[发明专利]唇封接触区油膜特性测试装置

说明书

技术领域

本发明属于密封检测技术领域，具体涉及一种唇封接触区油膜特性测试装置。

背景技术

机械设备能否正常运转，性能可否良好发挥，是与密封结构的设计、密封元件密封性能的好坏息息相关的。如果密封失效，那么工作介质或润滑液的泄漏所造成的损失是十分惊人的，既增加机器的摩擦、磨损与功率消耗，缩短机器的工作寿命，也会因泄漏而造成环境的污染，腐蚀设备和工作环境。更严重的还会因此而失火爆炸，引发人身、设备的安全事故。所以，开展对密封技术的研究已是当前技术工作中的重点攻关项目之一。唇型密封圈因其结构简单、紧凑，性能可靠，能够实现一定意义上的“零泄漏”，并且有广泛的适应性，而成为最常用以及最重要的密封件之一。

国内外对唇封理论的研究已有将近50年的历程，从最初的表面张力密封理论到如今的反向泵送机理，研究者最为关注的即是唇封与轴接触区油膜特性导致的密封与润滑机理。因此，监测接触区油膜特性不仅可以验证理论模型以完善唇封性能理论体系，更为重要的是通过接触油膜特性的变化可以为评价密封圈寿命提供理论依据，而唇封寿命的评价是国内外唇封研究尚需解决的问题。因此，对唇封接触区油膜特性的测试装置显得尤为重要。

目前，对唇封接触区油膜特性的监测还缺乏有效的技术手段，因此对于验证理论的正确性还有很多工作未完成。国内对唇封接触区油膜监测的发明专利少之又少，国际上主要采用的测试手段是轴套静止而油腔由电机带动，但是这种方法无法排除由于离心力带来的影响，所以测试的油膜特性并不是真实工况下的油膜特性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种唇封接触区油膜特性测试装置，能够在模拟实际工况下，监测唇封接触区油膜特性和接触区宽度；该装置利用两个相同的密封圈，便于拆装并且可利用电流法得到所受的摩擦扭矩。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种唇封接触区油膜特性测试装置，包括用以固定油腔5的油腔支撑座3，其中油腔5的两端分别装有第一唇封4和第二唇封6，还包括套接在交流电机8输出轴上的有机玻璃轴套7，有机玻璃轴套7在第一唇封4和第二唇封6中与二者紧密接触，固定于高速摄像机1镜头前端的硬杆镜2朝向第一唇封4。

所述交流电机8与变频器相连接以实现0～6000rpm的无极变速。

所述有机玻璃轴套7与油腔5同轴。

所述第一唇封4和第二唇封6结构一致，内径均在50～150mm之间。

与现有技术相比，本发明采用了最小的成本监测唇型密封圈接触的油膜特性和接触区宽度以及密封圈的使用寿命，还可以用于其他形式密封圈的等比性能实验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明油腔结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种唇封接触区油膜特性测试装置，在T型槽平台10上通过螺栓连接安装电机底板9，交流电机8固定在电机底板9上。有机玻璃轴套7套接在交流电机8的电机轴上，并通过圆螺母固定。油腔支撑座3通过螺栓固定在平台10上，螺栓紧固之前利用测试仪器保证交流电机8轴线与油腔支撑座3中心孔的轴线同轴。油腔5通过螺栓固定在支撑座3上，油腔5的两端分别装有第一唇封4和第二唇封6，有机玻璃轴套7在第一唇封4和第二唇封6中与二者紧密接触，固定于高速摄像机1镜头前端的硬杆镜2朝向第一唇封4，通过调整摄像机高度，确定合适的位置进行测试。

图2所示为油腔5的结构，其上的进油口11以及出油口12分别与供油泵的进出口相连通，用来提供实验时的循环油。

本发明的工作原理为：

工作时，交流电机8与变频器连接，通过变频器改变频率实现交流电机0～6000rpm的无极变速；调整硬杆镜2和高速摄像机1，确定合适的位置，利用有机玻璃轴套7良好的透光性，即可测试接触区油膜特性和通过简单的数据处理即可得到接触区宽度；由于使用相同的密封圈，因此利用电流法可确定电机的输出功率，通过简单的数据处理即可得到单个密封圈的摩擦扭矩。

利用该装置通过监测不同时间接触区油膜特性和接触区宽度，直到密封圈失效产生泄露为止，通过建立油膜特性变化趋势可以得到评价密封圈使用寿命的油膜特性理论曲线。

综上所述，利用本发明成功地实现了密封圈工作状态下接触区油膜特性的监测；实现了0～6000rpm无极调速，得到了不同转速下的油膜特性和接触区宽度变化以及摩擦扭矩的变化；通过改变有机玻璃轴套7及油腔5的尺寸，可适应不同内径的唇型密封圈的测试。