一種機械密封環摩擦力測量裝置及測量方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種機械密封環摩擦力測量裝置及測量方法，所述測量裝置包括加載和測力模塊2、位移測量模塊3、轉臺模塊4、控制模塊5、框架狀的基座1、固定在基座1頂部的支撐板6和固定在基座1中部的工作臺7。其摩擦力測量方法采用兩種方式：工況狀態測量和離線狀態測量。該機械密封環摩擦力測量裝置采用立式加載測量結構，加載頭采用浮動加載結構，避免加載力和運動方向出現偏載的問題，在旋轉工況以及不同轉角位置，由測力傳感器和位移傳感器同時測量力和位移，通過控制系統確定力、位移和時間三者之間的關系。采用該專利的優點是可以模擬機械密封環在實際工作過程中的工作狀態對動環進行加載和卸載。

【技術實現步驟摘要】
一種機械密封環摩擦力測量裝置及測量方法
本專利技術涉及摩擦力測量
，特別涉及一種機械密封環摩擦力測量裝置及測量方法。
技術介紹
機械密封環是一種端面密封裝置，由靜環、動環和彈性元件等組成，靜環和動環的端面依靠彈性元件壓緊而達到密封效果。因其工作可靠、泄漏量小、使用壽命長、功率消耗少等特點，在核主泵上得到了廣泛的運用。核主泵是核電站中驅動高壓、高溫和有放射性的冷卻劑在蒸汽發生器和堆芯之間循環的核心部件，而機械密封環是保證核主泵穩定、安全和可靠運行的關鍵零件。動環所受摩擦力是影響核主泵軸機械密封環的密封性能的重要因素，其運動特性的好壞直接決定著機械密封環的密封性和壽命，因此在機械密封環裝配前，首先要對密封環摩擦力進行測量。動環所受摩擦力主要包括彈簧彈力、密封圈摩擦力和運動部件間的接觸摩擦力等多重摩擦力影響，其固持方法和測量方式與傳統的測量方法不同。目前評價動環所受摩擦力的方法是工人手工按壓動環，憑借經驗判斷動環所受摩擦力是否合適，該方法精度控制穩定性差，效率低，難以完成復雜結構和特殊形狀機械密封環的測量要求。現有的摩擦力試驗機主要針對氣缸和液壓缸等零件在運動過程中所受摩擦力的測量，測量方法是采用拉壓力傳感器測量運動過程中受到的力，氣缸或者液壓缸的桿僅直線運動。而對于機械密封環，動環除了在軸向上做精確的直線運動外，還繞其中心軸線旋轉，在不同角度所受到的摩擦力也需要測量。現有的摩擦力測量設備無法滿足旋轉角度變化對摩擦力測量的需求。因此，一種能夠測量機械密封環摩擦力的裝置以方法亟待研發。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術是模擬機械密封環使用工況，即在旋轉或者不同轉角位置下，測量機械密封環的摩擦力，專利技術了一種機械密封環摩擦力測量裝置及測量方法。該機械密封環摩擦力測量裝置采用立式加載測量結構，加載頭采用浮動加載結構，避免加載力和運動方向出現偏載的問題，在旋轉工況以及不同轉角位置，由測力傳感器和位移傳感器同時測量力和位移，通過控制系統確定力、位移和時間三者之間的關系。一種機械密封環摩擦力測量裝置，其特征是，包括加載和測力模塊2、位移測量模塊3、轉臺模塊4、控制模塊5、框架狀的基座1、固定在基座1頂部的支撐板6和固定在基座1中部的工作臺7，加載和測力模塊2和位移測量模塊3分別固定連接在支撐板6上，轉臺模塊4固定于工作臺7上，控制模塊5固定于基座1的底部；加載和測力模塊2包括伺服電缸8、測力傳感器9、浮動接頭10和壓板11；伺服電缸8固定在支撐板6上，測力傳感器9的上端固定連接在伺服電缸8的輸出端，浮動接頭10的上端固定連接在測力傳感器9的下端，壓板11固定在浮動接頭10的下端，壓板11可以在水平面內任意角度擺動；在加載時，靜環12固定在壓板11底面，伺服電缸8驅動壓板11向下移動，可將靜環12壓在動環24上；浮動接頭10的結構可保證靜環12和動環24均勻接觸，同時保證伺服電缸8輸出的加載力方向垂直于接觸面，該方案降低了測量位置精度需求，提高了測力傳感器9所測量的力值的準確性，此外測力傳感器9在測量的直接環節中，避免了設備精度引入的誤差。位移測量模塊3包括X向線性模組14、Z向線性模組13、激光位移傳感器17、連接柱15和連接板16；X向線性模組14固定在支撐板6上，Z向線性模組13固定在X向線性模組14的移動部件上，連接柱15固定于Z向線性模組13的移動部件上，連接柱15和連接板16固連，用于測量動環軸向位移的激光位移傳感器17固定于連接板16上，在X向線性模組14和Z向線性模組13共同作用下，移動到測量位置；X向線性模組14移動的位置根據待測機械密封環W的直徑確定，以滿足不同直徑機械密封環W的測量需求；Z向線性模組13移動的位置根據待測機械密封環W的高度確定，保證機械密封環W的測量面在激光位移傳感器17的量程范圍內，以滿足不同高度機械密封環W的測量需求；在測量時，X向線性模組14和Z向線性模組13固定不動，測量精度僅取決于激光位移傳感器17的精度，該方案保證了摩擦力測量過程中具有非常高的位移測量精度。轉臺模塊4包括電機座18、電機19、軸20、傳動帶21、軸承22和旋轉臺23，電機19通過電機座18固定于工作臺7下方，軸20與旋轉臺23連接，并通過軸承22鑲嵌在工作臺7中，電機19通過傳送帶21、軸20驅動旋轉臺23轉動，在測量時，有兩種狀態，一種是工況狀態，模擬機械密封環W工作時，旋轉臺23連續旋轉，另一種是離線狀態，機械密封環W的靜環12和動環24對應不同轉角位置時的狀態，測量一組對應轉角時的摩擦力后，旋轉臺23旋轉一定角度后靜止，然后再測量，周而復始；該方案可保證機械密封環W工況和離線兩種狀態下測量摩擦力，為機械密封環W的性能評價提供更多的參考數據。控制模塊5包括數據采集卡29、工控機30、運動控制卡31和顯示裝置32，數據采集卡29和運動控制卡31內置于工控機30內，運動控制卡31輸出運動控制信號給伺服電缸8進行力加載；運動控制卡31輸出運動控制信號給X向線性模組14和Z向線性模組13；數據采集卡29實時采集測力傳感器9的力數據以及激光位移傳感器17的位移數據，經處理后的數據在顯示裝置32上進行顯示。本專利技術還公開了一種機械密封環摩擦力測量方法，其特征在于具有如下步驟：準備階段：將待測量的機械密封環W對應直徑的靜環12固定在壓板11底面，將待測量的機械密封環W固定在旋轉臺23上；測量階段：機械密封環W隨旋轉臺23一起在電機19的驅動下連續旋轉，同時，靜環12在伺服電缸8的驅動下沿豎直方向以快進速度向下運動，待靜環12下表面距離動環24上表面0.1～1mm時，靜環12暫時停止向下運動，控制X向線性模組14和Z向線性模組13運動，將激光位移傳感器17移動到測量位置，保證靜環上表面在激光位移傳感器17的有效測量量程范圍內，靜環12在伺服電缸8的驅動下沿豎直方向以測量速度向下運動，運動位移由人工預設，到設定位置后暫停，暫停時間由人工預設，再向上運動，待靜環12下表面距離動環24上表面0.1～1mm時，靜環12暫時停止向上運動，以設定測量次數，重復測量階段過程，數據采集卡29實時采集測力傳感器9的力數據以及激光位移傳感器17的位移數據，經工控機30處理后的數據在顯示裝置32上進行顯示。即上述為模擬機械密封環W工況狀態下的測量方法。本專利技術還公開了一種機械密封環摩擦力測量方法，其特征在于具有如下步驟：準備階段：將待測量的機械密封環W對應直徑的靜環12固定在壓板11底面，將待測量的機械密封環W固定在旋轉臺23上；測量階段：靜環12在伺服電缸8的驅動下沿豎直方向以快進速度向下運動，待靜環12下表面距離動環24上表面0.1～1mm時，靜環12暫時停止向下運動，控制X向線性模組14和Z向線性模組13運動，將激光位移傳感器17移動到測量位置，保證靜環上表面在激光位移傳感器17的有效測量量程范圍內，靜環12在伺服電缸8的驅動下沿豎直方向以測量速度向下運動，運動位移由人工預設，到設定位置后暫停，暫停時間由人工預設，再向上運動，待靜環12下表面距離動環24上表面0.1～1mm時，靜環12暫時停止向上運動，然后，機械密封環W隨旋轉臺23一起在電機19的驅動下旋轉設定的角度后停止，以設定測量次數，重復測量階段過程，數據采集卡29實時本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機械密封環摩擦力測量裝置，其特征是，包括加載和測力模塊2、位移測量模塊3、轉臺模塊4、控制模塊5、框架狀的基座1、固定在基座1頂部的支撐板6和固定在基座1中部的工作臺7，加載和測力模塊2和位移測量模塊3分別固定連接在支撐板6上，轉臺模塊4固定于工作臺7上，控制模塊5固定于基座1的底部；加載和測力模塊2包括伺服電缸8、測力傳感器9、浮動接頭10和壓板11；伺服電缸8固定在支撐板6上，測力傳感器9的上端固定連接在伺服電缸8的輸出端，浮動接頭10的上端固定連接在測力傳感器9的下端，壓板11固定在浮動接頭10的下端，壓板11可以在水平面內任意角度擺動；在加載時，靜環12固定在壓板11底面，伺服電缸8驅動壓板11向下移動，可將靜環12壓在動環24上；位移測量模塊3包括X向線性模組14、Z向線性模組13、激光位移傳感器17、連接柱15和連接板16；X向線性模組14固定在支撐板6上，Z向線性模組13固定在X向線性模組14的移動部件上，連接柱15固定于Z向線性模組13的移動部件上，連接柱15和連接板16固連，用于測量動環軸向位移的激光位移傳感器17固定于連接板16上；轉臺模塊4包括電機座18、電機19、軸20、傳動帶21、軸承22和旋轉臺23，電機19通過電機座18固定于工作臺7下方，軸20與旋轉臺23連接，并通過軸承22鑲嵌在工作臺7中，電機19通過傳送帶21、軸20驅動旋轉臺23轉動；控制模塊5包括數據采集卡29、工控機30、運動控制卡31和顯示裝置32，數據采集卡29和運動控制卡31內置于工控機30內，運動控制卡31輸出運動控制信號給伺服電缸8進行力加載；運動控制卡31輸出運動控制信號給X向線性模組14和Z向線性模組13；數據采集卡29實時采集測力傳感器9的力數據以及激光位移傳感器17的位移數據，經處理后的數據在顯示裝置32上進行顯示。...

【技術特征摘要】
2016.09.19 CN 20161083236071.一種機械密封環摩擦力測量裝置，其特征是，包括加載和測力模塊2、位移測量模塊3、轉臺模塊4、控制模塊5、框架狀的基座1、固定在基座1頂部的支撐板6和固定在基座1中部的工作臺7，加載和測力模塊2和位移測量模塊3分別固定連接在支撐板6上，轉臺模塊4固定于工作臺7上，控制模塊5固定于基座1的底部；加載和測力模塊2包括伺服電缸8、測力傳感器9、浮動接頭10和壓板11；伺服電缸8固定在支撐板6上，測力傳感器9的上端固定連接在伺服電缸8的輸出端，浮動接頭10的上端固定連接在測力傳感器9的下端，壓板11固定在浮動接頭10的下端，壓板11可以在水平面內任意角度擺動；在加載時，靜環12固定在壓板11底面，伺服電缸8驅動壓板11向下移動，可將靜環12壓在動環24上；位移測量模塊3包括X向線性模組14、Z向線性模組13、激光位移傳感器17、連接柱15和連接板16；X向線性模組14固定在支撐板6上，Z向線性模組13固定在X向線性模組14的移動部件上，連接柱15固定于Z向線性模組13的移動部件上，連接柱15和連接板16固連，用于測量動環軸向位移的激光位移傳感器17固定于連接板16上；轉臺模塊4包括電機座18、電機19、軸20、傳動帶21、軸承22和旋轉臺23，電機19通過電機座18固定于工作臺7下方，軸20與旋轉臺23連接，并通過軸承22鑲嵌在工作臺7中，電機19通過傳送帶21、軸20驅動旋轉臺23轉動；控制模塊5包括數據采集卡29、工控機30、運動控制卡31和顯示裝置32，數據采集卡29和運動控制卡31內置于工控機30內，運動控制卡31輸出運動控制信號給伺服電缸8進行力加載；運動控制卡31輸出運動控制信號給X向線性模組14和Z向線性模組13；數據采集卡29實時采集測力傳感器9的力數據以及激光位移傳感器17的位移數據，經處理后的數據在顯示裝置32上進行顯示。2.一種機械密封環摩擦力測量方法，其特征在于具有如下...

【專利技術屬性】
技術研發人員：康仁科，朱祥龍，董志剛，楊明偉，高尚，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21