往复密封基础试验系统及试验方法与流程

本发明涉及密封件试验技术领域，特别是涉及一种往复密封基础试验系统及试验方法。

背景技术：

液压往复运动密封件性能试验台，主要通过专门设计的试验系统，以实现对被试密封件施加特定变化周期的压力载荷、较高的油温环境、高低速往复运动等控制，模拟密封件的实际工作工况进行测试，并对试验过程中摩擦特性和磨损、泄漏等关键性能指标进行测量和记录。试验结果为密封件综合性能评估和应用选型提供了科学依据。

现有的试验系统缺乏对影响往复密封安装和运行的关键变量的控制，往复密封的实验结果将具有不可预测性。但是为了获得往复密封性能的对比数据，为密封件的设计和选用提供依据，密封件的试验系统应严格控制这些关键变量，并严格要求试验条件。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种往复密封基础试验系统及试验方法，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种往复密封基础试验系统，包括：驱动缸、第一试验缸和第二试验缸；

所述第一试验缸的活塞杆和第二试验缸的活塞杆均与所述驱动缸的活塞杆连接；第一主泵输入端与第一油箱相连接，所述第一主泵输出端与第一电磁换向阀的p口相连通，所述第一电磁换向阀的a口通过第一测试支路与所述驱动缸的进油口相连通，所述驱动缸的出油口通过第二测试支路与所述第一电磁换向阀的b口相连通，所述第一电磁换向阀的t口与所述第一油箱相连接；第二主泵输入端与第二油箱相连接，所述第一试验缸的进油口和所述第二试验缸的进油口均与所述第二主泵输出端相连通，所述第一试验缸的出油口和所述第二试验缸的出油口均与第一溢流阀输入端相连接，所述第一溢流阀输出端与所述第二油箱相连接。

其中，所述第一测试支路包括第一压力表、第一压力传感器和第一截止阀；所述第一截止阀的第一端和所述第一电磁换向阀的a口连接，所述第一压力表和所述第一压力传感器均与所述第一截止阀的第二端连接，所述第一截止阀的第二端与所述驱动缸的进油口相连通；

所述第二测试支路包括第二压力表、第二压力传感器和第二截止阀；所述第二截止阀的第二端和所述第一电磁换向阀的b口连接，所述第二压力表和所述第二压力传感器均与所述第二截止阀的第一端连接，所述第二截止阀的第一端与所述驱动缸的出油口相连通。

其中，所述往复密封基础试验系统还包括控制泵和第二溢流阀；

所述控制泵输入端与所述第一油箱相连接，所述控制泵输出端与所述第一主泵控制端相连接后与所述第二溢流阀输入端相连接，所述第二溢流阀输出端与所述第一油箱相连接。

其中，所述第一电磁换向阀的a口通过第二电磁换向阀与所述第一油箱相连接。

其中，所述第一主泵输出端通过第一主泵过滤器与第一电磁换向阀的p口相连通，所述第一主泵过滤器的出口端连接有第三测试支路。

其中，所述第三测试支路包括第三压力表、第三压力传感器以及第三溢流阀；

所述第三溢流阀的输入端、所述第三压力表和所述第三压力传感器均与所述第一主泵过滤器的出口端连接，所述第三溢流阀的输出端与所述第一油箱相连接。

其中，所述往复密封基础试验系统还包括与所述第一油箱相连通的循环过滤系统；所述循环过滤系统包括依次连通的循环泵和过滤器。

其中，所述第一试验缸的进油口和所述第二试验缸的进油口均通过第二主泵过滤器与所述第二主泵输出端相连通。

第二方面，本发明提供一种利用上述所述的往复密封基础试验系统的试验方法，包括：调节第一主泵以保持往复密封基础试验系统流量稳定，获取驱动缸的活塞杆速度。

其中，还包括：调节第一溢流阀以保持第一试验缸和第二试验缸的充油腔的压力稳定，获取第一试验缸和第二试验缸的充油压力。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种往复密封基础试验系统及试验方法，该往复密封基础试验系统中调节第一主泵以保持往复密封基础试验系统流量稳定，获取驱动缸的活塞杆速度；调节第一溢流阀以保持第一试验缸和第二试验缸的充油腔的压力稳定，获取第一试验缸和第二试验缸的充油压力；设置第一试验缸的活塞杆和第二试验缸的活塞杆运行速度与第一试验缸的充油腔和第二试验缸的充油腔的油压，获取第一试验缸和第二试验缸的泄漏流量。该往复密封基础试验系统采用驱动缸拖动两个试验缸，可同时进行四组密封测试，同步往复，对比性强，测试效率高；采用泄漏量在线测量系统，测试精度和自动化程度高降低工作强度，可消除主观误差。

附图说明

图1为本发明实施例一种往复密封基础试验系统的液压原理示意图；

图中：1-第一主泵；2-控制泵；3-第一主泵过滤器；4-第一电磁换向阀；5-驱动缸；6-第一截止阀；7-第二截止阀；8-第一压力传感器；9-第一压力表；10-第二压力表；11-第二压力传感器；12-第一试验缸；13-第二试验缸；14-第二主泵过滤器；15-第二主泵；16-第四溢流阀；17-第一溢流阀；18-第一力传感器；19-第二力传感器；20-位移速度传感器；21-第二电磁换向阀；22-第三压力传感器；23-第三压力表；24-第三溢流阀；25-循环泵；26-过滤器；27-第二溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例一种往复密封基础试验系统的液压原理示意图，如图1所示，包括：驱动缸5、第一试验缸12和第二试验缸13；第一试验缸12的活塞杆和第二试验缸13的活塞杆均与驱动缸5的活塞杆连接；驱动缸5的活塞杆上安装有位移速度传感器20，第一试验缸12的活塞杆上安装有第一力传感器18，第二试验缸13的活塞杆上安装有第二力传感器19；第一试验缸12的充油腔内安装有第一温度传感器(图中未示出)和第一压力传感器(图中未示出)，第二试验缸13的充油腔内安装有第二温度传感器(图中未示出)和第二压力传感器(图中未示出)，第一试验缸12的泄露油腔内安装有第一流量传感器(图中未示出)，第二试验缸13的泄露油腔内安装有第二流量传感器(图中未示出)；

其中，第一主泵1的输入端与第一油箱(图中未示出)相连接，第一主泵1输出端与第一电磁换向阀4的p口相连通，第一电磁换向阀4的a口通过第一测试支路与驱动缸5的进油口相连通，驱动缸5的出油口通过第二测试支路与第一电磁换向阀4的b口相连通，第一电磁换向阀4的t口与第一油箱相连接；

其中，第二主泵15的输入端与第二油箱(图中未示出)相连接，第一试验缸12的进油口和第二试验缸13的进油口均与第二主泵15的输出端相连通，第一试验缸12的出油口和第二试验缸13的出油口均与第一溢流阀17的输入端相连接，第一溢流阀17的输出端与第二油箱相连接。

可以理解的是，第一溢流阀17的输出端通过冷却器与第二油箱相连接。

在本实施例中，第一电磁换向阀4用于控制油液流向。第一油箱下部装有放油阀(图中未示出)、电加热器(图中未示出)、液位计(图中未示出)、第三温度传感器(图中未示出)以及空气滤清器(图中未示出)，这些液压附件主要是对试验系统的工作状态起着监测的作用。液位计采用磁翻板式液位计，下部分导管内浮子由连杆与上部主导管内磁性浮球连成一体，液位变化时，浮球带动磁钢在主导管内上下运动带动显示部分红白翻柱上下翻转，在面板上显示液位高度。液位计安装在第一油箱靠第一主泵一侧，液位计上翻转的磁片用于观察第一油箱中的液位，三个继电器用于远程控制。该试验系统设计三个液位：超低位、低位以及高位。当第一油箱中液位高于高位，触摸屏界面显示发出相应提升并报警器报警，提醒工作人员停止往第一油箱中加油；当第一油箱中液位低于低位，则触摸屏界面有相应提升并报警器报警，提升工作人员需要向第一油箱中补油，当第一油箱中液位低于超低位，则触摸屏界面有相应提升，同时报警，且第一主泵电机停机，防止第一主泵损坏。

第三温度传感器设定15℃、50℃、60℃，当油液温度低于15℃，第一主泵停止工作，电加热器启动；当温度达到10℃，第一主泵工作，电加热器保持工作，对油液加热；当温度达到15℃，电加热器停止工作，第一主泵工作；当温度达到50℃，冷却装置启动，当温度低于50℃，冷却装置停止工作，第一主泵工作；当温度大于60℃，第一主泵停止工作，循环过滤系统工作。空气滤清器使第一油箱与大气相通，滤除空气中的杂物。打开放油阀可排掉第一油箱中的油污。

在本实施例中，循环过滤系统包括依次连通的循环泵25、过滤器26。循环过滤系统用于对第一油箱中的油液在箱外循环，滤除油液中的杂质。该部分主要有一台三螺杆泵、一台精过滤器以及一台冷却器组成。三螺杆泵启停由操作员在操作台上控制，过滤器对油液进行过滤，精过滤器上有压差发讯器，当滤芯堵塞，发讯器报警，提升换阀芯。正常工作时，电磁水阀(图中未示出)打开，油液回到第一油箱，当过滤器检修或者其他原因不工作时，关闭电磁水阀。

需要说明的是，循环过滤系统还包括第四压力表(图中未示出)以及第五溢流阀(图中未示出)，第四压力表与循环泵的出口端连接，第五溢流阀的输入端与循环泵的出口端连接，第五溢流阀的输出端与第一油箱相连接。

其中，第一主泵1为比例泵，通过调节泵上比例方向阀输入信号改变比例泵排量。第二主泵15为定量泵。

在本实施例中，调节第一主泵以保持往复密封基础试验系统流量稳定，获取驱动缸的活塞杆速度；调节第一溢流阀以保持第一试验缸和第二试验缸的充油腔的压力稳定，获取第一试验缸和第二试验缸的充油压力；设置第一试验缸的活塞杆和第二试验缸的活塞杆运行速度与第一试验缸的充油腔和第二试验缸的充油腔的油压，获取第一试验缸和第二试验缸的泄漏流量。该往复密封基础试验系统采用驱动缸拖动两个试验缸，可同时进行四组密封测试，同步往复，对比性强，测试效率高；采用泄漏量在线测量系统，测试精度和自动化程度高降低工作强度，可消除主观误差。

另外，根据本发明的实施例，第一测试支路包括第一压力表9、第一压力传感器8和第一截止阀6；第一截止阀6的第一端和第一电磁换向阀4的a口连接，第一压力表9和第一压力传感器8均与第一截止阀6的第二端连接，第一截止阀6的第二端与驱动缸5的进油口相连通；

第二测试支路包括第二压力表10、第二压力传感器11和第二截止阀7；第二截止阀7的第二端和第一电磁换向阀4的b口连接，第二压力表10和第二压力传感器11均与第二截止阀7的第一端连接，第二截止阀7的第一端与驱动缸5的出油口相连通。

在本实施例中，通过第一测试支路可以获取第一电磁换向阀4的a口与驱动缸5的进油口之间的压力参数；通过第二测试支路可以获取第一电磁换向阀4的b口与驱动缸5的出油口之间的压力参数。

另外，根据本发明的实施例，往复密封基础试验系统还包括控制泵2和第二溢流阀27；控制泵2输入端与第一油箱相连接，控制泵2输出端与第一主泵1的控制端相连接后与第二溢流阀27输入端相连接，第二溢流阀27的输出端与第一油箱相连接。

其中，控制泵用于为第一主泵提供控制油。

需要说明的是，控制泵2输出端还安装有第五压力表(图中未示出)，通过第五压力表实时监测压力参数，以作为调节第二溢流阀27的数据基础。

另外，根据本发明的实施例，第一电磁换向阀4的a口通过第二电磁换向阀21与第一油箱相连接。

在本实施例中，第一电磁换向阀4的a口与第二电磁换向阀21的第一端连接，第二电磁换向阀21的第二端通过节流阀(图中未示出)与与第一油箱相连接。通过第二电磁换向阀21可以实时调节第一测试支路的油压。

另外，根据本发明的实施例，第一主泵1输出端通过第一主泵过滤器3与第一电磁换向阀4的p口相连通，第一主泵过滤器3的出口端连接有第三测试支路。

在本实施例中，第三测试支路包括第三压力表23、第三压力传感器22以及第三溢流阀24；第三溢流阀24的输入端、第三压力表23和第三压力传感器22均与第一主泵过滤器3的出口端连接，第三溢流阀24的输出端与第一油箱相连接。

另外，根据本发明的实施例，第一试验缸12的进油口和第二试验缸13的进油口均通过第二主泵过滤器14与第二主泵15的输出端相连通。

在本实施例中，第二主泵15的输出端与第四溢流阀16的输入端连接，第四溢流阀16的输出端与第二油箱相连接，第二主泵15的输出端还安装有第六压力表(图中未示出)。

本发明实施例提供一种利用上述的往复密封基础试验系统的试验方法，包括：调节第一主泵以保持往复密封基础试验系统流量稳定，获取驱动缸的活塞杆速度。

另外，根据本发明的实施例，该试验方法还包括：调节第一溢流阀以保持第一试验缸和第二试验缸的充油腔的压力稳定，获取第一试验缸和第二试验缸的充油压力。

另外，根据本发明的实施例，该试验方法还包括：设置第一试验缸的活塞杆和第二试验缸的活塞杆运行速度与第一试验缸的充油腔和第二试验缸的充油腔的油压，获取第一试验缸和第二试验缸的泄漏流量。

该往复密封基础试验系统能自动完成液压往复运动密封件在指定压力条件下的试运行、静态试验、启动摩擦力测试、动态压力-速度循环试验、动摩擦力测试过程；从而获取启动摩擦力曲线、动摩擦力曲线、泄漏-循环次数曲线等项目，测试流程如下：

(1)检测准备工作

a.按gb/t10610-2009沿着活塞杆轴向测量试验活塞杆表面粗糙度ra和rt，每次取样长度0.8mm，评定长度4mm。

b.使用分辨率为0.02mm的非接触测量仪器测量新试验密封件尺d1，d2，s1，s2和h。

(2)试运行及附件固有摩擦力fi测试

试验项目未正式进行之前，先进行试运行，分两步完成：被试密封件安装之前试运行，被试密封件安装之后试运行。

c.被试密封件安装之前试运行：首先将导向套、防尘圈等所有元件(除被试密封外)按正式试验状态安装好。试验缸工作腔由循环液压系统充低压油(循环比例阀给零信号)进行润滑和排气，控制驱动缸以较低速度(0.15m/s)运行5分钟，充分跑合。然后分别记录0.15m/s、0.5m/s两种速度条件下两试验缸活塞杆上力传感器所检测到的摩擦力值，即为附件固有摩擦力fi。

d.被试密封件安装之后试运行：在上一步骤基础上将被试密封外安装到被试缸内，按正式试验状态安装好。试验缸工作腔由循环液压系统充低压油(循环比例阀给零信号)进行润滑和排气，控制驱动缸以较低速度(0.15m/s)运行5分钟以上，充分跑合。

(3)正式试验步骤

e.将油温升到试验温度。

f.试验装置以线速度v，稳定介质压力p1往复运动1h。

g.测量动摩擦力ft：在往复运动结束前，记录至少一个循环的摩擦力曲线，并记录摩擦力ft。

h.静态试验：停止往复运动，维持试验压力p1和试验温度16h。

i.测量启动摩擦力fq：设定试验回路压力，开始静态试验周期(如16h)；完成静态试验周期后，将驱动回路压力调整为零；设定试验速度和活塞杆运动方向，相对试验密封件a作前进行程；逐渐增加驱动回路压力使活塞杆开始移动，记录活塞杆开始移动瞬间的摩擦力，即为启动摩擦力fq。

j.增加驱动回路压力以克服运行时的摩擦力，试验装置继续以线速度v按循环要求往复运动，压力在前进行程p1和返回行程p2之间交替。

k.完成200000次不间断循环(线速度为0.05m/s时，完成60000次循环)。如果循环中断，忽略重新启动至达到平稳状态时的泄漏。

l.在不间断循环过程中，每试验24h后和完成200000次循环后，收集、测量并记录每个密封件的泄漏量。

m.完成不间断循环后，测量恒定压力下的摩擦力。

n.继续按j的要求进行往复运动。

o.不间断完成总计300000次循环。速度为0.05m/s时完成总计100000次循环。

p.完成不间断循环后，按g测量恒定压力下的摩擦力。

q.按h、i再次测量启动摩擦力。

r.停止试验。

s.按b测量拆下的试验密封件，并对密封件的状况进行拍照和记录。

t.泄漏-循环次数曲线：由于密封件的泄漏量较小，拟采用在线泄漏量测试系统。测试系统实时获取不同循环次数对应的泄漏油量，并进行存贮。试验完毕后将数据绘制泄漏—循环次数曲线。

为了获得合理的数据，每一类型密封件应至少进行6次试验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。