一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺及方法，屬于旋轉密封技術領域，它包括：橫向滑塊、垂向載荷傳感器、扭矩傳感器、旋轉密封環(huán)、固定盤、旋轉軸、對磨盤、垂向導軌及儲油皿；所述旋轉軸的一端與外部的電機連接，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；旋轉密封環(huán)固定在所述固定盤上端面；垂向導軌沿豎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軌上；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)明能夠測量旋轉密封中油膜的動態(tài)剛度。
【專利說明】
一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺及方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉密封技術領域，具體涉及一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參 數(shù)試驗平臺及方法。
【背景技術】
[0002] 旋轉密封是一種新型的非接觸式密封結構，它是現(xiàn)代流體動壓潤滑理論在密封技 術領域的最新應用成果，在車用傳動系統(tǒng)中得到了廣泛應用。由于密封間隙僅為5μπι左右， 極易受到外界干擾、結構參數(shù)等影響，極有可能導致動靜密封環(huán)間的干摩擦或泄漏量增大， 因而保證液膜動態(tài)穩(wěn)定性是旋轉密封可靠運行的關鍵，而液膜動態(tài)穩(wěn)定性的關鍵參數(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密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平 臺及方法，能夠測量旋轉密封中油膜的動態(tài)剛度。
[0004] 本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的：
[0005] -種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺，包括:橫向滑塊、垂向載荷傳 感器、扭矩傳感器、油栗、旋轉密封環(huán)、固定盤、旋轉軸、對磨盤、垂向導軌及儲油皿；
[0006] 其連接關系如下:所述旋轉軸的一端與外部的電機連接，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)，且所述旋轉密封環(huán)的上端面突出所述環(huán)形限位凸臺；
[0007] 垂向導軌沿豎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，所述對磨盤在所述垂向導軌的帶動下向下運動擠壓所 述旋轉密封環(huán)；
[0009] 油栗的一端通過油管與對磨盤上的兩個進油口連接，另一端通過油管與設置在儲 油皿底面上的回油口連接，潤滑油儲存在儲油皿中，其中，兩個所述進油口位于所述旋轉密 封環(huán)所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)。
[0010] 進一步的，所述垂向導軌為由步進電機控制的絲杜，位移控制精度為Ιμπι。
[0011] 進一步的，所述對磨盤在橫向滑塊的作用下沿水平方向運動，使對磨盤與所述旋 轉密封環(huán)同軸布置，對磨盤在垂向導軌的作用下沿豎直方向運動，貼緊旋轉密封環(huán)并向旋 轉密封環(huán)施加垂向壓力。
[0012] 進一步的，還包括熱電偶，熱電偶位于儲油皿中，并與潤滑油接觸。
[0013] 進一步的，基于所述試驗平臺的一種車用旋轉密封油膜動態(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，測量組成所述試驗平臺的所有固體零部件的剛 度Ks:
[0015] 此時，電機不工作，旋轉密封環(huán)不轉動，通過垂向導軌控制對磨盤向下運動擠壓旋 轉密封環(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，通過旋轉 軸控制旋轉密封環(huán)加速到設定轉速后穩(wěn)定運行設定時間；
[0018] 第二步，通過垂向導軌控制對磨盤向下運動擠壓旋轉密封環(huán)，直到對旋轉密封環(huán) 施加的垂向壓力的載荷大小達到設定值Fo，持續(xù)運行設定時間；
[0019] 第三步，通過控制高精度步進電機驅動垂向導軌使對磨盤沿垂向導軌向上運動Δ h，持續(xù)運行設定時間后系統(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
[0021] 由于整個試驗平臺的剛度Kt由油膜動態(tài)剛度Ko和組成所述試驗平臺的所有固體 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)明通過垂向導軌對對磨盤的垂向位移進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，能夠測得旋轉密封動態(tài)剛度特性參數(shù)，進 而得出油膜的動態(tài)剛度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的結構組成圖。
[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-旋轉密封環(huán)，7-固定盤，8-回油口，9-進油口，10-旋轉軸，11-潤滑油，12-對磨盤，13-熱電偶，15-垂向導軌， 16-儲油皿。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0026]本發(fā)明提供了一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺及方法，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、旋轉密封環(huán)6、固定盤7、旋轉 軸10、對磨盤12、熱電偶13、垂向導軌15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 ]所述垂向導軌15為由高精度步進電機控制的絲杠，位移控制精度為Ιμπι;
[0030]其連接關系如下:所述旋轉軸10的一端與外部的電機連接，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)，且所述旋轉密封環(huán)6的上端面突出所述環(huán)形限 位凸臺；
[0031] 垂向導軌15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 垂向導軌15上，橫向滑塊1可沿橫向滑軌做水平方向的運動，同時橫向滑塊1在垂向導軌15 的帶動下可沿豎直方向運動；
[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動，使對磨盤12 與所述旋轉密封環(huán)6同軸布置，在垂向導軌15的作用下沿豎直方向運動，從而貼緊旋轉密封 環(huán)6并向旋轉密封環(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與旋轉密封環(huán)6之間的摩擦轉 矩；
[0033]油栗5的一端通過油管與對磨盤12上的兩個進油口 9連接，另一端通過油管與設置 在儲油皿16底面上的回油口8連接，用于向對磨盤12與旋轉密封環(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，兩個所述進油口位于所述旋轉密封環(huán)6所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)；
[0034] 基于所述車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺的測試方法，其具體步驟 如下：
[0035] 首先，在無潤滑油的靜態(tài)工況下，測量組成所述試驗平臺的所有固體零部件的剛 度Ks:
[0036] 此時，電機不工作，旋轉密封環(huán)不轉動，在無潤滑油11的靜態(tài)工況下，通過垂向導 軌15控制對磨盤12向下運動擠壓旋轉密封環(huán)6,垂向位移進行微小變化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'，則試驗測得組成所述試驗平 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，通過 旋轉軸10控制旋轉密封環(huán)6加速到設定轉速后穩(wěn)定運行一分鐘；
[0039] 第二步，通過垂向導軌15控制對磨盤12向下運動擠壓旋轉密封環(huán)6,直到對旋轉密 封環(huán)6施加的垂向壓力的載荷大小達到設定值Fo，持續(xù)運行五分鐘后系統(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電機驅動垂向導軌15使對磨盤12沿垂向導軌15向上 運動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兩次第二步至第四步，以保證結果的可重復性；
[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)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。 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、改進等，均應包含在本發(fā)明的 保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1. 一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺，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)、旋轉密封環(huán)(6)、固定盤（7)、旋轉軸 (10)、對磨盤(12)、垂向導軌（15)及儲油皿（16); 其連接關系如下：所述旋轉軸（10)的一端與外部的電機連接，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)，且所述旋轉密封環(huán)(6)的上端面突出所述環(huán)形限位 凸臺； 垂向導軌（15)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 垂向導軌（15)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，所述對磨盤(12)在所述垂向導軌（15)的帶 動下向下運動擠壓所述旋轉密封環(huán)(6); 油累(5)的一端通過油管與對磨盤（12)上的兩個進油口（9)連接，另一端通過油管與設 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 述進油口（9)位于所述旋轉密封環(huán)(6)所圍成的環(huán)形區(qū)域內(nèi)。2. 如權利要求1所述的一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺，其特征在 于，所述垂向導軌(15)為由步進電機控制的絲杠，位移控制精度為1皿。3. 如權利要求1所述的一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺，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動，使對磨盤(12)與所述旋轉密 封環(huán)(6)同軸布置，對磨盤（12)在垂向導軌（15)的作用下沿豎直方向運動，貼緊旋轉密封環(huán) (6)并向旋轉密封環(huán)(6)施加垂向壓力。4. 如權利要求1所述的一種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺，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. -種車用旋轉密封油膜動態(tài)剛度測量方法，該方法基于權利要求1所述的車用旋轉 密封油膜動態(tài)剛度特性參數(shù)試驗平臺，其特征在于， 首先，在無潤滑油的靜態(tài)工況下，測量組成所述試驗平臺的所有固體零部件的剛度Ks: 此時，電機不工作，旋轉密封環(huán)不轉動，通過垂向導軌（15)控制對磨盤（12)向下運動擠 壓旋轉密封環(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，通 過旋轉軸(10)控制旋轉密封環(huán)(6)加速到設定轉速后穩(wěn)定運行設定時間； 第二步，通過垂向導軌（15)控制對磨盤（12)向下運動擠壓旋轉密封環(huán)(6)，直到對旋轉 密封環(huán)(6)施加的垂向壓力的載荷大小達到設定值Fo,持續(xù)運行設定時間； 第Ξ步，通過控制高精度步進電機驅動垂向導軌（15)使對磨盤(12)沿垂向導軌（15)向 上運動Ah,持續(xù)運行設定時間后系統(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 平臺的剛度&=策 由于整個試驗平臺的剛度Kt由油膜動態(tài)剛度κ。和組成所述試驗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, 胡紀濱
【申請人】北京理工大學