，并且兩個花鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了任一次調(diào)節(jié)都能滿足機(jī)構(gòu)慣性力的部分平衡；密封腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證安裝在滑塊12上的第一被測密封圈17與第二被測密封圈18密封直徑一致，使得滑塊12在往復(fù)運(yùn)動時，密封腔的體積保持不變，密封腔內(nèi)的壓力幾乎不發(fā)生波動，提高了測量精度；同時兩個被測密封圈在運(yùn)動過程中，變形一致，提高了測量精度。
[0021]彈性變形時，副密封發(fā)生內(nèi)摩擦；滑動時，副密封與測試軸發(fā)生摩擦。用聲發(fā)射傳感器11采集兩種狀態(tài)下的應(yīng)力波，則應(yīng)力波的聲發(fā)射特征參數(shù)會完全不同，以此鑒別出兩者的界限。最后，分別提取剛度和阻尼模型以及摩擦力模型得到完整的動態(tài)特性參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，包括變頻電機(jī)(7)，其特征在于:變頻電機(jī)(7)通過凸緣定位安裝在電機(jī)支架(4)上，電機(jī)支架(4)通過定位件(3)安裝在底板(2)上，變頻電機(jī)(7 )、電機(jī)支架(4 )、定位件(3 )、底板(2 )構(gòu)成了驅(qū)動機(jī)構(gòu)；外花鍵(6 )安裝在變頻電機(jī)(7)輸出軸上，外花鍵(6)與內(nèi)花鍵(5)嚙合，內(nèi)花鍵(5)與深溝球軸承(19)連接，深溝球軸承(19)和曲柄連桿(8)的一端連接組成了轉(zhuǎn)動副擴(kuò)大的曲柄結(jié)構(gòu)；曲柄連桿(8)的另一端通過力傳感器(9)和滑塊(12)的一端連接，滑塊(12)套在軸(13)上，滑塊(12)和軸(13 )之間設(shè)有第二被測密封(18 )，軸(13 )固定在支撐軸(16 )上，支撐軸(16 )安裝在支架(15)上，滑塊(12)另一端通過第一被測密封(17)和端蓋(14)連接，端蓋(14)固定連接在支架(15)上，滑塊(12)、軸(13)、端蓋(14)、支架(15)、支撐軸(16)構(gòu)成滑塊機(jī)構(gòu)；力傳感器(9)用于測量副密封軸向摩擦力，位移傳感器(10)固定在底板(2)上間接測量副密封的軸向位移，聲發(fā)射傳感器(11)緊貼著第一被測密封(17)、第二被測密封(18)的密封圈運(yùn)動表面，力傳感器(9)、位移傳感器(10)、聲發(fā)射傳感器(11)三者構(gòu)成測試機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，其特征在于:所述的第一被測密封(17 )、第二被測密封(18 )的密封直徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微動往復(fù)密封動態(tài)特性實(shí)驗(yàn)臺，其特征在于:所述的安裝在滑塊(12)上的第一被測密封(17)、第二被測密封(18)，相對于軸(13)完成周期性的往復(fù)運(yùn)動，運(yùn)動的頻率5?25Hz可調(diào),運(yùn)動的幅值O?2mm可調(diào)。
【文檔編號】G01M3/00GK103837303SQ201410112460
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】李坤, 賈曉紅, 索雙富, 迪力夏提·艾海提 申請人:清華大學(xué)