密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机及试验方法

摘要

本发明提供了一种密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机及试验方法，能够测量出密封圈在高低温环境下模拟实际工况时压力和扭矩经疲劳试验后的变化。其包括工扭转往复加载系统、轴向往复加载系统、和密封圈安装装置；密封圈安装装置，包括安装模具，安装模具包括作动筒和内模具，作动筒为中空结构，作动筒内部设有内模具，作动筒与内模具上表面之间注有泥沙水混合物，作动筒侧面连接泥沙水油排放阀门，被测试密封圈放入内模具和作动筒之间；轴向往复加载系统，能够与被测试密封圈上端面接触，对密封圈的轴向往复加载；扭转往复加载系统，与作动筒连接，带动作动筒旋转，对密封圈施加往复扭转力矩。

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械密封检测，具体涉及一种密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机及试验方法，属于试验机技术领域。

背景技术

工程机械用密封圈，特别是履带密封圈安装在工程机械履带的导向销两边，其性能的好坏直接影响工程机械履带的使用寿命。在实际的工作中，工程机械履带密封圈安装在轴套中，其工作环境极其恶劣，从严寒地区、南北极及赤道附近，温度从-40°C到80°C，雨水、泥浆、沙尘都是工程机械履带密封圈经常接触的介质，对密封圈的要求也极高。因此密封圈性能的好坏直接影响工程机械的使用寿命。

根据密封圈的使用环境特性要求，我们研制开发了密封圈模拟实际工况下高低温压扭耐久试验机。

发明内容

本发明目的是提供了一种密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机及试验方法，在高低温环境下模拟实际工况（介质有泥沙、油污、水）对密封圈压缩和扭转耐久疲劳试验，并且压缩力的施加不对转矩传感器的测试有影响，扭转力矩的施加不对轴向往复压缩传感器的测量有影响，真实测量出密封圈在高低温环境下模拟实际工况时压力和扭矩经疲劳试验后的变化。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机，包括工扭转往复加载系统、轴向往复加载系统、和密封圈安装装置；

密封圈安装装置，包括安装模具，安装模具包括作动筒和内模具，作动筒为中空结构，作动筒内部设有内模具，作动筒与内模具上表面之间注有泥沙水混合物，作动筒侧面连接泥沙水油排放阀门，被测试密封圈放入内模具和作动筒之间；

轴向往复加载系统，能够与被测试密封圈上端面接触，对密封圈的轴向往复加载；

扭转往复加载系统，与作动筒连接，带动作动筒旋转，对密封圈施加往复扭转力矩。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，轴向往复加载系统包括导向直线伺服作动器、负荷传感器、导向组件和压杆，压杆一端连接导向直线伺服作动器，压杆另一端连接压头，压头能够与被测试密封圈上端面接触，导向组件包括导向柱、直线轴承和导向板，导向板上连接负荷传感器且负荷传感器连接导向直线伺服作动器，导向板通过导向杆和轴承做直线运动。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，压杆为中空设计结构，压杆内部用于放置循环水。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，扭转往复加载装置包括伺服电机、减速机、转矩传感器和扭转往复加载组件，伺服电机连接减速机，减速机的输出轴通过联轴器连接转矩传感器，转矩传感器经扭转往复加载组件连接密封圈安装装置。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，扭转往复加载组件包括扭杆、平键和扭转联轴器，联轴器与扭杆通过平键连接，且扭杆连接作动筒，扭杆的下端连接平面推力球轴承。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，其还包括主机机架、工作台、移动横梁和顶板，主机机架上端连接工作台，工作台上方为移动横梁，移动横梁上方为顶板，上顶板和工作台之间通过立柱连接，举升缸的活塞杆与移动横梁连接，移动横梁通过举升缸驱动能够上下移动，扭转往复加载系统位于密封圈安装装置下方并与工作台连接，轴向往复加载系统位于密封圈安装装置上方。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，其还包括横梁锁紧系统，横梁锁紧系统包括锁紧油缸，锁紧油缸安装在移动横梁后侧，且锁紧油缸与举升缸相互垂直。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，其还包括高低温环境试验箱系统，高低温环境试验箱系统包括箱体，箱体底部连接滑轮，滑轮安装在支架导轨上，支架导轨连接工作台上。

所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机优选方案，机架底部设有气弹簧减振器。

一种利用所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机进行试验方法，包括以下步骤：

S1：被测试密封圈放入作动筒和内模具之间，根据实际工况，通过泥沙孔注入泥沙；

S2：作动筒先不与扭杆连接，压头与被测试密封圈的上端面接触，导向直线伺服作动器施加轴向往复载荷，试验过程中，将泥沙水油排放阀门关闭，试验完成，打开泥沙水油排放阀门；

S3：扭杆穿过工作台深入到环境试验箱，与作动筒连接，伺服电机带动上进行正向旋转和反向旋转，对密封圈施加往复扭转力矩；

S4：负荷传感器和转矩传感器分别采集轴向直线往复载荷和往复扭转力矩，实时采集力—扭矩—时间等曲线，并监测、记录各种试验数据，包括轴向力峰值、谷值，扭矩峰值、谷值，不同环境温度下的力值和扭矩，力值和扭矩在不同时间阶段的衰减量。

本发明的优点在于：

在高低温环境下模拟实际工况（介质有泥沙、油污、水）对密封圈压缩和扭转耐久疲劳试验，并且压缩力的施加不对转矩传感器的测试有影响，扭转力矩的施加不对轴向往复压缩传感器的测量有影响，真实测量出密封圈在高低温环境下模拟实际工况时压力和扭矩经疲劳试验后的变化。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例的整体示意图。

图2为本发明实施例的轴向往复加载系统示意图。

图3为本发明实施例的扭转往复加载系统示意图。

图4为本发明实施例的密封圈安装装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1及图4，一种密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机，包括框体结构、工扭转往复加载系统、轴向往复加载系统和密封圈安装装置；

框体结构包括主机机架1、工作台7、移动横梁13和顶板15，主机机架1底部连接空气弹簧减振器24，起到减震、调整水平的作用，主机机架1上端连接工作台7，工作台7上方为移动横梁13，移动横梁13上方为顶板15，上顶板15和工作台7之间通过立柱17连接，举升缸8的活塞杆与移动横梁13连接，移动横梁13通过举升缸8驱动能够上下移动；

密封圈安装装置，包括安装模具，安装模具包括作动筒201、内模具206和封盖207，作动筒201为中空结构具有第一容纳槽和第二容纳槽，第一容纳槽用于放置内模具206，第二容纳槽为锥形结构用于在作动筒201与内模具206上表面之间注入泥沙水混合物203，作动筒201侧面连接泥沙水油排放阀门208，被测试密封圈202放入内模具206和作动筒201之间；

轴向往复加载系统，位于密封圈安装装置上方，能够与被测试密封圈202上端面接触，对密封圈的轴向往复加载；

扭转往复加载系统，位于密封圈安装装置下方并与工作台连接，与作动筒201连接，带动作动筒201旋转，对密封圈施加往复扭转力矩。

参考图2，轴向往复加载系统包括导向直线伺服作动器14、负荷传感器19、导向组件和压杆20，压杆20一端连接导向直线伺服作动器14，压杆20另一端连接压头204，压头204设计为中空结构，具备注油口，压头204能够与被测试密封圈202上端面接触，导向组件包括导向柱10、直线轴承11和导向板12，导向板12上连接负荷传感器19且负荷传感器19连接导向直线伺服作动器14，导向板12通过导向杆10和轴承12做直线运动。导向直线伺服作动器14的活塞杆穿过移动横梁13与负荷传感器19连接，通过导向组件连接压杆20，压杆20直接与压头204连接，对密封圈施加轴向往复载荷。

本实施例中，压杆20为中空设计结构，压杆20内部用于放置循环水25，目的是避免环境试验箱的温度变化对负荷传感器19的输出产生变化，这样会影响测试数据的准确性。因为压杆20为金属材质，具有导热性能。

参考图3，扭转往复加载装置6包括伺服电机2、减速机3、转矩传感器5和扭转往复加载组件，伺服电机2连接减速机3，减速机3的输出轴通过联轴器4连接转矩传感器5，转矩传感器5经扭转往复加载组件连接密封圈安装装置。

本实施例中，扭转往复加载组件包括扭杆602、平键603和扭转联轴器604，联轴器604与扭杆602通过平键603连接，且扭杆602连接作动筒201，扭杆602的下端连接平面推力球轴承601。

本实施例中，还包括横梁锁紧系统，横梁锁紧系统包括锁紧油缸18，锁紧油缸18安装在移动横梁13后侧，且锁紧油缸18与举升缸8相互垂直，举升缸8完成使移动横梁13上下移动完成空间调整，调整完毕锁紧移动横梁，在试验过程中移动横梁不产生轴向攒动。

本实施例中，还包括高低温环境试验箱系统，高低温环境试验箱系统包括箱体，箱体底部连接滑轮，滑轮安装在支架导轨22上，支架导轨22连接工作台7上。如果不需要高低温试验，可将箱体移至试验机主机的后部，不影响常温环境下的试验。

10.一种利用所述密封圈模拟实际工况高低温压扭耐久试验机进行试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：被测试密封圈（202）放入作动筒（201）和内模具（206）之间，根据实际工况，通过泥沙孔注入泥沙；

S2：作动筒（201）先不与扭杆（602）连接，压头（204）与被测试密封圈（202）的上端面接触，导向直线伺服作动器（14）施加轴向往复载荷，试验过程中，将泥沙水油排放阀门（208）关闭，试验完成，打开泥沙水油排放阀门（208）；

S3：扭杆穿过工作台深入到环境试验箱，与作动筒（201）连接，伺服电机（2）带动上进行正向旋转和反向旋转，对密封圈施加往复扭转力矩；

S4：负荷传感器19和转矩传感器5分别采集轴向直线往复载荷和往复扭转力矩，实时采集力—扭矩—时间等曲线，并监测、记录各种试验数据，包括轴向力峰值、谷值，扭矩峰值、谷值，不同环境温度下的力值和扭矩，力值和扭矩在不同时间阶段的衰减量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。