[发明专利]一种活塞环径向截面扭转刚度测试装置及方法

权利要求书

1.一种活塞环径向截面扭转刚度测试装置，包括：活塞环、基座、压体、力传感器、加载把手、调平摆杆、铅垂、位移测量摆杆、第一位移传感器和第二位移传感器；其特征是，基座上有凹槽，基座凹槽内壁为环形斜面，基座凹槽中心有中心立柱，中心立柱与基座固连；所述中心立柱由上至下依次安装有加载把手、力传感器和压体；所述的压体侧面为环形斜面；活塞环安装于压体侧面与基座凹槽内壁之间，活塞环圆周向截面与中心立柱垂直；

基座顶端安装有连杆，连杆上安装调平摆杆、位移测量摆杆；调平摆杆与铅垂连接；所述第一位移传感器安装于位移测量摆杆与压体上表面之间，并垂直于位移测量摆杆与压体上表面；所述第二位移传感器安装于压体侧面和基座凹槽内壁之间，并垂直于压体侧面和基座凹槽内壁。

2.如权利要求1所述的一种活塞环径向截面扭转刚度测试装置，其特征是，所述基座凹槽内壁上涂有粗糙涂层。

3.如权利要求1或2所述的一种活塞环径向截面扭转刚度测试装置，其特征是，所述加载把手和力传感器之间有垫片。

4.如权利要求1或2所述的一种活塞环径向截面扭转刚度测试装置，其特征是，所述基座底部有对称的4个安装孔。

5.如权利要求3所述的一种活塞环径向截面扭转刚度测试装置，其特征是，所述基座底部有对称的4个安装孔。

6.一种利用权利要求1所述装置的活塞环径向截面扭转刚度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.安装活塞环，通过旋转加载扳手使压体与活塞环表面接触；调节第一位移传感器到垂直于位移测量摆杆与压体上表面位置，调节第二位移传感器到垂直于压体侧面和基座凹槽内壁位置；

步骤二.记录第一位移传感器示数x₁,记录第二位移传感器示数h₀,力传感器的示数f₁；

步骤三.旋转加载扳手进行第一次加载，记录第一位移传感器示数x₂,力传感器的示数f₂；

步骤四.旋转加载扳手进行第二次加载，记录第一位移传感器示数x₃,力传感器的示数f₃；

步骤五.分别计算第一次加载和第二次加载后的活塞环扭角∠a和∠b；

所涉及活塞环扭角∠a和∠b的计算表达式为

式中，p为活塞环周向的高度，q为活塞环截面的宽度；m为第二位移传感器由于自身尺寸相对于压体边界与基座凹槽内壁的补偿位移，∠d为中心立柱与第二位移传感器所在垂线之间的夹角；

步骤六.分别计算第一次加载和第二次加载后的活塞环扭矩M₁和M₂；

所涉及活塞环扭矩M₁和M₂的计算表达式为

式中，∠c为压体所受环压力与水平方向所成的夹角；D为活塞环内径，T0为活塞环间隙；

步骤七.计算活塞环径向截面扭转刚度K；

所涉及活塞环径向截面扭转刚度K的计算表达式为

步骤八.重复步骤一～步骤七3～5次，再求取活塞环径向截面扭转刚度的平均值，最终得到活塞环径向截面扭转刚度测试结果。