CN112197906B - 一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，包括上法兰，其中部开有安装孔，上法兰的下表面设置有凹陷腔体，在凹陷腔体的两侧分别钳入有内金属滑动环和外金属滑动环，还包括下法兰，下法兰的截面成“凸”字型结构，下法兰的上部的外圆周面通过角接触球轴承装配至上法兰的安装孔内，下法兰的上表面设置有凹槽，凹槽内嵌入有工程塑料环，工程塑料环通过销轴定位，工程塑料环与内金属滑动环和外金属滑动环对应，并构成密封腔体，密封腔体内填充压力液体；下法兰中部贯穿安装有双头螺柱，双头螺柱的顶部安装环形压力传感器，双头螺柱的底部安装扭矩扳手接头，扭矩扳手接头安装测力扭矩扳手，试验效率高。

Description

一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置
技术领域
本发明涉及水下动密封技术领域，尤其是一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置。
背景技术
针对某些具有特殊需求的水下装备，譬如高性能水下电动机械臂关节和仿人型人力驱动机械臂关节，需要其转动副内部空腔介质和外界完全隔离，同时转动副密封性能好、摩擦力矩小、工作效率高，密封副的选取需要同时兼顾密封性能和摩擦性能，现有技术中，传统的试验方法通常设计两套试验工装对两性能分别进行单独测试，效率低且不能充分验证动密封副密封性能和摩擦性能之间的相互制约关系。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，从而使其结构简单化、拆装方便，可实时观察密封副的接触压力、摩擦力矩和密封状态，提高了试验效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，包括上法兰，所述上法兰中部开有安装孔，所述上法兰的下表面设置有凹陷腔体，在凹陷腔体的两侧分别钳入有内金属滑动环和外金属滑动环，所述凹陷腔体的上表面沿圆周方向均匀分布有系列柱形孔，所述柱形孔内安装压缩弹簧，每个压缩弹簧与内金属滑动环和外金属滑动环接触；还包括下法兰，所述下法兰的截面成“凸”字型结构，所述下法兰的上部的外圆周面通过角接触球轴承装配至上法兰的安装孔内，所述下法兰的上表面设置有凹槽，所述凹槽内嵌入有工程塑料环，所述工程塑料环通过销轴定位，所述工程塑料环与内金属滑动环和外金属滑动环对应，并构成密封腔体，所述密封腔体内填充压力液体；所述下法兰中部贯穿安装有双头螺柱，所述双头螺柱的顶部安装环形压力传感器，所述双头螺柱的底部安装扭矩扳手接头，扭矩扳手接头安装测力扭矩扳手。
其进一步技术方案在于：
所述下法兰在轴向方向自由浮动。
所述上法兰的上表面开有两个贯穿的螺纹孔，所述螺纹孔内通过第一O型圈安装密封堵头。
所述环形压力传感器的底部配合安装有套筒，所述套筒的底部与下法兰的顶面配合，同时套筒的底部与角接触球轴承的内圈上表面接触。
所述下法兰的上表面凹槽内通过密封圈安装工程塑料环。
内金属滑动环和外金属滑动环的侧壁上均设有沟槽，所述沟槽内安装第二O型圈。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，可以方便的实现上、下法兰部件密封副的预紧，固定好上法兰，测力扭矩扳手可以直接驱动下法兰部件旋转并实时显示密封副的摩擦扭矩，同时可实时观察不同结构、材料密封副的接触压力、摩擦力矩和密封状态，为提高了试验效率。
同时，本发明还具备如下优点：
（1）本发明装置结构简单，拆装方便，可实时加载和观察不同结构、材料密封副的接触压力、摩擦力矩和密封状态，并可快速更换不同规格密封副零件，提高了试验效率。
（2）本发明装置上、下法兰内部密封空腔在其内、外两侧分别嵌有浮动金属密封滑动环和工程塑料密封环，空腔内部可以填充一定压力液体，在测试该端面密封副摩擦性能的同时检测其密封性能，得出不同规格密封副摩擦性能与密封性能之间的相对关系。
（3）上法兰内部金属密封滑动环由一系列螺旋压缩弹簧预紧，拥有一定的轴向浮动位移，便于密封副预紧力缓慢线性加载。
（4）本发明具有很高的推广应用价值，装置的功能易于扩展，可在水下作业装备领域得到应用和拓展。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明密封副的结构示意。
其中：1、扭矩扳手接头；2、角接触球轴承；3、上法兰；4、内金属滑动环；5、销轴；6、工程塑料环；7、下法兰；8、外金属滑动环；9、第二O型圈；10、压缩弹簧；11、第一O型圈；12、密封堵头；13、套筒；14、环形压力传感器；15、双头螺柱；16、测力扭矩扳手。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，本实施例的简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，包括上法兰3，上法兰3中部开有安装孔，上法兰3的下表面设置有凹陷腔体，在凹陷腔体的两侧分别钳入有内金属滑动环4和外金属滑动环8，凹陷腔体的上表面沿圆周方向均匀分布有系列柱形孔，柱形孔内安装压缩弹簧10，每个压缩弹簧10与内金属滑动环4和外金属滑动环8接触；还包括下法兰7，下法兰7的截面成“凸”字型结构，下法兰7的上部的外圆周面通过角接触球轴承2装配至上法兰3的安装孔内，下法兰7的上表面设置有凹槽，凹槽内嵌入有工程塑料环6，工程塑料环6通过销轴5定位，工程塑料环6与内金属滑动环4和外金属滑动环8对应，并构成密封腔体，密封腔体内填充压力液体；下法兰7中部贯穿安装有双头螺柱15，双头螺柱15的顶部安装环形压力传感器14，双头螺柱15的底部安装扭矩扳手接头1，扭矩扳手接头1安装测力扭矩扳手16。
下法兰7在轴向方向自由浮动。
上法兰3的上表面开有两个贯穿的螺纹孔，螺纹孔内通过第一O型圈11安装密封堵头12。
环形压力传感器14的底部配合安装有套筒13，套筒13的底部与下法兰7的顶面配合，同时套筒13的底部与角接触球轴承2的内圈上表面接触。
下法兰7的上表面凹槽内通过密封圈安装工程塑料环6。
内金属滑动环4和外金属滑动环8的侧壁上均设有沟槽，沟槽内安装第二O型圈9。
本发明的具体结构和功能如下：
主要包括上法兰3、下法兰7、环形压力传感器14和测力扭矩扳手16，其中上法兰3的凹陷腔体两侧分别嵌有内金属滑动环4、外金属滑动环8，上法兰3的凹陷腔体上表面沿圆周方向均布一系列柱形孔，用于安装密封副预紧压缩弹簧10，下法兰7上嵌有工程塑料环6，并由销轴5定位，金属滑动环和工程塑料环6共同构成密封腔体，密封腔体内部可填充一定压力液体，上法兰3、下法兰7通过一角接触球轴承2支承，且上法兰3轴向由角接触球轴承2限位，下法兰7轴向自由浮动。
上法兰3上表面开设有两个贯穿螺纹孔，分别用于充油和放气，螺纹孔可由密封堵头12和第一O型圈11堵住。
下法兰7圆柱体中心两端分别开设有两段螺纹孔，用于紧固扭矩扳手接头1和一双头螺柱15，双头螺柱15上套有环形压力传感器14，环形压力传感器14可实时显示预压力数值。
环形压力传感器14底部和套筒13上端配合，套筒13下端和下法兰7圆柱面相配，且和下法兰7上端面留有一定间隙，套筒13下端和角接触球轴承2内圈上表面接触。
当拧紧双头螺柱15上螺母给环形压力传感器14施加预紧力时，环形压力传感器14借由套筒13将预紧力通过角接触球轴承2传递给上法兰3，从而实现上法兰3、下法兰7密封副的预紧。内金属滑动环4和外金属滑动环8侧壁上均设有安装第二O形圈9的沟槽，和上法兰3凹陷腔体两侧圆柱形内壁配合密封，内金属滑动环4和外金属滑动环8上表面沿圆周方向均布有一系列压缩弹簧10，滑动环在压缩弹簧10的预紧力作用下可沿法兰轴线方向上下浮动，用于补偿给密封副施加轴向预紧力时上法兰3和下法兰7之间的轴向位移，同时便于预紧力持续线性缓慢施加。
实际使用过程中，通过驱动测力扭矩扳手16可以直接驱动下法兰7旋转并实时显示密封副的密封副的接触压力、摩擦力矩和密封状态，检测方便，提高了试验效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，其特征在于：包括上法兰（3），所述上法兰（3）中部开有安装孔，所述上法兰（3）的下表面设置有凹陷腔体，在凹陷腔体的两侧分别钳入有内金属滑动环（4）和外金属滑动环（8），所述凹陷腔体的上表面沿圆周方向均匀分布有系列柱形孔，所述柱形孔内安装压缩弹簧（10），每个压缩弹簧（10）与内金属滑动环（4）和外金属滑动环（8）接触；还包括下法兰（7），所述下法兰（7）的截面成“凸”字型结构，所述下法兰（7）的上部的外圆周面通过角接触球轴承（2）装配至上法兰（3）的安装孔内，所述下法兰（7）的上表面设置有凹槽，所述凹槽内嵌入有工程塑料环（6），所述工程塑料环（6）通过销轴（5）定位，所述工程塑料环（6）与内金属滑动环（4）和外金属滑动环（8）对应，并构成密封腔体，所述密封腔体内填充压力液体；所述下法兰（7）中部贯穿安装有双头螺柱（15），所述双头螺柱（15）的顶部安装环形压力传感器（14），所述双头螺柱（15）的底部安装扭矩扳手接头（1），扭矩扳手接头（1）安装测力扭矩扳手（16）。
2.如权利要求1所述的一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，其特征在于：所述下法兰（7）在轴向方向自由浮动。
3.如权利要求1所述的一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，其特征在于：所述上法兰（3）的上表面开有两个贯穿的螺纹孔，所述螺纹孔内通过第一O型圈（11）安装密封堵头（12）。
4.如权利要求1所述的一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，其特征在于：所述环形压力传感器（14）的底部配合安装有套筒（13），所述套筒（13）的底部与下法兰（7）的顶面配合，同时套筒（13）的底部与角接触球轴承（2）的内圈上表面接触。
5.如权利要求1所述的一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，其特征在于：所述下法兰（7）的上表面凹槽内通过密封圈安装工程塑料环（6）。
6.如权利要求1所述的一种简易端面动密封副密封性能和摩擦状态测试装置，其特征在于：内金属滑动环（4）和外金属滑动环（8）的侧壁上均设有沟槽，所述沟槽内安装第二O型圈（9）。
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