[发明专利]一种压强作用下密封圈动摩擦力的测量装置

说明书

一种压强作用下密封圈动摩擦力的测量装置，包括工作台、支撑架、压力腔体、进气转接件、阀杆、堵盖、法兰端盖、第一被测密封、第二被测密封、挡环、转接杆、拉压力传感器、定向支撑台、双头螺柱、直线步进电机、支架，通过直线运动机构产生直线往复运动，改变压力腔体结构内压强，研究密封圈在该工作环境范围内的动摩擦特性，弥补精密气体控制阀摩擦特性实验研究的不足。

技术领域

本发明涉及一种压强作用下密封圈动摩擦力的测量装置，属于机械密封技术领域。

背景技术

机械密封是气体阀门的核心部件，常用的密封件为弹性非金属材料，其摩擦力存在明显的非线性特征。在对气体流量随控或流量控制精度要求较高的阀门控制中，阀杆受到的摩擦负载是控制回路必须要考虑的因素，直接影响到阀门定位控制动作性能。气体阀门中运动的阀杆受到气体的气动压力、摩擦力及驱动力，密封圈在单侧气体压力的作用下，往复运动过程中其受到的力作用状态并不相同，导致阀杆在往复运动过程中受到的摩擦力差异较大。密封圈的最大静摩擦力既启动摩擦力较大，有研究表明是滑动摩擦力的3～4倍；同时在运动转向阶段摩擦滞后现象明显，密封圈的弹性摩擦有明显的阶段性特征。动密封结构摩擦特性的研究可以在很大程度上明确阀门的非线性摩擦负载阶段性特征，为阀门控制提供重要参考。

国内外关于运动机构及其动密封结构的摩擦现象已有大量研究，但多数应用环境并不适用于气体阀门高压和高速的实际工作环境，随气体压强、阀杆运动速度的变化，密封结构的摩擦特性也发生改变，密封结构的摩擦力特性试验数据缺乏，相关的理论和工程经验仅有参考价值，因此，研究在不同压强作用下，高速运动的阀杆密封结构动摩擦特性可以提供阀杆轴向较精确的力-位移特性，为建立更准确的摩擦模型提供试验数据，为精密气体控制阀获得更准确的控制性能提供参考与基础数据。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，密封结构的摩擦力特性试验数据匮乏的问题，提出了一种压强作用下密封圈动摩擦力的测量装置。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种压强作用下密封圈动摩擦力的测量装置，包括工作台、支撑架、压力腔体、进气转接件、阀杆、堵盖、法兰端盖、第一被测密封、第二被测密封、挡环、转接杆、拉压力传感器、定向支撑台、双头螺柱、直线步进电机、支架，支撑架设置于工作台上，支架设置于工作台一端，并通过双头螺柱穿过支撑架的通孔进行固定，所述直线步进电机通过定向支撑架安装固定于支架上，定向支撑架一端与支架固定连接，另一端与支撑架固定连接，转接杆通过螺纹配合安装于拉压力传感器上，阀杆通过螺纹配合安装于转接杆上，转接杆一端通过拉压力传感器与直线步进电机连接，另一端通过螺纹与阀杆连接，所述法兰端盖通过第二被测密封与阀杆相连，所述堵盖通过第一被测密封与阀杆连接，挡环安装于堵盖上，挡环两侧分别与第一被测密封、第二被测密封连接，阀杆依次穿过堵盖、第一被测密封、挡环、第二被测密封及法兰端盖与转接杆相连，压力腔体通过螺栓与法兰端盖、定向支撑架连接紧固，堵盖设置于气缸、法兰端盖间，堵盖与法兰端盖间设置有密封圈以防止高压气体进入挡环，法兰端盖与压力腔体间通过密封圈密封，进气转接件通过螺纹配合安装于压力腔体上。

所述步进电机、拉压力传感器、转接杆、阀杆构成直线运动机构；所述进气转接件、压力腔体、堵盖、挡环、法兰端盖、第一被测密封、第二被测密封、阀杆构成高压腔体结构，拉压力传感器用于测量密封圈的轴向摩擦力、阀杆所受气体压力的合力，所述拉压力传感器、直线步进电机与外部控制系统构成测试机构。

所述直线运动机构进行直线往复运动，通过测试机构测量高压腔体结构内，阀杆在不同运动速度下第一被测密封、第二被测密封的动摩擦力特性。

所述进气转接件通过紫铜垫进行密封。

所述第一被测密封、第二被测密封直径相同，且同向安装。