技术特征：
1.一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置，其特征在于：包括壳体、主轴、直线轴承、测力传感器、动环、蜗轮、蜗杆、升降丝杠；待测静环组件的上侧安装在壳体的一端，下端通过压紧力与动环上端面贴紧；所述的动环通过压紧套和定位套定位在主轴的一端，所述的主轴为台阶轴，待测静环组件、动环、壳体、主轴之间形成充压腔，充压腔两侧安装入口接头和出口接头；主轴的另一端安装用于实现主轴定位的直线轴承，主轴下方安装测力传感器并与升降丝杠连接，升降丝杠上安装蜗轮，蜗杆通过轮齿啮合与蜗轮连接，通过蜗杆转动调节主轴的高度从而改变待测静环组件的压缩量，进而实现不同压缩量即充压腔内不同介质压力下静环组件端面压紧力的测量。2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述台阶轴包括同轴的上端轴、中间轴和下端轴组成；其中上端轴用于与压紧套和定位套配合安装动环，中间轴用于与所述壳体间隙配合，中间轴的上端面与待测静环组件、动环下端面及壳体之间形成充压腔；主轴的下端轴用于安装直线轴承。3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述台阶轴的同轴度应小于φ0.03mm。4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：主轴的中间轴外径与静环组件密封端面中径相等。5.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：所述的间隙配合为小间隙配合，间隙范围0.005-0.01mm。6.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于：主轴上安装两个直线轴承，其摩擦系数应小于0.05；配合处主轴外径不大于中间轴外径，且粗糙度应小于ra0.4μm。7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：壳体与两个直线轴承的配合面同轴度应小于φ0.03mm，粗糙度应小于ra0.4μm。8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的壳体为由上下两端均带有安装法兰的两个开口腔体组成，上端开口腔用于形成充压腔；下端开口腔与压盖连接，其上设置通孔与大气相通；下端开口腔内设置通孔结构用于安装实现主轴定位的直线轴承。9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的压盖下方安装用于支撑蜗轮、蜗杆以及升降丝杠的箱体，压盖上下两侧设置凸台，通过凸台保证壳体与箱体定位；压盖上设置轴承定位面，用于定位蜗轮上端的轴承。10.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述的蜗轮为带有中心螺纹孔的结构，结构上下两端为轴承定位面，中间为轮齿用于与蜗杆配合，所述的中心螺纹孔用于与升降丝杠配合。11.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：蜗杆的螺旋线升角应小于蜗轮轮齿间的当量摩擦角。12.一种根据权利要求1-11之一所述装置进行的测量方法，其特征在于包括如下步骤：s1、充压前，测量主轴顶端超出压紧套的高度，获得静环组件的初始压缩量x0；s2、通过驱动蜗轮旋转，主轴在升降丝杠的作用下沿轴向运动，使其运动距离为初始压缩量x0，使静环组件处于自由状态，通过主轴底部的测力传感器测得此时压力为f0，即动环、主轴和定位套等组件的自重，此时将测力传感器归零，以此为基准点进行比压测量；
s3、驱动蜗轮旋转，使主轴向上运动，运动距离为试验压缩量x1，当静环组件达到试验压缩量x1时，通过主轴底部的测力传感器测得此时压力为f
sp
；s4、由入口接头进气，出口接头排气，调节出口气体流量以提升充压腔内压力，使其达到试验压力，通过测力传感器测得此时压力为f
c
，f
c
即为充压状态下的静环组件压紧力；根据f
c
计算得到机械密封的端面比压。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：通过下述公式计算静环组件的平衡直径其中，d
o
为密封端面外径；d
b
为平衡直径；d
i
为密封端面内径；a为密封端面面积、λ为反压系数、p
i
为静环组件外侧压力，p
o
为静环组件内侧压力。14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于：重复s3、s4得到不同压缩量下的比压，从而确定每件静环组件的装配压缩量。
技术总结
本发明涉及一种用于高速涡轮泵的机械密封端面比压测量装置及方法，装置包括壳体、主轴、直线轴承、测力传感器、动环、蜗轮、蜗杆、升降丝杠；待测静环组件的上侧安装在壳体的一端，下端通过压紧力与动环上端面贴紧；所述的动环通过压紧套和定位套定位在主轴的一端，所述的主轴为台阶轴，待测静环组件、动环、壳体、主轴之间形成充压腔，充压腔两侧安装入口接头和出口接头；主轴的另一端安装用于实现主轴定位的直线轴承，主轴下方安装测力传感器并与升降丝杠连接，升降丝杠上安装蜗轮，蜗杆通过轮齿啮合与蜗轮连接，通过蜗杆转动调节主轴的高度从而改变待测静环组件的压缩量，进而实现不同压缩量即充压腔内不同介质压力下静环组件端面压紧力的测量。端面压紧力的测量。端面压紧力的测量。
技术研发人员：李晗 李铭 刘洪杰 吴霖 岳文龙 涂霆 王洪福 姜绪强
受保护的技术使用者：北京航天动力研究所
技术研发日：2021.04.30
技术公布日：2022/1/25