[发明专利]一种活塞杆处密封油膜的可视化装置

说明书

技术领域

本发明属于液压往复密封领域，具体涉及了一种活塞杆处密封油膜可视化装置。

背景技术

近年来随着我国飞机项目的大量兴起，相关的配套研究实验工作也开始陆续展开。目前，液压作动器作为飞机上主要的执行器，研究其动密封件的性能对于作动器以及系统的安全性、可靠性、维护性和寿命具有重要影响。针对现役及未来先进飞机液压系统的“高可靠、长寿命、准预测”的目标，必须展开流体往复动密封的机理研究，而密封性能与密封界面油膜状态直接相关，油膜厚度分布、空化区域范围等因素与泄漏量和摩擦力直接相关，因此密封油膜成膜机理与空化机理研究有助于密封性能的控制及优化，密封区域的可视化是展开上述研究的必要条件。通过透明玻璃观察密封界面的油膜状态，对密封区域可视化从而分析油膜的动态过程是研究密封的重要手段。因为往复密封可分为油缸密封和活塞杆密封，而对于杆密封其密封油膜位于密封圈和活塞杆接触区域，为了能观察到油膜，现有的设备均采用玻璃活塞的结构，密封圈安装在油缸上，同时采用内窥镜观测密封油膜。然而现有杆密封油膜可视化装置不检测作动器活塞处泄漏量，不能得到密封区域油膜状态与作动腔液体压力、密封泄漏量、油缸和活塞之间的摩擦力的精确的定量关系，同时也未考虑液体温度对密封油膜成膜的影响。

发明内容

本发明的目的在于为解决背景技术中存在的精度、测量不全面等问题，提出了一种活塞杆处密封油膜的可视化装置，在可实现往复杆密封油膜可视化的基础上，为整个作动腔提供一定温度的流体压力，观测密封油膜动态过程并精确测量活塞与油缸之间的摩擦力和由直线电机获得的相对运动速度，检测作动器活塞处密封的泄漏量大小，其结构简单，满足实验系统的使用要求。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括作动部分和检测部分，作动部分包括机架、直线作动器和龙门式导轨机构，直线作动器底座通过两侧的槽钢支柱支撑在水平实验台的水平底座上，直线作动器呈倒挂方式固定安装在直线作动器底座底面，直线作动器的作动器输出杆朝下正下方并固定连接有龙门式横板，并驱动龙门式横板上下移动，龙门式横板两侧固定有滑块，水平底座的两侧设有龙门支座，龙门支座上设有竖直的导轨，两滑块分别嵌入到两侧龙门支座上的导轨中并沿导轨上下移动，检测部分安装在龙门式横板下部和水平底座之间。

所述的检测部分包括玻璃活塞杆、油缸、拉压力传感器、油缸底座、工业硬管内窥镜和漏液收集环；玻璃活塞杆上端固定连接到龙门式横板底面，玻璃活塞杆下端穿过油缸后穿出水平底座的中心孔，玻璃活塞杆设有中心通孔，工业硬管内窥镜从其下端的中心通孔伸入到玻璃活塞杆内，油缸通过拉压力传感器安装在油缸底座上，油缸底座固定在水平底座上。

所述的油缸中部设有环形的油缸内腔，使得油缸内腔、玻璃活塞杆外壁、密封件和支撑环之间形成一个封闭式油腔，油缸外侧壁设有与油缸内腔径向相通的进油口，油缸顶面设有与油缸内腔轴向相通的出油口，玻璃活塞杆外壁与油缸内壁之间通过密封件和支撑环密封配合；位于油缸内腔上方、下方的玻璃活塞杆外壁与油缸内壁之间沿轴向均设有一个密封件和两个支撑环，两个支撑环分别位于密封件的上、下方。

所述的工业硬管内窥镜的探头正对油缸内腔下方密封件处。

包括三个所述拉压力传感器，三个拉压力传感器间隔均布地安装在油缸顶端法兰和油缸底座顶面之间。

所述的进油口和出油口分别连接进油软管和出油软管用以供油排油。

所述油缸顶面与内壁面衔接处设有用以收集油液的集油倒角；水平底座中心孔中设有漏液收集环，漏液收集环通过收集环底座承托安装。

所述的玻璃活塞杆为顶端带法兰的光学材质玻璃管。

所述的油缸为顶端带法兰的圆柱形油缸。

本发明具有的有益效果：

本发明解决了现有活塞杆密封处油膜可视化装置无法同时精确测量油膜动态过程、活塞与油缸之间相对运动速度和摩擦力、密封泄漏量的技术难题。

本发明作动器部分竖直布置并采用龙门式结构，成功的排除了直线作动器等所带来的活塞与油缸相对运动时存在的振动对油膜动态的不可测影响，提高了所观测到的油膜动态过程的可信度。

本发明油缸由三个呈120°均匀布置的高精度传感器架空固定在油缸底座上，使得所测得的力在理论上只为活塞和油缸之间的摩擦力，保证了所测摩擦力的真实性。

本发明油缸由传感器轴肩定位并固定于油缸底座上，油缸底座与水平底座可方便进行相对位置的调节，保证了玻璃活塞杆外壁与油缸内腔之间的同轴度，确保了实验所测量的准确性。