專利名稱：一種測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種材料性能測(cè)試設(shè)備，特別涉及一種密封件的性能測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
材料的疲勞耐久性能已經(jīng)被人們熟知，利用傳統(tǒng)的疲勞試驗(yàn)機(jī)或耐久性試驗(yàn)機(jī)很容易測(cè)得材料的耐久性能。但作為工業(yè)中常用的密封件，由于其主要由橡膠和纖維復(fù)合而成，疲勞性能受溫度影響很大，特別是在航空航天領(lǐng)域中，密封件工作環(huán)境惡劣，加載的次數(shù)多，更加有必要研究其在不同溫度下的耐久性能。而傳統(tǒng)的疲勞試驗(yàn)機(jī)主要用來(lái)測(cè)試金屬的疲勞，加載距離固定且較小，頻率過高；而傳統(tǒng)的耐久性試驗(yàn)機(jī)也存在著加載力范圍固定、加載行程不可控、無(wú)法調(diào)節(jié)溫度等問題，不能用來(lái)測(cè)量不同溫度下、具有一定形狀的橡膠密封件的耐久性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其能夠更加方便、準(zhǔn)確地測(cè)量密封件在不同環(huán)境溫度下的耐久性能。為此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，該裝置包括機(jī)座、高低溫試驗(yàn)箱、測(cè)試臺(tái)、動(dòng)力加載裝置、壓力傳感器以及控制單元，其中，高低溫試驗(yàn)箱置于所述機(jī)座上；測(cè)試臺(tái)置于所述高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，所述測(cè)試臺(tái)包括支撐臺(tái)和固定于支撐臺(tái)上并用來(lái)夾持密封件的夾具；動(dòng)力加載裝置具有位于高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的加載頭，所述加載頭用來(lái)向所述密封件加載；壓力傳感器設(shè)置在所述加載頭上遠(yuǎn)離所述密封件的一端用來(lái)感測(cè)所述加載頭施加到所述密封件上的正壓力；控制單元分別電連接所述動(dòng)力加載裝置和所述壓力傳感器；其中，所述控制單元控制動(dòng)力加載裝置的運(yùn)動(dòng)從而使得所述加載頭沿豎直方向以預(yù)定次數(shù)和預(yù)定頻率反復(fù)向密封件加載預(yù)定位移；所述壓力傳感器將所述正壓力信號(hào)傳送至所述控制單元；所述控制單元根據(jù)其所接收到的正壓力信號(hào)動(dòng)態(tài)生成反映密封件耐久性能的正壓力-時(shí)間曲線。優(yōu)選地，加載裝置還包括伺服電機(jī)、由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)從而將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、一端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接而另一端經(jīng)由壓力傳感器與所述加載頭相連接的豎直壓塊。再優(yōu)選地，加載頭為包括連接件和可拆卸壓頭的兩件式結(jié)構(gòu)，所述壓力傳感器設(shè)置在所述連接件的末端，所述可拆卸壓頭用來(lái)向所述密封件加載。進(jìn)一步優(yōu)選地，可拆卸壓頭可采用平底壓頭、線壓頭或圓弧壓頭的形式。又進(jìn)一步優(yōu)選地，測(cè)試臺(tái)與水平面的夾角在0 60°的范圍內(nèi)。再優(yōu)選地，控制單元為帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機(jī)。進(jìn)一步優(yōu)選地，高低溫試驗(yàn)箱具有設(shè)置在高低溫試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的溫度傳感器和設(shè)置在箱體外的溫度控制器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)能夠調(diào)節(jié)測(cè)試溫度，測(cè)量不同溫度下密封件的耐久性能；幻能夠采用不同的加載頭，并調(diào)節(jié)不同加載角度，來(lái)模擬不同的工況； 3)能夠利用微機(jī)對(duì)加載的距離、加載頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行控制，加載的方式多樣；4)在試驗(yàn)結(jié)束后不僅可以肉眼觀察密封件而且還可以通過研究微機(jī)生成的正壓力-時(shí)間曲線來(lái)判斷密封件的耐久性能。通過參考下面所描述的實(shí)施方式，本發(fā)明的這些方面和其他方面將會(huì)得到清晰地闡述。


本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方式以及進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖的描述得到更好地理解，其中，相同的參考標(biāo)記標(biāo)識(shí)相同的元件圖1是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖加-b分別是圖1所示裝置的加載頭的主視圖和左視圖，其中加載頭使用的是平底壓頭；圖3a_b分別是另一種加載頭的主視圖和左視圖，其中加載頭使用的是線壓頭；圖如-b分別是又一種加載頭的主視圖和左視圖，其中加載頭使用的是圓弧壓頭；圖fe-d是測(cè)試臺(tái)相對(duì)水平面處于不同角度下的試件加載示意圖；圖6是圖1所示的裝置中夾具將試件裝載在測(cè)試臺(tái)上的示意圖。圖中1-機(jī)座2-高低溫試驗(yàn)箱21-溫度傳感器22-溫度控制器3-測(cè)試臺(tái)31-支撐臺(tái)32-夾具41-伺服電機(jī)42-絲杠-螺母機(jī)構(gòu)43-豎直壓塊44-加載頭441-連接件442-可拆卸壓頭5-壓力傳感器6-微機(jī)7-試件
具體實(shí)施例方式根據(jù)要求，這里將披露本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，這里所披露的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的典型例子而已，其可體現(xiàn)為各種形式。因此，這里披露的具體細(xì)節(jié)不被認(rèn)為是限制性的，而僅僅是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)以及作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以實(shí)際中任何恰當(dāng)?shù)姆绞讲煌貞?yīng)用本發(fā)明的代表性的基礎(chǔ)，包括采用這里所披露的各種特征并結(jié)合這里可能沒有明確披露的特征。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施方式的一種測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，該裝置包括機(jī)座1、高低溫試驗(yàn)箱2、測(cè)試臺(tái)3、動(dòng)力加載裝置、壓力傳感器5和帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機(jī)6。其中，高低溫試驗(yàn)箱2放置在機(jī)座1上，該高低溫試驗(yàn)箱2具有設(shè)置在箱體內(nèi)的溫度傳感器21和設(shè)置在箱體外的溫度控制器22 ；測(cè)試臺(tái)3置于高低溫試驗(yàn)箱2 內(nèi)，該測(cè)試臺(tái)3包括支撐臺(tái)31和固定于支撐臺(tái)31上并用來(lái)夾持密封件7的夾具32 ；動(dòng)力加載裝置包括伺服電機(jī)41、由伺服電機(jī)41驅(qū)動(dòng)的作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲杠-螺母機(jī)構(gòu)42、與絲杠-螺母機(jī)構(gòu)42固連的豎直壓塊43和穿過高低溫試驗(yàn)箱2的頂壁位于高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的加載頭44 ；壓力傳感器5設(shè)置在豎直壓塊43和加載頭44之間，壓力傳感器5裝在豎直壓塊43和加載頭44之間，其上、下底面分別與豎直壓塊43和加載頭44固連，用來(lái)感測(cè)加載頭44施加到密封件7上的正壓力；所述的帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機(jī)8分別通過控制線路和數(shù)據(jù)線路與伺服電機(jī)41和壓力傳感器5電連接。應(yīng)當(dāng)理解的是，夾具32可以是可拆卸的，以便根據(jù)所要測(cè)試的密封件的不同而更換相應(yīng)的夾具；加載頭44可為兩件式結(jié)構(gòu)，包括連接件441和可拆卸壓頭442，壓力傳感器 5設(shè)置在連接件441的末端，而可拆卸壓頭442用來(lái)向密封件7加載，從而可通過僅更換可拆卸壓頭442來(lái)模擬不同的工況。另外，盡管在本實(shí)施方式中采用絲杠-螺母機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但也可以采用齒輪-齒條機(jī)構(gòu)或其他類似可將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)的機(jī)構(gòu)作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖加到圖4b分別示出了可拆卸壓頭442的三種實(shí)施方式的主視圖和左視圖，其中，圖加-b示出了平底壓頭；圖3a_b示出了線壓頭；而圖如-b示出了圓弧壓頭。實(shí)踐中， 可根據(jù)需要選用不同的壓頭，即選用不同的加載頭來(lái)模擬使用中不同結(jié)構(gòu)對(duì)密封件5的壓縮。圖fe-d是測(cè)試臺(tái)3相對(duì)水平面處于不同角度下對(duì)試件7加載的示意圖。試驗(yàn)時(shí)， 可以調(diào)節(jié)測(cè)試臺(tái)3與水平面呈0 60°角度，從而使得加載頭44相對(duì)于試件7呈0 60° 傾角，用于模擬使用中裝配偏差或其他特殊裝夾方式時(shí)密封件7傾斜加載的情況，即可通過調(diào)節(jié)不同加載角度，來(lái)模擬不同的工況。圖6是試件7裝載在測(cè)試臺(tái)3上的示意圖。如圖所示，夾具32通過例如螺絲可拆卸地固定在測(cè)試臺(tái)3上，在該實(shí)施方式中夾具32具有C型夾，通過C型夾將密封件7固定在測(cè)試臺(tái)3上方。下面說(shuō)一說(shuō)本實(shí)施方式的裝置的工作過程根據(jù)所要試驗(yàn)的密封件7選擇相適應(yīng)的夾具32和加載頭44，將密封件7裝夾在夾具32上，然后通過調(diào)節(jié)高低溫試驗(yàn)箱2的溫度控制器22將箱內(nèi)溫度調(diào)到試驗(yàn)所需要的預(yù)定溫度，通過微機(jī)6控制伺服電機(jī)41轉(zhuǎn)動(dòng)，從而借助于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)42、豎直壓塊43以及加載頭44對(duì)作為試件的密封件7進(jìn)行加載試驗(yàn)。下面介紹一下利用上述實(shí)施方式中測(cè)量橡膠密封件的耐久性能的裝置進(jìn)行測(cè)試的工作過程，具體步驟如下首先，可根據(jù)需要對(duì)測(cè)試臺(tái)裝上不同的傾角板，從而可使加載頭相對(duì)于試件有一定的傾角；接著，根據(jù)不同的試件型號(hào)選用不同的夾具裝夾，并選用不同的加載頭模擬不同的工作狀況；然后，通過高低溫試驗(yàn)箱外部的溫度控制器對(duì)箱內(nèi)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使試件處于一定的溫度場(chǎng)中，以測(cè)量該溫度下橡膠密封件的耐久性能；對(duì)微機(jī)進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置，包括試件尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)和顯示參數(shù)，其中運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)又包括加載頭運(yùn)動(dòng)方式、加載距離、加載次數(shù)、控制方式(在本實(shí)施方式中按位移控制)等；微機(jī)根據(jù)設(shè)定參數(shù)控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為豎直方向的運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)豎直壓塊和加載頭按指定的方式上下運(yùn)動(dòng)，對(duì)密封件往復(fù)加載；在加載過程中，裝載在加載頭上部的壓力傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量各時(shí)刻的正壓力，并將信號(hào)反饋給微機(jī)；微機(jī)對(duì)壓力傳感器測(cè)得的信號(hào)進(jìn)行處理，得到任意時(shí)刻的正壓力，并生成在某一溫度下的正壓力-時(shí)間的實(shí)時(shí)曲線顯示在屏幕上；在此過程中，微機(jī)從設(shè)置的參數(shù)中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前狀態(tài)是否滿足預(yù)先設(shè)置的參數(shù)，比如加載距離(即加載位移)、加載次數(shù)、加載頻率/加載周期、加載溫度，如果不滿足，則對(duì)伺服電機(jī)發(fā)送信號(hào)，控制伺服電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述生成的某一溫度下的正壓力-時(shí)間曲線能夠反映出最大加載力以及每一周期內(nèi)的壓縮時(shí)間，從而反映出密封件的耐久性能。 本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)上述結(jié)構(gòu)和材料作各種變化和改進(jìn)，包括這里單獨(dú)披露或要求保護(hù)的技術(shù)特征的組合，明顯地包括這些特征的其它組合。這些變形和/或組合均落入本發(fā)明所涉及的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，并落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。需要注意的是，按照慣例，權(quán)利要求中使用單個(gè)元件意在包括一個(gè)或多個(gè)這樣的元件。此外，不應(yīng)該將權(quán)利要求書中的任何參考標(biāo)記構(gòu)造為限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，包括機(jī)座；高低溫試驗(yàn)箱，其置于所述機(jī)座上；測(cè)試臺(tái)，其置于所述高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，所述測(cè)試臺(tái)包括支撐臺(tái)和固定于支撐臺(tái)上并用來(lái)夾持密封件的夾具；動(dòng)力加載裝置，其具有位于高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)的加載頭，所述加載頭用來(lái)向所述密封件加載；壓力傳感器，其設(shè)置在所述加載頭上遠(yuǎn)離所述密封件的一端，所述壓力傳感器用來(lái)感測(cè)所述加載頭施加到所述密封件上的正壓力；控制單元，其分別與所述動(dòng)力加載裝置和所述壓力傳感器電連接；其中，所述控制單元控制動(dòng)力加載裝置的運(yùn)動(dòng)從而使得所述加載頭沿豎直方向以預(yù)定次數(shù)和預(yù)定頻率反復(fù)向密封件加載預(yù)定位移；所述壓力傳感器將所述正壓力信號(hào)傳送至所述控制單元；所述控制單元根據(jù)其所接收到的正壓力信號(hào)動(dòng)態(tài)生成反映密封件耐久性能的正壓力-時(shí)間曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述加載裝置還包括伺服電機(jī)、由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)從而將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、一端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接而另一端經(jīng)由壓力傳感器與所述加載頭相連接的豎直壓塊。
3.如權(quán)利要求2所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述可拆卸加載頭為包括連接件和可拆卸壓頭的兩件式結(jié)構(gòu)，所述壓力傳感器設(shè)置在所述連接件的末端，所述可拆卸壓頭用來(lái)向所述密封件加載。
4.如權(quán)利要求3所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述可拆卸壓頭采用平底壓頭、線壓頭或圓弧壓頭的形式。
5.如權(quán)利要求4所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述壓力傳感器的上、下表面分別與所述豎直壓塊和所述加載頭的連接件固定連接。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述測(cè)試臺(tái)與水平面的夾角在0 60°的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠-螺母機(jī)構(gòu)或齒輪-齒條機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述控制單元為帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機(jī)。
9.如權(quán)利要求8所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述高低溫試驗(yàn)箱具有設(shè)置在高低溫試驗(yàn)箱箱體內(nèi)的溫度傳感器和設(shè)置在箱體外的溫度控制器。
10.如權(quán)利要求9所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述密封件為橡膠密封件。
11.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述夾具是可拆卸的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量密封件高低溫耐久性能的裝置，屬于材料力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要包括主機(jī)底座、高低溫試驗(yàn)箱、加載裝置、測(cè)試臺(tái)、壓力傳感器和帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機(jī)。伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、豎直壓塊和加載頭對(duì)試件進(jìn)行加載。壓力傳感器測(cè)量加載力的大小，將測(cè)量信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給微機(jī)，并實(shí)時(shí)顯示。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的耐久性試驗(yàn)機(jī)或疲勞試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試溫度可控、加載行程長(zhǎng)、加載力范圍大，可用來(lái)測(cè)量在不同溫度下不同型號(hào)的橡膠密封件耐久性能。
文檔編號(hào)G01N3/32GK102539257SQ20111036173
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者劉若斯, 黃楓 申請(qǐng)人:中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院