[發明專利]一種橡塑軸封性能監測與加速壽命試驗平臺及試驗方法

有效

• 申請號: 201910221200.2
• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109900468B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張超;陳啟航;王少萍;劉迪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M3/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種橡塑軸封性能監測與加速壽命試驗平臺，其特征在于，包括：電氣控制系統、介質壓力溫度控制系統和性能參數監測系統；

所述的電氣控制系統設置有人機交互界面，用于控制電機、油泵的啟停、調節電機的轉速、控制油液溫度以及實時監控試驗設備的狀態參數；

所述的介質壓力溫度控制系統利用一個液壓回路調控油液的溫度和試驗密封腔的壓力；所述的介質壓力溫度控制系統包括齒輪泵、單向閥、齒輪泵壓力表、安全閥、防爆型加熱機組、第一節流截止閥、第二節流截止閥、第三節流截止閥、蓄能器以及散熱器；其中，齒輪泵為介質循環的泵源，齒輪泵的入口與油箱的出口相連，齒輪泵的出口與單向閥的入口相連；單向閥的出口分三條液壓管路，一路與齒輪泵壓力表相連以顯示當前齒輪泵的出口壓力，一路與安全閥的入口相連，第三條管路與防爆型加熱機組的入口相連；所述的安全閥的出口與油箱相連，正常工作時，安全閥為關閉狀態，當齒輪泵出口壓力達到額定值時，打開安全閥，油液流回油箱，釋放工作管路內的壓力；防爆型加熱機組用于控制油液溫度；防爆型加熱機組的出口分兩條液壓回路，一條與第一節流截止閥的入口相連接，另一條與第二節流截止閥的入口相連接；第二節流截止閥的出口與蓄能器的入口相連接，蓄能器的出口通過液壓回路連接到密封腔進油口；第一節流截止閥的出口連接第三節流截止閥的出口，第三節流截止閥的入口與密封腔出油口相連接；第三節流截止閥的出口和第一節流截止閥的出口相連匯成的一條管路，與散熱器的入口相連，散熱器的出口與油箱相互連接，使得油液重新流回油箱，完成一個完整的閉合液壓回路，繼而進行油液的循環；利用三個節流截止閥和人機交互界面設定橡塑軸封的加速壽命試驗工況，包括：(1)液壓管路凈化；將第二節流截止閥和第三節流截止閥關閉，打開第一節流截止閥，在人機交互界面上啟動泵源，油液沿管路循環，凈化管路；(2)密封腔壓力設定；將第一節流截止閥關閉，打開第二節流截止閥和第三節流截止閥，逐漸減小第三節流截止閥的開關大小，同時觀察人機交互界面顯示的密封腔壓力值，直至調節到設定的密封腔壓力；(3)油液溫度設定；在人機交互界面中輸入指定的油液溫度，實時將密封腔溫度傳感器測得的數值與輸入的油液溫度值進行比較，根據差值大小設定防爆型加熱機組的功率；(4)轉速設定；在人機交互界面輸入為伺服電機指定的轉速；

所述的性能參數監測系統是一個獨立的結構體，包括橡塑軸封測試安裝結構、油液收集盒的儲油槽和升降臺；所述的橡塑軸封測試安裝結構安裝在試驗的金屬導軸與密封腔上，金屬導軸與密封腔之間通過橡塑軸封的上層密封圈和下層密封圈進行密封，其中下層密封圈為試驗產品件；當橡塑軸封性能失效時，油液發生泄漏，滴落到油液收集盒的儲油槽中，升降臺用于控制儲油槽的高度，使得儲油槽靠近橡塑軸封的下層密封圈；

所述的橡塑軸封測試安裝結構，包括：伺服電機、扭矩轉速傳感器、線型溫度傳感器、環狀端蓋、聯軸器以及設置在密封腔內的溫度傳感器和壓力傳感器；所述的伺服電機在最上端，通過第一聯軸器與扭矩轉速傳感器相連接，扭矩轉速傳感器和金屬導軸之間通過第二聯軸器相互連接，試驗密封腔位于扭矩轉速傳感器的下方；所述的線型溫度傳感器的測量端頭粘貼在橡塑軸封的非接觸區域；所述的環狀端蓋用于將下層密封圈固定在密封腔的底部；進行橡塑軸封性能參數檢測時，通過扭矩轉速傳感器測量摩擦扭矩，通過粘貼在橡塑軸封的非接觸區域的線型溫度傳感器測量唇口溫度，通過對儲油槽收集的泄漏量來測量泄漏率，通過將下層密封圈反向安裝后測量的泄漏率作為泵汲率。

2.根據權利要求1所述的試驗平臺，其特征在于，所述的電氣控制系統包括可編程邏輯控制器PLC、變頻器、隔離模塊和觸摸屏；通過PLC中的數字量輸出模塊來控制電氣的啟停，通過PLC中的模擬量輸出模塊控制變頻器來調節電機的轉速；傳感器獲得的電壓電流的模擬量信號通過隔離模塊分別送入模擬量輸出模塊和上位機，模擬量輸出模塊將傳感器測量得到的模擬量信號轉換為實際溫度或電壓值，通過觸摸屏顯示出來；觸摸屏顯示的試驗設備的狀態參數，包括密封腔壓力、油液溫度、摩擦扭矩、電機轉速及唇口溫度。