[发明专利]阀芯和阀套界面时变粘附力特性测试方法与装置

说明书

本发明公开了阀芯和阀套界面时变粘附力特性测试方法与装置。已有阀芯阀套粘附力测试方法无法模拟实际粘附情况。本发明方法：第一拉压传感器对硫化在阀芯工作面的密封层和阀套进行预压；第二拉压传感器推动密封层与阀套分开；两传感器示数第二次相等时，第二伺服电机停转；绘制两传感器压力随时间变化曲线；曲线中两传感器示数两次相等的时间段，密封层对阀套的弹性力即为两者的粘附力，粘附力为第二拉压传感器示数减去第一拉压传感器示数；重复测三次，求均值即为阀芯阀套间的测试粘附力。本发明可获得优化设计阀芯阀套微纳表界面形貌的方法，提高阀芯阀套的响应速度、可靠性和使用寿命。

技术领域

本发明属于表界面粘附特性测试领域，特别涉及一种测量阀芯和阀套间时变粘附力特性的方法与装置。

背景技术

阀作为流体输送的核心组件，具有截止、调节、导流等功能，用于流体的控制，主要应用在化工、机械等领域。目前，由于阀芯和阀套间的时变粘附力特性，使得阀芯开启力会随着时间而发生变化，影响到阀的响应特性和可靠性，从而使得化工管道连接处的流体出现截流状态，或者使汽车空气干燥器的阀芯不能开启导致汽车制动系统出现故障。因此，有必要研制一种测量阀芯和阀套间时变粘附力，并可进一步分析粘附力特性的装置及方法。

目前，测量界面间粘附力的方法主要是通过离心力测量和拉压实验的方法来获得，如专利申请号为201110100523.X的专利公开了一种测量物体间粘附力的装置及其测试方法。该装置主要由待测样品安装固定装置、平衡块安装固定装置和旋转测速装置组成，该装置能够通过测得样品分离时的离心力，从而间接得到样品间的粘附力。但由于该装置不能给阀芯提供预紧力，所以无法模拟多种工况下阀芯阀套的粘附情况，此外，通过离心抛出工件会对工件造成损伤。申请专利号为201320732433.7的专利公开了一种界面拉伸实验装置，该装置包括可伸缩的试验台支架、驱动装置、S型拉压传感器、样品安装固定装置和采集装置，该装置通过伸缩支架上的驱动装置对连接样品的S型拉压传感器进行拉伸，通过采集装置采集到的传感器数据得到界面间的粘附力，但是该装置同样只能测定单一粘附力数据，无法模拟实际阀芯阀套的粘附情况，更无法有效分析界面间的粘附力特性。

发明内容

本发明针对目前阀芯端面密封层和阀套之间时变粘附力特性测试尚无较好解决方案的现状，提供一种基于模拟实际使用工况的阀芯端面密封层和阀套间时变粘附力特性测试方法与装置。该发明是一种可设置阀芯端面密封层与阀套表面压力和接触时间的方法；是一种可进行阀芯端面密封层与阀套脱离过程中粘附力实时反馈及记录的方法；是一种可进行多次测量结果汇总，进行阀芯端面密封层与阀套粘附力特性统计分析的方法。

本发明阀芯和阀套界面时变粘附力特性测试方法，具体如下：

步骤一、将待测工件的弹簧套置在待测工件的阀芯上，然后放入阀芯套筒内，弹簧的底端与压套的顶端端面接触；将阀套工作面置于硫化在阀芯工作面的密封层上，再将阀套与阀芯套筒固定。

步骤二、第一伺服电机正转，驱动第一丝杠滑台的滑动台带动第一加载压块向上匀速移动，第一拉压传感器通过压套对弹簧进行压缩，阀芯的底端嵌入压套的预紧作用孔内；压缩的弹簧作用于阀芯，为密封层与阀套提供预压力，然后第一伺服电机停转；数据采集仪采集第一拉压传感器测得的预压力。对阀芯上的密封层和阀套进行时间大于24小时的预压。

步骤三、第二伺服电机正转，同时数据采集仪继续采集第一拉压传感器和第二拉压传感器的压力。第二伺服电机驱动第二丝杠滑台的滑动台带动第二加载压块和第二拉压传感器向下匀速移动，使得推杆嵌入阀套的中心孔推动密封层与阀套分开。数据采集仪采集到第二拉压传感器与第一拉压传感器的示数第二次相等时，第二伺服电机停转。

步骤四、数据采集仪将采集到的第一拉压传感器和第二拉压传感器的压力传给工控机，工控机绘制出第一拉压传感器及第二拉压传感器的压力随时间变化的曲线；将曲线中密封层和阀套的分离过程分为四个阶段，在这四个阶段中第一拉压传感器的示数F₁与第二拉压传感器的示数F₂之间的关系为