一种“o”型密封圈回弹速率测试装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料性能测试领域，涉及材料回弹性能测试，具体涉及固体火箭发动机用“O”型密封圈回弹速率的测试装置和方法。
【背景技术】
[0002]密封圈的回弹特性是表征动态密封效能的一个主要专用性能指标，反应了橡胶材料受压达到熵平衡状态后弹性内能自由释放所表现出的变形特性。橡胶材料具有较典型的粘弹性能，其参量的变化要经历一定的时间历程。由于橡胶材料的变形粘弹阻滞，在固体火箭发动机点火瞬间的冲击载荷下，其“O”型密封结构的橡胶圈的回弹速度有可能不能及时响应壳体结构件的变形，在密封圈和密封面接触压力过小或产生间隙而造成密封失效。
[0003]因此，迫切需要一种简单、易用、精度高的测试装置和方法来获取密封圈的回弹速率，为固体火箭发动机的动密封性能评估和可靠性评价提供技术手段和数据支撑。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是测试密封圈回弹的速率，提供一种“O”型密封圈回弹速率测试装置及其方法。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种“O”型密封圈回弹速率测试装置，包括双向吸盘式双铁芯电磁铁和高速激光测距传感器。其中:双向吸盘式双铁芯电磁铁包括I块压缩电磁铁、I块回弹电磁铁、I个“H”型动铁芯，2块连接板和I个“U”型槽压板。“U”型槽压板安装在所述压缩电磁铁的内侧并固定，“U”型压缩槽尺寸根据密封圈直径和压缩率来确定，“H”型动铁芯一端的双铁芯穿过压缩电磁铁的两个芯孔，另一端的双铁芯穿过回弹电磁铁的芯孔，调整所述压缩电磁铁和所述回弹电磁铁到合适位置满足铁芯行程和精度要求后由所述连接板固定，在“U”型压缩槽正下方安装激光测距传感器，使得其测距激光束对准U型压缩槽，并确保密封圈压缩后位置在激光测距传感器的有效测温范围内。
[0007]可选地，所述回弹电磁铁和压缩电磁铁共用一个“H”型的动铁芯，且所述回弹电磁铁和压缩电磁铁工作时互锁。
[0008]可选地，所述“U”型槽压板是可更换的，且通过变化“U”型压缩槽深度调整所述“O”型密封圈的压缩率。
[0009]可选地，在所述“O”型密封圈的上部粘接金属薄条，通过检测所述“O”型密封圈上的金属薄条外露部分的运动，获得密封圈的回弹过程。
[0010]可选地，所述“H”型动铁芯采用FeCov合金。
[0011]一种采用上述测试装置的密封圈回弹速率测试方法，其特征在于双向吸盘式双铁芯电磁铁实现“O”型密封圈的压缩到快速释放的高速转换；激光测距传感器通过监测粘接在密封圈上方的金属薄条外露部分的运动，获得密封圈的回弹时位移-时间关系，从而获得其回弹过程速率。
[0012]本测试装置具有原理简单、结构可靠、性能稳定、体积小的特点；本测试方法具有适应性广、测量精度高的优点。
【附图说明】
[0013]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明:
[0014]图1 “O”型密封圈回弹速率装置结构示意图。
[0015]图2密封圈上铝薄条安装示意图。
[0016]其中:1连接板，2回弹电磁铁，3 “H”型动铁芯，4铝薄条，5 “O”型密封圈试件，6 “U”型槽压板，7压缩电磁铁，8激光测距传感器。
[0017]图3密封圈回弹装置试验控制原理图。
[0018]其中:1电源，2激光测距传感器，3控制计算机，SB1主电路开关，SB2压缩电磁铁启动开关，SB3回弹电磁铁和激光传感器采集启动开关，KM1压缩电磁铁启动接触器，KM2回弹电磁铁和激光传感器启动接触器。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，一种“O”型密封圈回弹速率测试装置，包含双向吸盘式双铁芯电磁铁和激光测距传感器8。双向吸盘式双铁芯电磁铁包括I块压缩电磁铁7、I块回弹电磁铁2、I个“H”型动铁芯3，2块连接板和I个“U”型槽压板6。双向吸盘式双铁芯电磁铁的结构尺寸、压缩力和回弹速率根据密封圈材料、尺寸和压缩率综合确定，双向吸盘式双铁芯电磁铁采用互锁；“U”型压缩槽尺寸根据密封圈直径和压缩率来确定；铝薄条4采用长60_、宽5mm,0.05mm的铝薄；激光位移传感器8的安装尺寸、测量范围和精度和采样频率根据密封圈回弹速率选用。
[0020]为测试直径Φ 5mm的G105氟橡胶密封圈(长度为50mm)最大压缩率35%条件下的回弹速率。根据前期调研，知密封圈试件5的35%压缩力不超过300kg，回弹最大加速度不超过10g。回弹测试装置见附图1。
[0021]关键部件参数如下:
[0022]I)双向吸盘式双铁芯电磁铁I套，参数为:电压36V，压缩吸力300kg，回弹吸力100kg，“H”型动铁芯采用FeCov合金，有效行程15mm，电磁铁压缩/回弹互锁状态工作。
[0023]2) “U”型槽压板I件，材料为DT8，板长160mm、宽50mm、厚8mm，“U”型槽为通槽(宽8mm，深3.2mm)，在电磁铁芯孔对应位置处开通孔。
[0024]3)激光测距传感器I件，主要参数:检测距离15mm，检测范围±5mm，量程10mm，分辨率lum，精度:±0.1% F.S.，光斑大小0.5X0.7mm，采用周期500um。
[0025]安装调试步骤如下:
[0026]I)将“U”型槽压板6安装到压缩电磁铁7的内侧，并用螺钉固定。将“H”型动铁芯3 —端的双铁芯穿过压缩电磁铁7的两个芯孔，另一端的双铁芯穿过回弹电磁铁2的芯孔，调整压缩电磁铁7和回弹电磁铁2到合适位置满足铁芯行程和精度要求后由连接板(2件)1用螺栓固定。
[0027]2)在“U”型槽正下方安装激光测距传感器8，使得其测距激光束对准U型槽，并确保密封圈试件5压缩后位置在该激光测距传感器8的有效测温范围内。
[0028]3)按照图2所示连接控制和测试电路，并进行调试。
[0029]使用步骤如下:
[0030]I)如图3所示，将50mm长的“O”型密封圈试件5粘接长60mm厚0.05mm的铝薄条4，并在测试端外露1mm0
[0031]2)密封圈试件5放入“U”型压缩槽，保证铝薄条4向上。启动工作电源，压缩电磁铁7动作将密封圈试件5压缩到位，保证“H”型动铁芯3和“U”型槽压板6贴合。
[0032]3)将测试装置在室温环境或放入温度箱保持30min以上。
[0033]4)开启电磁铁互锁开关，在压缩电磁铁7断电的同时回弹电磁铁2开启，“H”型动铁芯3高速弹起，快速释放密封圈试件5，同时激光测距传感器8开启监测铝薄条4的运动过程。
[0034]5)从采集系统读取运动过程的位移-时间关系，进而获得回弹速率。
[0035]综上所述，该测试装置结构简单、性能稳定、测量精度高。此外，该装置不仅适用于密封圈的回弹速率，也适用于其它弹性材料和结构件的回弹性能测试。
【主权项】
1.一种“O”型密封圈回弹速率测试装置，其特征在于:包含双向吸盘式双铁芯电磁铁和激光测距传感器(8);所述双向吸盘式双铁芯电磁铁包括I块压缩电磁铁(7)、1块回弹电磁铁⑵、1个“H”型动铁芯(3)，2块连接板和I个“U”型槽压板(6)，其中“U”型槽压板(6)安装在所述压缩电磁铁(7)的内侧并固定，“U”型压缩槽尺寸根据密封圈直径和压缩率来确定，“H”型动铁芯(3) —端的双铁芯穿过压缩电磁铁的两个芯孔，另一端的双铁芯穿过回弹电磁铁(2)的芯孔，调整所述压缩电磁铁(7)和所述回弹电磁铁(2)到合适位置满足铁芯行程和精度要求后由所述连接板固定，在“U”型压缩槽正下方安装激光测距传感器(8)，使得其测距激光束对准U型压缩槽，并确保密封圈压缩后位置在激光测距传感器(8)的有效测温范围内。
2.根据权利要求1所述的“O”型密封圈回弹速率测试装置，其特征在于:所述回弹电磁铁⑵和压缩电磁铁(7)共用一个“H”型的动铁芯，且所述回弹电磁铁⑵和压缩电磁铁(7)工作时互锁。
3.根据权利要求1所述的“O”型密封圈回弹速率测试装置，其特征在于:所述“U”型槽压板(6)是可更换的，且通过变化“U”型压缩槽深度调整所述“O”型密封圈的压缩率。
4.根据权利要求1所述的“O”型密封圈回弹速率测试装置，其特征在于:在测试过程中，在所述“O”型密封圈的上部粘接金属薄条。
5.根据权利要求1所述的“O”型密封圈回弹速率测试装置，其特征在于:所述“H”型动铁芯采用FeCov合金。
6.一种根据权利要求1-5任一所述的“O”型密封圈回弹速率测试装置进行测试的方法，其包括如下步骤: 1)将“O”型密封圈试件(5)粘接金属薄条，并在测试端外露一定金属薄条； 2)将粘接有金属薄条的“O”型密封圈试件(5)放入所述“U”型压缩槽内，保证金属薄条向上，启动工作电源，压缩电磁铁(7)动作将“O”型密封圈试件(5)压缩到位，保证所述“H”型双铁芯(3)和“U”型槽压板(6)贴合； 3)将所述测试装置在室温环境或放入温度箱保持30min以上； 4)开启电磁铁互锁开关，在所述压缩电磁铁(7)断电的同时回弹电磁铁(2)开启，所述“H”型双铁芯(3)高速弹起，快速释放所述“O”密封圈试件(5)，同时激光测距传感器(8)开启监测金属薄条的运动过程； 5)从采集系统读取运动过程的位移-时间关系，进而获得回弹速率。
【专利摘要】本发明属于材料性能测试领域，具体涉及一种“O”型密封圈回弹速率测试装置及方法。该装置由压缩/快速释放装置和光学速度测量系统组成。其中，压缩和释放装置采用双向电磁铁实现密封圈压缩和快速释放；光学速度测量系统采用激光位移传感器测试密封圈回弹位移-时间关系，进而获得其回弹过程速率变化。该装置具有结构简单、性能稳定、测量精度高的特点。该装置适用于密封圈的回弹速率，也适用于其它弹性材料和结构件的回弹性能测试。
【IPC分类】G01N3-40
【公开号】CN104568621
【申请号】CN201410662813
【发明人】郭宇, 李树谦, 李志杰, 陈晓明
【申请人】中国航天科工集团第六研究院四十一所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月4日