一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺及方法，屬于旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)領(lǐng)域，它包括：橫向滑塊、垂向載荷傳感器、扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)密封環(huán)、固定盤、旋轉(zhuǎn)軸、對磨盤、垂向?qū)к壖皟τ兔螅凰鲂D(zhuǎn)軸的一端與外部的電機(jī)連接，另一端穿過儲油皿的底面后與位于儲油皿內(nèi)的固定盤同軸固定；旋轉(zhuǎn)密封環(huán)固定在所述固定盤上端面；垂向?qū)к壯刎Q直方向安裝在外部的支撐架上，橫向滑塊通過橫向滑軌安裝在垂向?qū)к壣?；扭矩傳感器的一端通過垂向載荷傳感器與橫向滑塊的底面相連,另一端固定有球鉸；對磨盤與所述球鉸配合；本發(fā)明能夠測量旋轉(zhuǎn)密封中油膜的動態(tài)剛度。
【專利說明】
一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參 數(shù)試驗(yàn)平臺及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 旋轉(zhuǎn)密封是一種新型的非接觸式密封結(jié)構(gòu)，它是現(xiàn)代流體動壓潤滑理論在密封技 術(shù)領(lǐng)域的最新應(yīng)用成果，在車用傳動系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。由于密封間隙僅為5μπι左右， 極易受到外界干擾、結(jié)構(gòu)參數(shù)等影響，極有可能導(dǎo)致動靜密封環(huán)間的干摩擦或泄漏量增大， 因而保證液膜動態(tài)穩(wěn)定性是旋轉(zhuǎn)密封可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，而液膜動態(tài)穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)就是 動態(tài)剛度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平 臺及方法，能夠測量旋轉(zhuǎn)密封中油膜的動態(tài)剛度。
[0004] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺，包括:橫向滑塊、垂向載荷傳 感器、扭矩傳感器、油栗、旋轉(zhuǎn)密封環(huán)、固定盤、旋轉(zhuǎn)軸、對磨盤、垂向?qū)к壖皟τ兔螅?br>[0006] 其連接關(guān)系如下:所述旋轉(zhuǎn)軸的一端與外部的電機(jī)連接，另一端穿過儲油皿的底 面后與位于儲油皿內(nèi)的固定盤同軸固定;旋轉(zhuǎn)密封環(huán)固定在所述固定盤上端面環(huán)形限位凸 臺的內(nèi)圓周面內(nèi)，且所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的上端面突出所述環(huán)形限位凸臺；
[0007] 垂向?qū)к壯刎Q直方向安裝在外部的支撐架上，橫向滑塊通過橫向滑軌安裝在垂向 導(dǎo)軌上；
[0008] 扭矩傳感器的一端通過垂向載荷傳感器與橫向滑塊的底面相連，另一端固定有球 鉸;對磨盤與所述球鉸配合;使用時(shí)，所述對磨盤在所述垂向?qū)к壍膸酉孪蛳逻\(yùn)動擠壓所 述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)；
[0009] 油栗的一端通過油管與對磨盤上的兩個進(jìn)油口連接，另一端通過油管與設(shè)置在儲 油皿底面上的回油口連接，潤滑油儲存在儲油皿中，其中，兩個所述進(jìn)油口位于所述旋轉(zhuǎn)密 封環(huán)所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)。
[0010] 進(jìn)一步的，所述垂向?qū)к墳橛刹竭M(jìn)電機(jī)控制的絲杜，位移控制精度為Ιμπι。
[0011] 進(jìn)一步的，所述對磨盤在橫向滑塊的作用下沿水平方向運(yùn)動，使對磨盤與所述旋 轉(zhuǎn)密封環(huán)同軸布置，對磨盤在垂向?qū)к壍淖饔孟卵刎Q直方向運(yùn)動，貼緊旋轉(zhuǎn)密封環(huán)并向旋 轉(zhuǎn)密封環(huán)施加垂向壓力。
[0012] 進(jìn)一步的，還包括熱電偶，熱電偶位于儲油皿中，并與潤滑油接觸。
[0013] 進(jìn)一步的，基于所述試驗(yàn)平臺的一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度測量方法，其步 驟如下：
[0014] 首先，在無潤滑油的靜態(tài)工況下，測量組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件的剛 度Ks:
[0015] 此時(shí)，電機(jī)不工作，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)不轉(zhuǎn)動，通過垂向?qū)к壙刂茖δケP向下運(yùn)動擠壓旋 轉(zhuǎn)密封環(huán)，垂向位移量為△ h '，通過垂向載荷傳感器測量垂向位移變化前后對磨盤承載力 的變化量A F'，則組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件的剛度
[0016] 然后，在有潤滑油的動態(tài)工況下，測量整個試驗(yàn)平臺的剛度Kt:
[0017] 第一步，打開油栗，向儲油皿持續(xù)提供穩(wěn)定的潤滑油；打開外部的電機(jī)，通過旋轉(zhuǎn) 軸控制旋轉(zhuǎn)密封環(huán)加速到設(shè)定轉(zhuǎn)速后穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)定時(shí)間；
[0018] 第二步，通過垂向?qū)к壙刂茖δケP向下運(yùn)動擠壓旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，直到對旋轉(zhuǎn)密封環(huán) 施加的垂向壓力的載荷大小達(dá)到設(shè)定值Fo，持續(xù)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間；
[0019] 第三步，通過控制高精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動垂向?qū)к壥箤δケP沿垂向?qū)к壪蛏线\(yùn)動Δ h，持續(xù)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后系統(tǒng)穩(wěn)定;記錄垂向載荷傳感器的垂向壓力載荷值Fi;
[0020] 第四步，計(jì)算得對磨盤承載力的變化量Δ FiFo-Fi，垂向位移量為Δ h，則整個試驗(yàn)
[0021] 由于整個試驗(yàn)平臺的剛度Kt由油膜動態(tài)剛度Ko和組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體 零部件剛度Ks串聯(lián)，因此，可得油膜動態(tài)剛度
[0022] 有益效果:本發(fā)明通過垂向?qū)к墝δケP的垂向位移進(jìn)行微小變化及通過垂向載 荷傳感器測量垂向位移變化前后承載力的變化，能夠測得旋轉(zhuǎn)密封動態(tài)剛度特性參數(shù)，進(jìn) 而得出油膜的動態(tài)剛度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成圖。
[0024]其中，1-橫向滑塊，2-垂向載荷傳感器，4-扭矩傳感器，5-油栗，6-旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，7-固定盤，8-回油口，9-進(jìn)油口，10-旋轉(zhuǎn)軸，11-潤滑油，12-對磨盤，13-熱電偶，15-垂向?qū)к墸?16-儲油皿。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026]本發(fā)明提供了一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺及方法，參見附 圖1，包括:橫向滑塊1、垂向載荷傳感器2、扭矩傳感器4、油栗5、旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6、固定盤7、旋轉(zhuǎn) 軸10、對磨盤12、熱電偶13、垂向?qū)к?5及儲油皿16;
[0027]所述對磨盤12上加工有沿其盤心中心對稱的兩個進(jìn)油口 9;
[0028]所述儲油皿16的底面上加工有回油口8;
[0029 ]所述垂向?qū)к?5為由高精度步進(jìn)電機(jī)控制的絲杠，位移控制精度為Ιμπι;
[0030]其連接關(guān)系如下:所述旋轉(zhuǎn)軸10的一端與外部的電機(jī)連接，另一端穿過儲油皿16 的底面后與位于儲油皿16內(nèi)的固定盤7的下端面同軸固定;旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6通過螺釘固定在固 定盤7上端面的環(huán)形限位凸臺的內(nèi)圓周面內(nèi)，且所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6的上端面突出所述環(huán)形限 位凸臺；
[0031] 垂向?qū)к?5沿豎直方向安裝在外部的支撐架上，橫向滑塊1通過橫向滑軌安裝在 垂向?qū)к?5上，橫向滑塊1可沿橫向滑軌做水平方向的運(yùn)動，同時(shí)橫向滑塊1在垂向?qū)к?5 的帶動下可沿豎直方向運(yùn)動；
[0032] 扭矩傳感器4的一端通過垂向載荷傳感器2與橫向滑塊1的底面相連，另一端固定 有球鉸;對磨盤12與所述球鉸配合，并在橫向滑塊1的作用下沿水平方向運(yùn)動，使對磨盤12 與所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6同軸布置，在垂向?qū)к?5的作用下沿豎直方向運(yùn)動，從而貼緊旋轉(zhuǎn)密封 環(huán)6并向旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6施加垂向壓力，垂向載荷傳感器2用于測量對磨盤12對旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6施 加的垂向壓力的載荷大小，扭矩傳感器4用于測量對磨盤12與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6之間的摩擦轉(zhuǎn) 矩；
[0033]油栗5的一端通過油管與對磨盤12上的兩個進(jìn)油口 9連接，另一端通過油管與設(shè)置 在儲油皿16底面上的回油口8連接，用于向?qū)δケP12與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6之間的接觸面輸送潤滑 油11，潤滑油11儲存在儲油皿16中，熱電偶13位于儲油皿16中，并與潤滑油11接觸，用于測 量潤滑油11的溫度;其中，兩個所述進(jìn)油口位于所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)；
[0034] 基于所述車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺的測試方法，其具體步驟 如下：
[0035] 首先，在無潤滑油的靜態(tài)工況下，測量組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件的剛 度Ks:
[0036] 此時(shí)，電機(jī)不工作，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)不轉(zhuǎn)動，在無潤滑油11的靜態(tài)工況下，通過垂向?qū)?軌15控制對磨盤12向下運(yùn)動擠壓旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6,垂向位移進(jìn)行微小變化Ah'，通過垂向載荷 傳感器2測量垂向位移變化前后對磨盤12承載力的變化AF'，則試驗(yàn)測得組成所述試驗(yàn)平 臺的所有固體零部件
[0037] 然后，在有潤滑油11的動態(tài)工況下，測量整個試驗(yàn)平臺的剛度Kt:
[0038] 第一步，打開油栗5,向儲油皿16持續(xù)提供穩(wěn)定的潤滑油11;打開外部的電機(jī)，通過 旋轉(zhuǎn)軸10控制旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6加速到設(shè)定轉(zhuǎn)速后穩(wěn)定運(yùn)行一分鐘；
[0039] 第二步，通過垂向?qū)к?5控制對磨盤12向下運(yùn)動擠壓旋轉(zhuǎn)密封環(huán)6,直到對旋轉(zhuǎn)密 封環(huán)6施加的垂向壓力的載荷大小達(dá)到設(shè)定值Fo，持續(xù)運(yùn)行五分鐘后系統(tǒng)穩(wěn)定，然后連續(xù)采 集扭矩傳感器4的摩擦扭矩和熱電偶13的溫度參數(shù)，持續(xù)一分鐘；
[0040]第三步，通過控制高精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動垂向?qū)к?5使對磨盤12沿垂向?qū)к?5向上 運(yùn)動Λ h = 5ym，之后保持系統(tǒng)穩(wěn)定五分鐘，然后再持續(xù)一分鐘來記錄垂向載荷傳感器2的垂 向壓力載荷值F:、扭矩傳感器4的摩擦扭矩和熱電偶13的溫度參數(shù)；
[0041 ]第四步，計(jì)算得對磨盤12承載力的變化量Δ FiFo-Fi，垂向位移量為Δ h，則整個試
[0042]在相同條件下至少重復(fù)兩次第二步至第四步，以保證結(jié)果的可重復(fù)性；
[0043] 由于整個系統(tǒng)的剛度Kt是由油膜剛度Ko和組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件 剛度Ks串聯(lián)表現(xiàn)出來的，因此，
[0044] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺，其特征在于，包括：橫向滑塊 (1)、垂向載荷傳感器（2)、扭矩傳感器(4)、油累（5)、旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)、固定盤（7)、旋轉(zhuǎn)軸 (10)、對磨盤(12)、垂向?qū)к墸?5)及儲油皿（16); 其連接關(guān)系如下：所述旋轉(zhuǎn)軸（10)的一端與外部的電機(jī)連接，另一端穿過儲油皿（16) 的底面后與位于儲油皿（16)內(nèi)的固定盤(7)同軸固定;旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)固定在所述固定盤 (7)上端面環(huán)形限位凸臺的內(nèi)圓周面內(nèi)，且所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)的上端面突出所述環(huán)形限位 凸臺； 垂向?qū)к墸?5)沿豎直方向安裝在外部的支撐架上，橫向滑塊（1)通過橫向滑軌安裝在 垂向?qū)к墸?5)上； 扭矩傳感器(4)的一端通過垂向載荷傳感器(2)與橫向滑塊（1)的底面相連，另一端固 定有球較;對磨盤(12)與所述球較配合;使用時(shí)，所述對磨盤(12)在所述垂向?qū)к墸?5)的帶 動下向下運(yùn)動擠壓所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6); 油累(5)的一端通過油管與對磨盤（12)上的兩個進(jìn)油口（9)連接，另一端通過油管與設(shè) 置在儲油皿（16)底面上的回油口（8)連接，潤滑油（11)儲存在儲油皿（16)中，其中，兩個所 述進(jìn)油口（9)位于所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺，其特征在 于，所述垂向?qū)к?15)為由步進(jìn)電機(jī)控制的絲杠，位移控制精度為1皿。3. 如權(quán)利要求1所述的一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺，其特征在 于，所述對磨盤（12)在橫向滑塊(1)的作用下沿水平方向運(yùn)動，使對磨盤(12)與所述旋轉(zhuǎn)密 封環(huán)(6)同軸布置，對磨盤（12)在垂向?qū)к墸?5)的作用下沿豎直方向運(yùn)動，貼緊旋轉(zhuǎn)密封環(huán) (6)并向旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)施加垂向壓力。4. 如權(quán)利要求1所述的一種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺，其特征在 于，還包括熱電偶（13)，熱電偶（13)位于儲油皿(16)中，并與潤滑油（11)接觸。5. -種車用旋轉(zhuǎn)密封油膜動態(tài)剛度測量方法，該方法基于權(quán)利要求1所述的車用旋轉(zhuǎn) 密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗(yàn)平臺，其特征在于， 首先，在無潤滑油的靜態(tài)工況下，測量組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件的剛度Ks: 此時(shí)，電機(jī)不工作，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)不轉(zhuǎn)動，通過垂向?qū)к墸?5)控制對磨盤（12)向下運(yùn)動擠 壓旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)，垂向位移量為Ah'，通過垂向載荷傳感器(2)測量垂向位移變化前后對 磨盤(12)承載力的變化量ΔΡ'，則組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件的剛度A = ^; 然后，在有潤滑油的動態(tài)工況下，測量整個試驗(yàn)平臺的剛度Kt: 第一步，打開油累(5)，向儲油皿（16)持續(xù)提供穩(wěn)定的潤滑油（11);打開外部的電機(jī)，通 過旋轉(zhuǎn)軸(10)控制旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)加速到設(shè)定轉(zhuǎn)速后穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)定時(shí)間； 第二步，通過垂向?qū)к墸?5)控制對磨盤（12)向下運(yùn)動擠壓旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(6)，直到對旋轉(zhuǎn) 密封環(huán)(6)施加的垂向壓力的載荷大小達(dá)到設(shè)定值Fo,持續(xù)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間； 第Ξ步，通過控制高精度步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動垂向?qū)к墸?5)使對磨盤(12)沿垂向?qū)к墸?5)向 上運(yùn)動Ah,持續(xù)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后系統(tǒng)穩(wěn)定;記錄垂向載荷傳感器2的垂向壓力載荷值Fi; 第四步，計(jì)算得對磨盤（12)承載力的變化量AF = F〇-Fi，垂向位移量為Ah,則整個試驗(yàn) 平臺的剛度&=策 由于整個試驗(yàn)平臺的剛度Kt由油膜動態(tài)剛度κ。和組成所述試驗(yàn)平臺的所有固體零部件 剛度Ks串聯(lián)，因此，可得油膜動態(tài)剛度馬:
【文檔編號】G01M13/00GK106092537SQ201610421743
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201610421743.5, CN 106092537 A, CN 106092537A, CN 201610421743, CN-A-106092537, CN106092537 A, CN106092537A, CN201610421743, CN201610421743.5
【發(fā)明人】魏超, 薛冰, 趙一民, 胡紀(jì)濱
【申請人】北京理工大學(xué)