[發(fā)明專利]一種金屬密封應(yīng)力松弛加速的試驗(yàn)裝置及分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610429865.9
• 申請日: 2016-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN106645625B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖傳軍;王劍中;王洪銳;滿滿;邱波;張翼;張婷;王愷;許光;鄭茂琦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京宇航系統(tǒng)工程研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01N33/20
• 分類號(hào): G01N33/20
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本發(fā)明涉及金屬密封應(yīng)力松弛檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種金屬密封應(yīng)力松弛加速的試驗(yàn)裝置及分析方法。該試驗(yàn)裝置中在恒溫箱內(nèi)底面設(shè)有試樣基座，下法蘭通過下階梯軸布置在試樣基座內(nèi)部下端面上；在下法蘭上端面上開有環(huán)形凹槽中設(shè)有金屬密封試樣；在金屬密封試樣上設(shè)有上法蘭，并在上法蘭上端面安裝有與下階梯軸相互對稱的上階梯軸，雙向螺柱穿過恒溫箱，其一端與上階梯軸相固定，其另一端與壓蓋固定連接；壓蓋通過螺桿與安裝有電機(jī)的渦輪蝸桿相連接；并在壓蓋與恒溫箱上表面之間設(shè)有負(fù)荷傳感器。該試驗(yàn)裝置及分析方法，可通過開展較短時(shí)間試驗(yàn)而分析、驗(yàn)證金屬密封長期使用情況下的密封性能，大大縮短了試驗(yàn)周期和成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬密封應(yīng)力松弛檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬密封應(yīng)力松弛加速的試驗(yàn)裝置及分析方法。

背景技術(shù)

金屬密封廣泛應(yīng)用于長期使用、低溫、高溫、高壓、高真空、輻射、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及強(qiáng)腐蝕等工作條件惡劣、密封要求高、其它密封形式難以滿足要求的場合。對于長期(數(shù)十年)服役的金屬密封，隨著使用時(shí)間的延長會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛以及蠕變(高溫)等問題，可能引起密封失效。關(guān)于金屬密封長期使用過程中密封性能的分析與驗(yàn)證問題，目前的理論和試驗(yàn)研究均缺乏有效的解決方案，一方面密封性能的影響因素較多且密封機(jī)理復(fù)雜，沒有相關(guān)成熟理論提供支撐；另一方面缺乏金屬密封應(yīng)力松弛相關(guān)設(shè)備，也鮮有相關(guān)試驗(yàn)開展情況的報(bào)道，其試驗(yàn)技術(shù)亟待發(fā)展。

金屬密封的應(yīng)力松弛是一個(gè)非常緩慢的過程，需連續(xù)開展較長時(shí)間(一般幾年)的應(yīng)力松弛試驗(yàn)才能較準(zhǔn)確地獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。然而，受試驗(yàn)成本、產(chǎn)品研制周期等因素的制約，按常規(guī)方法開展應(yīng)力松弛試驗(yàn)難于滿足研究工作需要。因此，需研究金屬密封應(yīng)力松弛特性的加速等效方法，并開展相應(yīng)較短時(shí)間內(nèi)的試驗(yàn)而說明和驗(yàn)證其長時(shí)期內(nèi)的應(yīng)力松弛特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種金屬密封應(yīng)力松弛加速的試驗(yàn)裝置及分析方法，用于表征金屬密封的加速應(yīng)力松弛特性，并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，以達(dá)到以較短時(shí)間金屬密封的應(yīng)力松弛加速試驗(yàn)，從而分析、評(píng)價(jià)其長期使用情況下密封性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種金屬密封應(yīng)力松弛加速的試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置包括下法蘭、上法蘭、恒溫箱、壓蓋、負(fù)荷傳感器、渦輪蝸桿，其中，在恒溫箱內(nèi)底面設(shè)有試樣基座，下法蘭通過下階梯軸布置在試樣基座內(nèi)部下端面上；在下法蘭上端面上開有環(huán)形凹槽，并在所述環(huán)形凹槽中設(shè)有金屬密封試樣；在金屬密封試樣上設(shè)有與下法蘭結(jié)構(gòu)相似且相互平行的上法蘭，并在上法蘭上端面安裝有與下階梯軸相互對稱的上階梯軸，雙向螺柱穿過恒溫箱，其一端與上階梯軸相固定，其另一端與壓蓋固定連接；壓蓋通過螺桿與安裝有電機(jī)的渦輪蝸桿相連接；并在壓蓋與恒溫箱上表面之間設(shè)有負(fù)荷傳感器。

所述的下法蘭中環(huán)形凹槽的底部設(shè)有高溫應(yīng)變片，其通過位于恒溫箱內(nèi)的高溫電纜連接，并在高溫電纜穿過恒溫箱后，通過普通電纜與應(yīng)力應(yīng)變測試系統(tǒng)相連接，并利用密封膠密封相應(yīng)的導(dǎo)線孔。

所述的恒溫箱包括恒溫箱底座和恒溫箱上蓋，其中，在恒溫箱上蓋中布置有貫穿恒溫箱上蓋的套筒，雙頭螺柱穿過套筒，并固定在上階梯軸和壓蓋之間。

所述的試樣基座為內(nèi)部開有階梯孔的圓柱筒結(jié)構(gòu)，圓盤狀結(jié)構(gòu)的下法蘭通過下階梯軸布置在試樣基座內(nèi)部下端面上。

所述的蝸輪蝸桿中的蝸桿與壓蓋上端面中心的凸起結(jié)構(gòu)相連接，且蝸輪蝸桿及其相連接的電機(jī)安裝在電機(jī)基座上。

所述的恒溫箱上貫穿設(shè)有溫度計(jì)，可實(shí)時(shí)測量顯示恒溫箱內(nèi)的溫度。

一種金屬密封應(yīng)力松弛加速的分析方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟1、采用上述權(quán)利要求所述的金屬密封應(yīng)力松弛加速的試驗(yàn)裝置，設(shè)置恒溫箱內(nèi)的試驗(yàn)溫度，獲得殘余接觸應(yīng)力隨時(shí)間變化的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

步驟2、對步驟1中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定加速特征參數(shù)中金屬密封的特征值，并使應(yīng)力松弛試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有良好的線性相關(guān)性；