机械密封焊接金属波纹管扭转刚度的测定

摘要

机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置，在石油化工、电力、核能等工业部门中使用广泛。机械密封性能主要包括密封特性和摩擦特性。在开发机械密封产品时，机械密封端面摩擦扭矩的测量一直是人们密切关注的问题。使用CMOS图像传感器是最近研究得比较多的方法。为了验证CMOS图像传感器是否能应用于机械密封摩擦扭矩的测量，必须对机械密封焊接金属波纹管扭转刚度进行研究。为此，本文主要开展了如下几个方面的研究工作：
　　 1.综述了国内外对机械密封及焊接金属波纹管的研究历史和现状。
　　 2.根据焊接金属波纹管机械密封的工作原理和特点，对波纹管的材料及波纹管机械密封性能的影响因素及其如何失效进行了分析。详细介绍了端面摩擦扭矩对于机械密封的意义，对用CMOS图像传感器测量摩擦扭矩的可行性进行了研究，即CMOS图像传感器是否可以测量由于受到摩擦扭矩的作用波纹管所产生的微小转角。
　　 3.在对数字图像处理技术和数字图像相关方法的国内外研究现状进行分析的基础上，进一步研究了相关搜索方法和亚像素搜索技术，并且将此方法用于机械密封焊接金属波纹管扭转刚度的测量。
　　 4.对实际的机械密封焊接金属波纹管的刚度进行了实验测定。由于波纹管的扭转刚度比较大，扭转角相对较小，一般的测量方法难以满足测量精度的要求。为此，我们设计了精巧的实验装置，采用CCD及计算机图像处理技术，实时获取实验中加载扭转前后的光点反射图像，利用数字图像处理技术和数字图像相关方法，计算出比较精确的机械密封焊接金属波纹管的扭转刚度。最后以一般的机械密封的摩擦扭矩为参考，计算出偏转角，为可在机械密封中安装CMOS图像传感器进行摩擦扭矩的测量提供了有力的论证。