[发明专利]机械密封端面摩擦扭矩精确测量装置

说明书

技术领域

本技术属于测试技术领域，特别是涉及一种进行机械密封端面摩擦扭矩测量的试验装置。

背景技术

中国专利ZL201510020807.6 公开了一种基于自供电和无线数据传输的机械密封端面摩擦扭矩测量装置，其包括两端同一母线上开设有U形口的轴套、穿过U形口连接在主轴上的传动销、设置在U形开口侧壁与传动销之间的力传感器；主轴穿过轴套，待测端面摩擦扭矩的机械密封穿套在轴套上，动环连接在轴套上，静环固定在密封腔上。该测量装置利用机械密封的动、静环由于端面摩擦产生的扭矩，与主轴通过传动销以及主轴与轴套间的摩擦传递给轴套的扭矩相平衡的原理来设计的。当主轴与轴套间的摩擦可以忽略时，通过测量机械密封试验装置正常运行时传动销侧壁所受的周向力乘以相应力臂得出端面摩擦扭矩。为了减小主轴与轴套之间的摩擦力对端面摩擦扭测量的影响，该测量装置在主轴和轴套间加装了滚珠，使主轴和轴套间的摩擦由原来的滑动摩擦变成了滚动摩擦，极大地改善了测量环境；但是，滚动摩擦系数取决于相互接触物体的材料性质和表面状况，这将导致运行过程中主轴与轴套间的摩擦力大小因表面接触状态变化出现波动、而难以实现端面摩擦扭矩测量的精确测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有类似于静压空气轴承的近零摩擦轴套、能够准确测量机械密封端面摩擦扭矩的机械密封端面摩擦扭矩精确测量装置。

本发明所述的机械密封端面摩擦扭矩精确测量装置，包括两端同一母线上开设有U形口的轴套6、穿过U形口连接在主轴1上的传动销12、设置在U形开口侧壁与传动销之间的力传感器10；主轴穿过轴套6，待测端面摩擦扭矩的机械密封穿套在轴套上，所述的机械密封的动、静环由于端面摩擦产生的扭矩，与主轴1通过传动销12以及主轴与轴套间的摩擦传递给轴套6的扭矩相平衡；当主轴与轴套间的摩擦可以忽略时，这一扭矩由力传感器10测得的周向力和测力点的力臂的乘积决定；在主轴上开有轴向芯孔5，用于向芯孔5内通入压缩气体的供气管路13与芯孔5相连通；穿套轴套处的主轴开有与芯孔相通的径向出气孔9；通过供气管路13进入芯孔5内的压缩气体经径向出气孔9后进入轴套6与主轴1之间的间隙，形成对轴套气浮支撑，减小轴套6与主轴1之间的摩擦力。

本发明的有益效果：由于压缩气体进入轴套6与主轴1之间的间隙，在压缩空气对轴套的顶升作用下，使得轴套浮动穿套在主轴上，显著减小了轴套与主轴之间的摩擦力。这样，通过力传感器10测得的周向力与测力点力臂相乘计算得到扭矩更接近于动、静环由于端面摩擦产生的实际扭矩。

作为对上述的机械密封端面摩擦扭矩精确测量装置的进一步改进，径向出气孔9有两组，分别靠近轴套6的两端处；两组径向出气孔9以轴套6的中间横截面对称。

由于两组径向出气孔9以轴套6的中间横截面对称，使得轴套两端都与主轴之间形成气浮支撑，避免轴套的一端与主轴形成实体接触而影响测量精度。

作为对上述的机械密封端面摩擦扭矩精确测量装置的进一步改进，在轴套6与驱动主轴转动的动力装置之间的主轴上设置有供气双端面机械密封装置2，供气双端面机械密封装置2包括供气密封腔体24、两个与供气动环的两侧端面密封接触的供气静环21、两端与主轴1密封相连的供气动环22；供气密封腔体24与所述供气管路13相连通，供气动环22上开有通气孔25，在安装供气动环22处的主轴上开有与芯孔相通的径向进气孔26；压缩气体通过供气管路13进入供气密封腔体24内，再经通气孔25、径向进气孔26进入芯孔5内。

由于外部的供气管路13通过供气双端面机械密封装置2经主轴上径向进气孔26向芯孔5供气，芯孔5的轴向两端是等径的、密闭的，作用在芯孔5轴向两侧密闭端的轴向力大小相等，方向相反，避免了芯孔内的压缩气体对主轴产生不平衡轴向作用力；同时，供气双端面机械密封装置2既解决了外部静止的供气管路13与旋转的主轴1之间的连接问题，也实现了供气压力下供气双端面机械密封的两个密封面上的端面比压等值，避免了不平衡轴向力的产生，保证了轴承运行的环境。

作为对上述的机械密封端面摩擦扭矩精确测量装置的进一步改进，它还包括信号处理器、无线发射模块、无线接收模块、自供电模块，所测的周向力由信号处理器处理并经无线发射模块传输至无线接收模块；利用主轴或轴套旋转切割磁力线产生的电能通过自供电模块向信号处理器和无线发射模块供电，实现采集扭矩信号的无线数据传输。