一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台及方法
【专利摘要】本发明公开了一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台及方法，属于旋转密封技术领域，它包括：横向滑块、垂向载荷传感器、扭矩传感器、旋转密封环、固定盘、旋转轴、对磨盘、垂向导轨及储油皿；所述旋转轴的一端与外部的电机连接，另一端穿过储油皿的底面后与位于储油皿内的固定盘同轴固定；旋转密封环固定在所述固定盘上端面；垂向导轨沿竖直方向安装在外部的支撑架上，横向滑块通过横向滑轨安装在垂向导轨上；扭矩传感器的一端通过垂向载荷传感器与横向滑块的底面相连,另一端固定有球铰；对磨盘与所述球铰配合；本发明能够测量旋转密封中油膜的动态刚度。
【专利说明】
一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台及方法
技术领域
[0001] 本发明属于旋转密封技术领域，具体涉及一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参 数试验平台及方法。
【背景技术】
[0002] 旋转密封是一种新型的非接触式密封结构，它是现代流体动压润滑理论在密封技 术领域的最新应用成果，在车用传动系统中得到了广泛应用。由于密封间隙仅为5μπι左右， 极易受到外界干扰、结构参数等影响，极有可能导致动静密封环间的干摩擦或泄漏量增大， 因而保证液膜动态稳定性是旋转密封可靠运行的关键，而液膜动态稳定性的关键参数就是 动态刚度。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平 台及方法，能够测量旋转密封中油膜的动态刚度。
[0004] 本发明是通过下述技术方案实现的：
[0005] -种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台，包括:横向滑块、垂向载荷传 感器、扭矩传感器、油栗、旋转密封环、固定盘、旋转轴、对磨盘、垂向导轨及储油皿；
[0006] 其连接关系如下:所述旋转轴的一端与外部的电机连接，另一端穿过储油皿的底 面后与位于储油皿内的固定盘同轴固定;旋转密封环固定在所述固定盘上端面环形限位凸 台的内圆周面内，且所述旋转密封环的上端面突出所述环形限位凸台；
[0007] 垂向导轨沿竖直方向安装在外部的支撑架上，横向滑块通过横向滑轨安装在垂向 导轨上；
[0008] 扭矩传感器的一端通过垂向载荷传感器与横向滑块的底面相连，另一端固定有球 铰;对磨盘与所述球铰配合;使用时，所述对磨盘在所述垂向导轨的带动下向下运动挤压所 述旋转密封环；
[0009] 油栗的一端通过油管与对磨盘上的两个进油口连接，另一端通过油管与设置在储 油皿底面上的回油口连接，润滑油储存在储油皿中，其中，两个所述进油口位于所述旋转密 封环所围成的环形区域内。
[0010] 进一步的，所述垂向导轨为由步进电机控制的丝杜，位移控制精度为Ιμπι。
[0011] 进一步的，所述对磨盘在横向滑块的作用下沿水平方向运动，使对磨盘与所述旋 转密封环同轴布置，对磨盘在垂向导轨的作用下沿竖直方向运动，贴紧旋转密封环并向旋 转密封环施加垂向压力。
[0012] 进一步的，还包括热电偶，热电偶位于储油皿中，并与润滑油接触。
[0013] 进一步的，基于所述试验平台的一种车用旋转密封油膜动态刚度测量方法，其步 骤如下：
[0014] 首先，在无润滑油的静态工况下，测量组成所述试验平台的所有固体零部件的刚 度Ks:
[0015] 此时，电机不工作，旋转密封环不转动，通过垂向导轨控制对磨盘向下运动挤压旋 转密封环，垂向位移量为△ h '，通过垂向载荷传感器测量垂向位移变化前后对磨盘承载力 的变化量A F'，则组成所述试验平台的所有固体零部件的刚度
[0016] 然后，在有润滑油的动态工况下，测量整个试验平台的刚度Kt:
[0017] 第一步，打开油栗，向储油皿持续提供稳定的润滑油；打开外部的电机，通过旋转 轴控制旋转密封环加速到设定转速后稳定运行设定时间；
[0018] 第二步，通过垂向导轨控制对磨盘向下运动挤压旋转密封环，直到对旋转密封环 施加的垂向压力的载荷大小达到设定值Fo，持续运行设定时间；
[0019] 第三步，通过控制高精度步进电机驱动垂向导轨使对磨盘沿垂向导轨向上运动Δ h，持续运行设定时间后系统稳定;记录垂向载荷传感器的垂向压力载荷值Fi;
[0020] 第四步，计算得对磨盘承载力的变化量Δ FiFo-Fi，垂向位移量为Δ h，则整个试验
[0021] 由于整个试验平台的刚度Kt由油膜动态刚度Ko和组成所述试验平台的所有固体 零部件刚度Ks串联，因此，可得油膜动态刚度
[0022] 有益效果:本发明通过垂向导轨对对磨盘的垂向位移进行微小变化及通过垂向载 荷传感器测量垂向位移变化前后承载力的变化，能够测得旋转密封动态刚度特性参数，进 而得出油膜的动态刚度。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的结构组成图。
[0024]其中，1-横向滑块，2-垂向载荷传感器，4-扭矩传感器，5-油栗，6-旋转密封环，7-固定盘，8-回油口，9-进油口，10-旋转轴，11-润滑油，12-对磨盘，13-热电偶，15-垂向导轨， 16-储油皿。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0026]本发明提供了一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台及方法，参见附 图1，包括:横向滑块1、垂向载荷传感器2、扭矩传感器4、油栗5、旋转密封环6、固定盘7、旋转 轴10、对磨盘12、热电偶13、垂向导轨15及储油皿16;
[0027]所述对磨盘12上加工有沿其盘心中心对称的两个进油口 9;
[0028]所述储油皿16的底面上加工有回油口8;
[0029 ]所述垂向导轨15为由高精度步进电机控制的丝杠，位移控制精度为Ιμπι;
[0030]其连接关系如下:所述旋转轴10的一端与外部的电机连接，另一端穿过储油皿16 的底面后与位于储油皿16内的固定盘7的下端面同轴固定;旋转密封环6通过螺钉固定在固 定盘7上端面的环形限位凸台的内圆周面内，且所述旋转密封环6的上端面突出所述环形限 位凸台；
[0031] 垂向导轨15沿竖直方向安装在外部的支撑架上，横向滑块1通过横向滑轨安装在 垂向导轨15上，横向滑块1可沿横向滑轨做水平方向的运动，同时横向滑块1在垂向导轨15 的带动下可沿竖直方向运动；
[0032] 扭矩传感器4的一端通过垂向载荷传感器2与横向滑块1的底面相连，另一端固定 有球铰;对磨盘12与所述球铰配合，并在横向滑块1的作用下沿水平方向运动，使对磨盘12 与所述旋转密封环6同轴布置，在垂向导轨15的作用下沿竖直方向运动，从而贴紧旋转密封 环6并向旋转密封环6施加垂向压力，垂向载荷传感器2用于测量对磨盘12对旋转密封环6施 加的垂向压力的载荷大小，扭矩传感器4用于测量对磨盘12与旋转密封环6之间的摩擦转 矩；
[0033]油栗5的一端通过油管与对磨盘12上的两个进油口 9连接，另一端通过油管与设置 在储油皿16底面上的回油口8连接，用于向对磨盘12与旋转密封环6之间的接触面输送润滑 油11，润滑油11储存在储油皿16中，热电偶13位于储油皿16中，并与润滑油11接触，用于测 量润滑油11的温度;其中，两个所述进油口位于所述旋转密封环6所围成的环形区域内；
[0034] 基于所述车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台的测试方法，其具体步骤 如下：
[0035] 首先，在无润滑油的静态工况下，测量组成所述试验平台的所有固体零部件的刚 度Ks:
[0036] 此时，电机不工作，旋转密封环不转动，在无润滑油11的静态工况下，通过垂向导 轨15控制对磨盘12向下运动挤压旋转密封环6,垂向位移进行微小变化Ah'，通过垂向载荷 传感器2测量垂向位移变化前后对磨盘12承载力的变化AF'，则试验测得组成所述试验平 台的所有固体零部件
[0037] 然后，在有润滑油11的动态工况下，测量整个试验平台的刚度Kt:
[0038] 第一步，打开油栗5,向储油皿16持续提供稳定的润滑油11;打开外部的电机，通过 旋转轴10控制旋转密封环6加速到设定转速后稳定运行一分钟；
[0039] 第二步，通过垂向导轨15控制对磨盘12向下运动挤压旋转密封环6,直到对旋转密 封环6施加的垂向压力的载荷大小达到设定值Fo，持续运行五分钟后系统稳定，然后连续采 集扭矩传感器4的摩擦扭矩和热电偶13的温度参数，持续一分钟；
[0040]第三步，通过控制高精度步进电机驱动垂向导轨15使对磨盘12沿垂向导轨15向上 运动Λ h = 5ym，之后保持系统稳定五分钟，然后再持续一分钟来记录垂向载荷传感器2的垂 向压力载荷值F:、扭矩传感器4的摩擦扭矩和热电偶13的温度参数；
[0041 ]第四步，计算得对磨盘12承载力的变化量Δ FiFo-Fi，垂向位移量为Δ h，则整个试
[0042]在相同条件下至少重复两次第二步至第四步，以保证结果的可重复性；
[0043] 由于整个系统的刚度Kt是由油膜刚度Ko和组成所述试验平台的所有固体零部件 刚度Ks串联表现出来的，因此，
[0044] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台，其特征在于，包括：横向滑块 (1)、垂向载荷传感器（2)、扭矩传感器(4)、油累（5)、旋转密封环(6)、固定盘（7)、旋转轴 (10)、对磨盘(12)、垂向导轨（15)及储油皿（16); 其连接关系如下：所述旋转轴（10)的一端与外部的电机连接，另一端穿过储油皿（16) 的底面后与位于储油皿（16)内的固定盘(7)同轴固定;旋转密封环(6)固定在所述固定盘 (7)上端面环形限位凸台的内圆周面内，且所述旋转密封环(6)的上端面突出所述环形限位 凸台； 垂向导轨（15)沿竖直方向安装在外部的支撑架上，横向滑块（1)通过横向滑轨安装在 垂向导轨（15)上； 扭矩传感器(4)的一端通过垂向载荷传感器(2)与横向滑块（1)的底面相连，另一端固 定有球较;对磨盘(12)与所述球较配合;使用时，所述对磨盘(12)在所述垂向导轨（15)的带 动下向下运动挤压所述旋转密封环(6); 油累(5)的一端通过油管与对磨盘（12)上的两个进油口（9)连接，另一端通过油管与设 置在储油皿（16)底面上的回油口（8)连接，润滑油（11)储存在储油皿（16)中，其中，两个所 述进油口（9)位于所述旋转密封环(6)所围成的环形区域内。2. 如权利要求1所述的一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台，其特征在 于，所述垂向导轨(15)为由步进电机控制的丝杠，位移控制精度为1皿。3. 如权利要求1所述的一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台，其特征在 于，所述对磨盘（12)在横向滑块(1)的作用下沿水平方向运动，使对磨盘(12)与所述旋转密 封环(6)同轴布置，对磨盘（12)在垂向导轨（15)的作用下沿竖直方向运动，贴紧旋转密封环 (6)并向旋转密封环(6)施加垂向压力。4. 如权利要求1所述的一种车用旋转密封油膜动态刚度特性参数试验平台，其特征在 于，还包括热电偶（13)，热电偶（13)位于储油皿(16)中，并与润滑油（11)接触。5. -种车用旋转密封油膜动态刚度测量方法，该方法基于权利要求1所述的车用旋转 密封油膜动态刚度特性参数试验平台，其特征在于， 首先，在无润滑油的静态工况下，测量组成所述试验平台的所有固体零部件的刚度Ks: 此时，电机不工作，旋转密封环不转动，通过垂向导轨（15)控制对磨盘（12)向下运动挤 压旋转密封环(6)，垂向位移量为Ah'，通过垂向载荷传感器(2)测量垂向位移变化前后对 磨盘(12)承载力的变化量ΔΡ'，则组成所述试验平台的所有固体零部件的刚度A = ^; 然后，在有润滑油的动态工况下，测量整个试验平台的刚度Kt: 第一步，打开油累(5)，向储油皿（16)持续提供稳定的润滑油（11);打开外部的电机，通 过旋转轴(10)控制旋转密封环(6)加速到设定转速后稳定运行设定时间； 第二步，通过垂向导轨（15)控制对磨盘（12)向下运动挤压旋转密封环(6)，直到对旋转 密封环(6)施加的垂向压力的载荷大小达到设定值Fo,持续运行设定时间； 第Ξ步，通过控制高精度步进电机驱动垂向导轨（15)使对磨盘(12)沿垂向导轨（15)向 上运动Ah,持续运行设定时间后系统稳定;记录垂向载荷传感器2的垂向压力载荷值Fi; 第四步，计算得对磨盘（12)承载力的变化量AF = F〇-Fi，垂向位移量为Ah,则整个试验 平台的刚度&=策 由于整个试验平台的刚度Kt由油膜动态刚度κ。和组成所述试验平台的所有固体零部件 刚度Ks串联，因此，可得油膜动态刚度馬:
【文档编号】G01M13/00GK106092537SQ201610421743
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月15日 公开号201610421743.5, CN 106092537 A, CN 106092537A, CN 201610421743, CN-A-106092537, CN106092537 A, CN106092537A, CN201610421743, CN201610421743.5
【发明人】魏超, 薛冰, 赵一民, 胡纪滨
【申请人】北京理工大学