[发明专利]一种机械密封环摩擦力测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种机械密封环摩擦力测量装置及测量方法，所述测量装置包括加载和测力模块2、位移测量模块3、转台模块4、控制模块5、框架状的基座1、固定在基座1顶部的支撑板6和固定在基座1中部的工作台7。其摩擦力测量方法采用两种方式：工况状态测量和离线状态测量。该机械密封环摩擦力测量装置采用立式加载测量结构，加载头采用浮动加载结构，避免加载力和运动方向出现偏载的问题，在旋转工况以及不同转角位置，由测力传感器和位移传感器同时测量力和位移，通过控制系统确定力、位移和时间三者之间的关系。采用该专利的优点是可以模拟机械密封环在实际工作过程中的工作状态对动环进行加载和卸载。

技术领域

本发明涉及摩擦力测量技术领域，特别涉及一种机械密封环摩擦力测量装置及测量方法。

背景技术

机械密封环是一种端面密封装置，由静环、动环和弹性元件等组成，静环和动环的端面依靠弹性元件压紧而达到密封效果。因其工作可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率消耗少等特点，在核主泵上得到了广泛的运用。核主泵是核电站中驱动高压、高温和有放射性的冷却剂在蒸汽发生器和堆芯之间循环的核心部件，而机械密封环是保证核主泵稳定、安全和可靠运行的关键零件。动环所受摩擦力是影响核主泵轴机械密封环的密封性能的重要因素，其运动特性的好坏直接决定着机械密封环的密封性和寿命，因此在机械密封环装配前，首先要对密封环摩擦力进行测量。

动环所受摩擦力主要包括弹簧弹力、密封圈摩擦力和运动部件间的接触摩擦力等多重摩擦力影响，其固持方法和测量方式与传统的测量方法不同。目前评价动环所受摩擦力的方法是工人手工按压动环，凭借经验判断动环所受摩擦力是否合适，该方法精度控制稳定性差，效率低，难以完成复杂结构和特殊形状机械密封环的测量要求。

现有的摩擦力试验机主要针对气缸和液压缸等零件在运动过程中所受摩擦力的测量，测量方法是采用拉压力传感器测量运动过程中受到的力，气缸或者液压缸的杆仅直线运动。而对于机械密封环，动环除了在轴向上做精确的直线运动外，还绕其中心轴线旋转，在不同角度所受到的摩擦力也需要测量。现有的摩擦力测量设备无法满足旋转角度变化对摩擦力测量的需求。

因此，一种能够测量机械密封环摩擦力的装置以方法亟待研发。

发明内容

本发明要解决的技术是模拟机械密封环使用工况，即在旋转或者不同转角位置下，测量机械密封环的摩擦力，发明了一种机械密封环摩擦力测量装置及测量方法。该机械密封环摩擦力测量装置采用立式加载测量结构，加载头采用浮动加载结构，避免加载力和运动方向出现偏载的问题，在旋转工况以及不同转角位置，由测力传感器和位移传感器同时测量力和位移，通过控制系统确定力、位移和时间三者之间的关系。

一种机械密封环摩擦力测量装置，其特征是，包括加载和测力模块2、位移测量模块3、转台模块4、控制模块5、框架状的基座1、固定在基座1顶部的支撑板6和固定在基座1中部的工作台7，加载和测力模块2和位移测量模块3分别固定连接在支撑板6上，转台模块4固定于工作台7上，控制模块5固定于基座1的底部；

加载和测力模块2包括伺服电缸8、测力传感器9、浮动接头10和压板11；伺服电缸8固定在支撑板6上，测力传感器9的上端固定连接在伺服电缸8的输出端，浮动接头10的上端固定连接在测力传感器9的下端，压板11固定在浮动接头10的下端，压板11可以在水平面内任意角度摆动；在加载时，静环12固定在压板11底面，伺服电缸8驱动压板11向下移动，可将静环12压在动环24上；浮动接头10的结构可保证静环12和动环24均匀接触，同时保证伺服电缸8输出的加载力方向垂直于接触面，该方案降低了测量位置精度需求，提高了测力传感器9所测量的力值的准确性，此外测力传感器9在测量的直接环节中，避免了设备精度引入的误差。