一种金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明属于密封圈性能测试技术领域，具体涉及一种金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置。背景技术：2.旋转轴唇形密封圈通常称为油封，广泛应用于工程机械的变速箱、驱动桥等部件中，如变速箱的前后输出轴，驱动桥的主减速器、轮边等处，其功用在于把油腔和外界隔离，对内封油，对外防尘。目前国内大量采用的油封结构型式比较多，其基本结构包括橡胶密封部分、金属骨架或金属壳体和金属弹簧。3.油封的密封是靠一挠性密封元件(皮革、橡胶、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯或聚酰亚胺等)与旋转轴之间的过盈配合形成的。它的密封机理是：油封唇部和轴之间的接触表面上同时并存干摩擦、边界润滑和流体润滑三种情况，并不断交替产生。干摩擦产生磨损，流体润滑产生泄漏，在边界润滑下，油封唇部与轴的界面之间形成一层稳定的流体动压油膜；这层油膜除用作润滑之外，还起密封作用。油膜太厚，流体就会泄漏；油膜太薄，就不能形成流体润滑膜，唇部就会磨损。4.近年来，液氢、液氧、液氮等超低温介质广泛应用于航天发动机燃料供给、超低温冷却加工、低温微创手术等领域，其中，液体火箭发动机涡轮泵、液氮内喷式超低温加工主轴、中空传输式超低温加工刀柄等关键部件均涉及超低温介质动密封技术。如液氮泄漏致使超低温加工主轴及刀柄出现配合、润滑、转动失效，同时严重破坏液氮传输的稳定性，进而无法保证刀尖持续稳定射流。因此，设计合理的密封结构，获得优异的密封性能至关重要。超低温介质的低温特性易导致密封件结构变形、精度丧失，甚至在中间环节产生泄漏等问题。为检测旋转轴唇形密封圈的密封性能，有必要研究设计一种用于金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价的装置用于密封圈密封性能检测。技术实现要素：5.本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供一种金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置，用于唇形密封圈性能检测，能够有效保证产品质量，提高唇形密封圈产品性能可靠性。6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置，包括试验腔、泄漏测量腔和测试旋转轴，试验腔侧壁开设有液体介质入口和液体介质出口，泄漏测量腔侧壁开设有泄漏回收孔，泄漏测量腔和试验腔靠近一端均开设有第一开口，泄漏测量腔开设有第一开口一端固定连接有第一腔体盘，试验腔开设有第一开口一端固定连接有第二腔体盘，泄漏测量腔与第一腔体盘之间和试验腔与第二腔体盘之间均设置有用于密封连接间隙的密封组件，第一腔体盘与第二腔体盘之间设有调整组件，第一腔体盘与第二腔体盘通过调整组件相互连接；7.泄漏测量腔远离第一开口一端固定连接有压盖，测试旋转轴贯穿压盖延伸至试验腔内，测试旋转轴与压盖转动连接，测试旋转轴侧壁套设有第一密封圈，第一密封圈内外侧壁分别与测试旋转轴和泄漏测量腔内壁过盈配合，测试旋转轴外侧壁与第一腔体盘和第二腔体盘内侧壁之间组成用于安装唇形密封圈测试件的试件安装区。8.在本发明的一种优选实施方式中，所述第一腔体盘与第二腔体盘之间设有用于密封第一腔体盘与第二腔体盘之间间隙的第一密封垫。9.在本发明的一种优选实施方式中，所述密封组件包括开设于泄漏测量腔和试验腔第一开口端的第一凹槽以及设置于第一腔体盘和第二腔体盘的第一凸环，第一凹槽与第一凸环位置对应，且第一凸环延伸至第一凹槽内，第一凹槽与第一凸环之间设置有第二密封圈。10.在本发明的一种优选实施方式中，所述密封组件外侧均设置有辅密封组件，辅密封组件包括开设于第一腔体盘和第二腔体盘的第二凹槽以及设置于泄漏测量腔和试验腔的第二凸环，第二凹槽与第二凸环位置对应，且第二凸环延伸至第二凹槽内，第二凹槽与第二凸环之间设置有第三密封圈。11.在本发明的一种优选实施方式中，所述压盖内侧设有圆形凹槽，圆形凹槽内安装有密封环，密封环内外侧壁分别于圆形凹槽和测试旋转轴过盈配合。12.在本发明的另一种优选实施方式中，所述调整组件沿第一腔体盘和第二腔体盘圆周均布有若干个，调整组件调整组件包括第一螺杆、丝扣套筒和第二螺杆，第一螺杆一端固定于第一腔体盘外侧，另一端与丝扣套筒螺纹连接，第二螺杆一端固定于第二腔体盘外侧，另一端与丝扣套筒螺纹连接。13.在本发明的另一种优选实施方式中,所述试验腔侧壁设有用于监测试验腔内部压力的压力传感器和用于监测试验腔内部温度的温度传感器。14.在本发明的另一种优选实施方式中，所述测试旋转轴为阶梯轴。15.本发明的原理和有益效果：本发明的金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置用于测试金属骨架旋转轴唇形密封圈的唇片与旋转轴接触部位的液体介质泄漏量，以便于评价其密封性能；试验时从试验腔底部的液体介质入口注入液体介质，保证试验腔内空气从液体介质出口排出，防止液体介质中掺杂空气影响测试结果的准确性；利用阶梯结构形成多个不同轴径的测试旋转轴，能匹配多个不同内径的唇形密封圈测试件，以便于测试不同尺寸规格的唇形密封圈测试件密封性能。16.综上，相较于现有技术，本发明能够对唇形密封圈性能进行检测，有效保证产品质量，提高唇形密封圈产品性能可靠性。17.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明18.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：19.图1是本技术实施例中的金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置的剖视图；20.图2是本技术实施例中的金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置的a局部放大图；21.图3是本技术实施例中的唇形密封圈测试件的剖视图。22.说明书附图中的附图标记包括：唇形密封圈测试件1，金属外骨架101，金属内骨架102，主密封元件103，金属垫块104，辅助密封元件105，第二密封垫106，试验腔2，泄漏测量腔3，测试旋转轴4，压盖5，液体介质入口6，液体介质出口7，泄漏回收孔8，密封环9，第一密封圈10，第一腔体盘11，第二腔体盘12，第一密封垫13，第三密封圈14，第二密封圈15，第二凹槽16、第一凹槽17、第一螺杆18，丝扣套筒19，第二螺杆20，压力传感器21，温度传感器22。具体实施方式23.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。25.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。26.本实施例如下，一种金属骨架旋转轴唇形密封圈性能测试评价装置，该装置满足液体介质温度-45℃～135℃，转速0～24000rpm，密封腔体内介质压力0～2mpa的条件。液体介质为液氮、煤油、燃油或润滑油，在液氮中进行冷处理，保证在低温试验过程中试验装置不收缩变形。27.结合附图1和附图2所示，该装置包括试验腔2、泄漏测量腔3和测试旋转轴4，试验腔2和泄漏测量腔3为圆柱形结构，试验腔2底部和顶部侧壁分别开设有液体介质入口6和液体介质出口7，泄漏测量腔3底部侧壁开设有泄漏回收孔8，泄漏测量腔3右端和试验腔2左端均开设有第一开口，泄漏测量腔3开右端通过螺栓固定连接有第一腔体盘11，试验腔2左端通过螺栓固定连接有第二腔体盘12。28.泄漏测量腔3与第一腔体盘11之间和试验腔2与第二腔体盘12之间均设置有用于密封连接间隙的密封组件和辅密封组件，辅密封组件位于密封组件外侧。具体的，密封组件包括开设于泄漏测量腔3和试验腔2第一开口端的第一凹槽17以及一体成型于第一腔体盘11和第二腔体盘12的第一凸环，第一凹槽17与第一凸环位置对应，且第一凸环延伸至第一凹槽17内，第一凹槽17与第一凸环之间设置有第二密封圈15，第二密封圈15套设于第一凹槽17内；辅密封组件包括开设于第一腔体盘11和第二腔体盘12的第二凹槽16以及一体成型于泄漏测量腔3和试验腔2的第二凸环，第二凹槽16与第二凸环位置对应，且第二凸环延伸至第二凹槽16内，第二凹槽16与第二凸环之间设置有第三密封圈14，第三密封圈14套设于第二凹槽16内。通过密封组件和辅密封组件有效的保证了第一腔体盘11、第二腔体盘12与唇形密封圈测试件1之间的密封性。29.第一腔体盘11与第二腔体盘12之间设有调整组件，第一腔体盘11与第二腔体盘12通过调整组件相互连接。具体的，调整组件沿第一腔体盘11和第二腔体盘12圆周均布有若干个，调整组件调整组件包括第一螺杆18、丝扣套筒19和第二螺杆20，第一螺杆18一端固定于第一腔体盘11外侧，另一端与丝扣套筒19螺纹连接，第二螺杆20一端固定于第二腔体盘12外侧，另一端与丝扣套筒19螺纹连接。此外，第一腔体盘11与第二腔体盘12之间设有第一密封垫13，第一密封垫13将第一腔体盘11与第二腔体盘12之间的间隙进行密封，通过调整组件可完成对第一腔体盘11和第二腔体盘12之间的间距进行调节。30.泄漏测量腔3左端通过螺栓固定连接有压盖5，测试旋转轴4贯穿压盖5延伸至试验腔2内，测试旋转轴4与压盖5转动连接，测试旋转轴4侧壁套设有第一密封圈10，第一密封圈10内外侧壁分别与测试旋转轴4和泄漏测量腔3内壁过盈配合，测试旋转轴4外侧壁与第一腔体盘11和第二腔体盘12内侧壁之间组成用于安装唇形密封圈测试件1的试件安装区。31.具体的，压盖5内侧设有圆形凹槽，圆形凹槽内安装有密封环9，密封环9内外侧壁分别于圆形凹槽和测试旋转轴4过盈配合，通过密封环9和第一密封圈10将测试旋转轴4与泄漏测量腔3和压盖5之间的间隙进行密封，测试旋转轴4与密封环9、第一密封圈10之间旋转往复密封。32.测试旋转轴4为阶梯轴，利用阶梯结构形成多个不同轴径的测试旋转轴4，能匹配多个不同内径的唇形密封圈测试件1，以便于测试不同尺寸规格的唇形密封圈测试件1密封性能。33.同时，为了便于实时检测试验腔2内液体介质的压力及温度，在试验腔2侧壁设有用于监测试验腔2内部压力的压力传感器21和用于监测试验腔2内部温度的温度传感器22。34.结合附图1所示，为本实施例需进行性能测试的唇形密封圈测试件1，该唇形密封圈测试件1包括金属外骨架101、金属内骨架102、主密封元件103、金属垫块104、辅助密封元件105、第二密封垫106，主密封元件103位于金属垫块104和金属内骨架102之间，辅助密封元件105位于金属垫块104和第二密封垫106之间。该金属骨架旋转轴唇形密封圈指标：转速≥12000rpm，线速度≥10m/s，密封压力0～1mpa。35.具体实施过程如下：36.上述的液体介质入口6和液体介质出口7根据实际情况选择阀门，泄漏回收孔8上设阀门及连接收集瓶。试验时收集瓶收集从唇片与测试旋转轴4接触部位的介质泄漏量，测试滴出介质重量，再通过密度换算为单位时间的体积泄漏量(ml/h)。37.首先，将该装置安装并固定到试验台支架上；然后，将测试旋转轴4左端通过联轴器同轴连接伺服电机，打开液体介质入口6的阀门和液体介质出口7的阀门，为装置充入燃油，燃油充满试验腔2时，关闭液体介质出口7的阀门，启动伺服电机，开始测量试验腔2内温度和压力，若压力过低，则通过液体介质入口6增压输送燃油，通过收集泄漏回收孔8收集的泄漏量来判定唇形密封圈密封性能是否合格；到达试验时间后，关闭伺服电机、液体介质输送设备，试验结束。38.当需要更换不同内径的唇形密封圈测试件1时，同时更换内径匹配的第一腔体盘11和第二腔体盘12。由于单个测试旋转轴4上的台阶有限，为了能够测试更多不同内径的唇形密封圈，可更换台阶轴径不同或台阶数量不同的测试旋转轴4，通过拆解压盖5、密封环9和第一密封圈10以更换不同规格的测试旋转轴4。39.在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。40.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。









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