[發明專利]一種活塞環徑向截面扭轉剛度測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201710783442.1
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107677558B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 盧熙群;羅江龍;董慶兵;趙濱;李彤陽;王乃昆;張亮;呂修頤;何山;焦博文
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N3/22
• 分類號: G01N3/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種活塞環徑向截面扭轉剛度測試裝置，包括：活塞環、基座、壓體、力傳感器、加載把手、調平擺桿、鉛垂、位移測量擺桿、第一位移傳感器和第二位移傳感器；其特征是，基座上有凹槽，基座凹槽內壁為環形斜面，基座凹槽中心有中心立柱，中心立柱與基座固連；所述中心立柱由上至下依次安裝有加載把手、力傳感器和壓體；所述的壓體側面為環形斜面；活塞環安裝于壓體側面與基座凹槽內壁之間，活塞環圓周向截面與中心立柱垂直；

基座頂端安裝有連桿，連桿上安裝調平擺桿、位移測量擺桿；調平擺桿與鉛垂連接；所述第一位移傳感器安裝于位移測量擺桿與壓體上表面之間，并垂直于位移測量擺桿與壓體上表面；所述第二位移傳感器安裝于壓體側面和基座凹槽內壁之間，并垂直于壓體側面和基座凹槽內壁。

2.如權利要求1所述的一種活塞環徑向截面扭轉剛度測試裝置，其特征是，所述基座凹槽內壁上涂有粗糙涂層。

3.如權利要求1或2所述的一種活塞環徑向截面扭轉剛度測試裝置，其特征是，所述加載把手和力傳感器之間有墊片。

4.如權利要求1或2所述的一種活塞環徑向截面扭轉剛度測試裝置，其特征是，所述基座底部有對稱的4個安裝孔。

5.如權利要求3所述的一種活塞環徑向截面扭轉剛度測試裝置，其特征是，所述基座底部有對稱的4個安裝孔。

6.一種利用權利要求1所述裝置的活塞環徑向截面扭轉剛度測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一.安裝活塞環，通過旋轉加載扳手使壓體與活塞環表面接觸；調節第一位移傳感器到垂直于位移測量擺桿與壓體上表面位置，調節第二位移傳感器到垂直于壓體側面和基座凹槽內壁位置；

步驟二.記錄第一位移傳感器示數x₁,記錄第二位移傳感器示數h₀,力傳感器的示數f₁；

步驟三.旋轉加載扳手進行第一次加載，記錄第一位移傳感器示數x₂,力傳感器的示數f₂；

步驟四.旋轉加載扳手進行第二次加載，記錄第一位移傳感器示數x₃,力傳感器的示數f₃；

步驟五.分別計算第一次加載和第二次加載后的活塞環扭角∠a和∠b；

所涉及活塞環扭角∠a和∠b的計算表達式為

式中，p為活塞環周向的高度，q為活塞環截面的寬度；m為第二位移傳感器由于自身尺寸相對于壓體邊界與基座凹槽內壁的補償位移，∠d為中心立柱與第二位移傳感器所在垂線之間的夾角；

步驟六.分別計算第一次加載和第二次加載后的活塞環扭矩M₁和M₂；

所涉及活塞環扭矩M₁和M₂的計算表達式為

式中，∠c為壓體所受環壓力與水平方向所成的夾角；D為活塞環內徑，T0為活塞環間隙；

步驟七.計算活塞環徑向截面扭轉剛度K；

所涉及活塞環徑向截面扭轉剛度K的計算表達式為

步驟八.重復步驟一～步驟七3～5次，再求取活塞環徑向截面扭轉剛度的平均值，最終得到活塞環徑向截面扭轉剛度測試結果。