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刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置

阅读：386发布：2023-03-10

专利汇可以提供刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，包括：刷式密封实验件安装座一、刷式密封实验件安装座二、阶梯盘、主轴、机架、扭矩传感器和伺服电机，其中，刷式密封实验件安装座一包括刷式密封夹具一、三向滑台、三向位置调节杆、拉压传感器一和拉压传感器二，刷式密封实验件安装座二包括刷式密封夹具二、刷式密封夹具支撑座、轴向位置可调角铁、径向位置调节杆和拉压传感器三。该刷式密封摩擦磨损测试装置具有两套测量结构，可测量刷丝摩擦力、摩擦力扭矩和径向力，进一步可得到摩擦系数，通过称量法可得到刷丝磨损量，该实验测试装置对刷式密封性能研究具有重要意义。，下面是刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于，包括：刷式密封实验件安装座一(1)、刷式密封实验件安装座二(2)、阶梯盘(3)、主轴(4)、机架(5)、扭矩传感器(6)和伺服电机(7)，其中，主轴(4)贯穿机架(5)，上端与阶梯盘(3)固定连接，下端通过扭矩传感器(6)与伺服电机(7)的输出轴连接，刷式密封实验件安装座一(1)和刷式密封实验件安装座二(2)分别连接于机架(5)上端的两侧且关于阶梯盘(3)相对设置，刷式密封实验件安装座一(1)包括刷式密封夹具一(11)、三向滑台(12)、三向位置调节杆、拉压传感器一(14)和拉压传感器二(15)，刷式密封夹具一(11)固定于三向滑台(12)上，三向滑台(12)用于带动刷式密封实验件沿其切向、径向和轴向运动，三向位置调节杆与三向滑台(12)配合，用于调整三向滑台(12)的三向位置，进而调整刷式密封夹具一(11)的三向位置，拉压传感器一(14)和拉压传感器二(15)分别用于测量刷式密封实验件所受摩擦力和径向力，刷式密封实验件安装座二(2)包括刷式密封夹具二(21)、刷式密封夹具支撑座(22)、轴向位置可调角铁(23)、径向位置调节杆(24)和拉压传感器三(25)，轴向位置可调角铁(23)上设置有径向光轴(231)，刷式密封夹具二(21)固定于刷式密封夹具支撑座(22)下方，刷式密封夹具支撑座(22)通过其上设置的直线滚动轴承(221)配合安装于径向光轴(231)上，拉压传感器三(25)固定于径向位置调节杆(24)与刷式密封夹具支撑座(22)之间，用来测量刷式密封实验件所受径向力，扭矩传感器(6)用于测量刷式密封实验件的刷丝作用在阶梯盘(3)上的摩擦力扭矩。
2.按照权利要求1所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述三向滑台(12)包括依次滑动连接的X方向滑台(121)、Y方向滑台(122)、Z方向滑台(123)和基座(124)，其中，X方向滑台(121)可沿刷式密封实验件的切向滑动，Y方向滑台(122)可沿刷式密封实验件的径向滑动，Z方向滑台(123)可沿刷式密封实验件的轴向滑动，基座(124)固定于机架(5)上端的一侧，刷式密封夹具一(11)固定于X方向滑台(121)上。
3.按照权利要求2所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述三向位置调节杆包括X方向位置调节杆(131)、Y方向位置调节杆(132)和Z方向位置调节杆(133)，其中，X方向位置调节杆(131)安装于X方向滑台(121)一侧的凸台上，且与Y方向滑台(122)上的对应凸台相对应，用于调节X方向滑台(121)与Y方向滑台(122)沿刷式密封实验件的切向的相对位置，Y方向位置调节杆(132)安装于Y方向滑台(122)一侧的凸台上，且与Z方向滑台(123)上的对应凸台相对应，用于调节Y方向滑台(122)与Z方向滑台(123)沿刷式密封实验件的径向的相对位置，Z方向位置调节杆(133)安装于三向滑台(12)的基座(124)上，用于调节Z方向滑台(123)与基座(124)沿刷式密封实验件的轴向的相对位置，其中，所述拉压传感器一(14)设置于X方向位置调节杆(131)与Y方向滑台(122)上的对应凸台之间，拉压传感器二(15)设置于Y方向位置调节杆(132)与Z方向滑台(123)上的对应凸台之间。
4.按照权利要求3所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述X方向位置调节杆(131)、Y方向位置调节杆(132)和Z方向位置调节杆(133)上均设置有刻度。
5.按照权利要求1所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述径向位置调节杆(24)上设置有刻度。
6.按照权利要求1所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述阶梯盘(3)的阶梯直径由上至下依次变大，阶梯盘的每个阶梯表面均涂有耐磨涂层。
7.按照权利要求6所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述阶梯盘(3)设置有5～10个阶梯，相邻阶梯之间半径相差0.1mm，其中，直径最小的阶梯的直径为
360mm。
8.按照权利要求1所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述扭矩传感器(6)的两端分别通过第一联轴器(61)和第二联轴器(62)与主轴(4)和伺服电机(7)连接。
9.按照权利要求7所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述扭矩传感器(6)与伺服电机(7)均固定于传感器支架(63)上，所述传感器支架(63)与机架(5)固定连接。
10.按照权利要求1至9中任一项所述刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，其特征在于：所述刷式密封夹具一(11)和刷式密封夹具二(21)上对应设置有与刷式密封实验件配合的放置槽。

说明书全文

刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置

技术领域

[0001] 本发明涉及刷式密封领域，特别提供了一种刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置。

背景技术

[0002] 刷式密封是一种应用于航空发动机、汽轮机等的转子与静子之间的密封结构，其由前挡板、刷丝束、后挡板组成。刷式密封作为一种柔性接触式动密封，其刷丝可以在转子发生偏心时随着转子一同运动，这使得刷式密封的泄漏量只有传统迷宫密封的1/5～1/10，目前刷式密封正在逐渐取代传统的迷宫密封。但刷式密封的刷丝由于在运动时与转子处于相互接触的状态，其刷丝与转子上耐磨涂层之间的摩擦将会对刷式密封的密封性能和使用寿命产生影响，所以对刷式密封的摩擦磨损特性进行研究是有工程意义的。

[0003] 现有摩擦磨损测试装置多为测量某种材料的摩擦磨损性能，实验时直接将待测实验材料做成实验块或实验环进行摩擦实验，并没有直接对刷式密封实验件进行摩擦实验。因为现有摩擦磨损测试装置的摩擦副的接触形式多为点接触、线接触或平面接触，实验时直接在摩擦副所在位置的径向一点直接施加径向力即可在接触位置获得均布的径向力。而刷式密封的实验件是扇形段的，其摩擦副的接触形式为曲面接触，若直接在一点施加径向力无法在摩擦副的接触位置上得到均布的力。

[0004] 因此，研制一种可直接对扇形段刷式密封实验件进行摩擦磨损特性实验的装置，成了人们亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 鉴于此，本发明的目的在于提供一种可直接对扇形段刷式密封实验件进行实验，测量其摩擦磨损特性的实验装置，以解决现有摩擦磨损测试装置无法测量扇形段刷式密封实验件摩擦磨损特性的问题。

[0006] 本发明提供的技术方案是：一种刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，包括：刷式密封实验件安装座一、刷式密封实验件安装座二、阶梯盘、主轴、机架、扭矩传感器和伺服电机，其中，主轴贯穿机架，上端与阶梯盘固定连接，下端通过扭矩传感器与伺服电机的输出轴连接，刷式密封实验件安装座一和刷式密封实验件安装座二分别连接于机架上端的两侧且关于阶梯盘相对设置，刷式密封实验件安装座一包括刷式密封夹具一、三向滑台、三向位置调节杆、拉压传感器一和拉压传感器二，刷式密封夹具一固定于三向滑台上，三向滑台用于带动刷式密封实验件沿其切向、径向和轴向运动，三向位置调节杆与三向滑台配合，用于调整三向滑台的三向位置，进而调整刷式密封夹具一的三向位置，拉压传感器一和拉压传感器二分别用于测量刷式密封实验件所受摩擦力和径向力，刷式密封实验件安装座二包括刷式密封夹具二、刷式密封夹具支撑座、轴向位置可调角铁、径向位置调节杆和拉压传感器三，轴向位置可调角铁上设置有径向光轴，刷式密封夹具二固定于刷式密封夹具支撑座下方，刷式密封夹具支撑座通过其上设置的直线滚动轴承配合安装于径向光轴上，拉压传感器三固定于径向位置调节杆与刷式密封夹具支撑座之间，用来测量刷式密封实验件所受径向力，扭矩传感器用于测量刷式密封实验件的刷丝作用在阶梯盘上的摩擦力扭矩。

[0007] 优选，所述三向滑台包括依次滑动连接的X方向滑台、Y方向滑台、Z方向滑台和基座，其中，X方向滑台可沿刷式密封实验件的切向滑动，Y方向滑台可沿刷式密封实验件的径向滑动，Z方向滑台可沿刷式密封实验件的轴向滑动，基座固定于机架上端的一侧，刷式密封夹具一固定于X方向滑台上。

[0008] 进一步优选，所述三向位置调节杆包括X方向位置调节杆、Y方向位置调节杆和Z方向位置调节杆，其中，X方向位置调节杆安装于X方向滑台一侧的凸台上，且与Y方向滑台上的对应凸台相对应，用于调节X方向滑台与Y方向滑台沿刷式密封实验件的切向的相对位置，Y方向位置调节杆安装于Y方向滑台一侧的凸台上，且与Z方向滑台上的对应凸台相对应，用于调节Y方向滑台与Z方向滑台沿刷式密封实验件的径向的相对位置，Z方向位置调节杆安装于三向滑台的基座上，用于调节Z方向滑台与基座沿刷式密封实验件的轴向的相对位置，其中，所述拉压传感器一设置于X方向位置调节杆与Y方向滑台上的对应凸台之间，拉压传感器二设置于Y方向位置调节杆与Z方向滑台上的对应凸台之间。

[0009] 进一步优选，所述X方向位置调节杆、Y方向位置调节杆和Z方向位置调节杆上均设置有刻度。

[0010] 进一步优选，所述径向位置调节杆上设置有刻度。

[0011] 进一步优选，所述阶梯盘的阶梯直径由上至下依次变大，阶梯盘的每个阶梯表面均涂有耐磨涂层。

[0012] 进一步优选，所述阶梯盘设置有5～10个阶梯，相邻阶梯之间半径相差0.1mm，其中，直径最小的阶梯的直径为360mm。

[0013] 进一步优选，所述扭矩传感器的两端分别通过第一联轴器和第二联轴器与主轴和伺服电机连接。

[0014] 进一步优选，所述扭矩传感器与伺服电机均固定于传感器支架上，所述传感器支架与机架固定连接。

[0015] 进一步优选，所述刷式密封夹具一和刷式密封夹具二上对应设置有与刷式密封实验件配合的放置槽。

[0016] 本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，结构简单，工作可靠，可直接对刷式密封实验件进行实验得到其摩擦力、摩擦力扭矩、摩擦系数、磨损量，对研究刷式密封的摩擦磨损性能具有一定价值；本发明可直接对刷式密封实验件的扇形段进行实验，实验成本大大降低；本发明具有两种测试刷式密封特性的结构，使用者可择一进行测试，也可以利用两套结构分别测试，之后，综合考虑两个结构的测试结果，可得到一个较为准确摩擦系数结果，进一步保证实验的准确性；本发明采用具有不同直径阶梯的阶梯盘来向刷丝施加不同的干涉量，可研究不同干涉量下的刷式密封摩擦磨损特性，同时本发明采用伺服电机提供动力，整个系统的转速可准确快速的调节，利于实验研究刷式密封的摩擦磨损性能。附图说明

[0017] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

[0018] 图1为本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置的立体图；

[0019] 图2为本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置的主视图；

[0020] 图3为本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置的左视图；

[0021] 图4为本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置的俯视图；

[0022] 图5为本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置的刷式密封实验件安装座一的立体图；

[0023] 图6为本发明提供的刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置的刷式密封实验件安装座二的立体图。

具体实施方式

[0024] 下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明。

[0025] 如图1至图6所示，本发明提供了一种刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，包括：刷式密封实验件安装座一1、刷式密封实验件安装座二2、阶梯盘3、主轴4、机架5、扭矩传感器6和伺服电机7，其中，主轴4贯穿机架5，上端与阶梯盘3固定连接，下端通过扭矩传感器6与伺服电机7的输出轴连接，伺服电机7的输出轴可带动主轴4旋转，进而带动阶梯盘3旋转，刷式密封实验件安装座一1和刷式密封实验件安装座二2分别连接于机架5上端的两侧且关于阶梯盘3相对设置，刷式密封实验件安装座一1包括刷式密封夹具一11、三向滑台12、三向位置调节杆、拉压传感器一14和拉压传感器二15，刷式密封夹具一11固定于三向滑台12上，三向滑台12用于带动刷式密封实验件沿其切向、径向和轴向运动，三向位置调节杆与三向滑台12配合，用于调整三向滑台12的三向位置，进而调整刷式密封夹具一11的三向位置，拉压传感器一14和拉压传感器二15分别用于测量刷式密封实验件所受摩擦力和径向力，刷式密封实验件安装座二2包括刷式密封夹具二21、刷式密封夹具支撑座22、轴向位置可调角铁
23、径向位置调节杆24和拉压传感器三25，轴向位置可调角铁23上设置有径向光轴231，刷式密封夹具二21固定于刷式密封夹具支撑座22下方，刷式密封夹具支撑座22通过其上设置的直线滚动轴承221配合安装于径向光轴231上，拉压传感器三25固定于径向位置调节杆24与刷式密封夹具支撑座22之间，用来测量刷式密封实验件所受径向力，扭矩传感器6用于测量刷式密封实验件的刷丝作用在阶梯盘3上的摩擦力扭矩，优选，轴向位置可调角铁与机架滑动连接，轴向位置的调节可通过调节杆实现或通过紧固螺栓实现。

[0026] 该刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置，结构简单，工作可靠，可直接对刷式密封实验件进行实验得到其摩擦力、摩擦力扭矩、摩擦系数、磨损量，对研究刷式密封的摩擦磨损性能具有一定价值；本发明可直接对刷式密封实验件的扇形段进行实验，实验成本大大降低；本发明具有两种测试刷式密封特性的结构，使用者可择一进行测试，也可以利用两套结构分别测试，之后，综合考虑两个结构的测试结果，可得到一个较为准确摩擦系数结果，进一步保证实验的准确性；本发明采用具有不同直径阶梯的阶梯盘来向刷丝施加不同的干涉量，可研究不同干涉量下的刷式密封摩擦磨损特性，同时本发明采用伺服电机提供动力，整个系统的转速可准确快速的调节，利于实验研究刷式密封的摩擦磨损性能。

[0027] 该刷式密封摩擦磨损特性实验测试装置中的刷式密封实验件安装座一、阶梯盘、主轴、机架和伺服电机构成了刷式密封摩擦磨损测试装置的第一测试结构；刷式密封实验件安装座二、阶梯盘、机架、主轴、扭矩传感器和伺服电机构成了刷式密封摩擦磨损测试装置的第二测试结构，其中，利用第一测试结构对刷式密封实验件进行测试的过程如下：首先，将整个实验装置竖直安装在基准平面上，以消除重力对实验的影响，之后，将刷式密封实验件放置于刷式密封夹具一上并通过三向位置调节杆调节三向滑台至合适位置并固定，使刷式密封实验件与阶梯盘上合适的阶梯相接触配合，即保证刷式密封实验件与阶梯盘同心及刷式密封刷丝和阶梯盘之间有合适的干涉量，接下来，启动伺服电机，带动阶梯盘旋转，拉压传感器一和拉压传感器二可分别测量刷式密封实验件所受摩擦力和径向力，最后，通过计算即可获得刷式密封实验件摩擦系数，通过称量实验前后的刷式密封实验件的质量即可获得刷式密封实验件的磨损量；利用第二测试结构对刷式密封实验件进行测试的过程如下：首先，将整个实验装置竖直安装在基准平面上，以消除重力对实验的影响，之后，将刷式密封实验件放置于刷式密封夹具一上并通过径向位置调节杆和轴向位置可调角铁调节刷式密封实验件安装座二至合适位置并固定，使刷式密封实验件与阶梯盘上合适的阶梯相接触配合，即保证刷式密封实验件与阶梯盘同心及刷式密封刷丝和阶梯盘之间有合适的干涉量，接下来，启动伺服电机，带动阶梯盘旋转，扭矩传感器可测量刷式密封刷丝作用在阶梯盘上的摩擦力扭矩，拉压传感器三可测量刷式密封实验件所受的径向力，最后，通过计算即可获得刷式密封实验件摩擦系数，通过称量实验前后的刷式密封实验件的质量获得刷式密封实验件的磨损量。

[0028] 作为技术方案的改进，如图5所示，所述三向滑台12包括依次滑动连接的X方向滑台121、Y方向滑台122、Z方向滑台123和基座124，其中，X方向滑台121可沿刷式密封实验件的切向滑动，Y方向滑台122可沿刷式密封实验件的径向滑动，Z方向滑台123可沿刷式密封实验件的轴向滑动，基座124固定于机架5上端的一侧，刷式密封夹具一11固定于X方向滑台121上。

[0029] 作为技术方案的改进，如图5所示，所述三向位置调节杆包括X方向位置调节杆131、Y方向位置调节杆132和Z方向位置调节杆133，其中，X方向位置调节杆131安装于X方向滑台121一侧的凸台上，且与Y方向滑台122上的对应凸台相对应，用于调节X方向滑台121与Y方向滑台122沿刷式密封实验件的切向的相对位置，Y方向位置调节杆132安装于Y方向滑台122一侧的凸台上，且与Z方向滑台123上的对应凸台相对应，用于调节Y方向滑台122与Z方向滑台123沿刷式密封实验件的径向的相对位置，Z方向位置调节杆133安装于三向滑台
12的基座124上，用于调节Z方向滑台123与基座124沿刷式密封实验件的轴向的相对位置，其中，所述拉压传感器一14设置于X方向位置调节杆131与Y方向滑台122上的对应凸台之间，拉压传感器二15设置于Y方向位置调节杆132与Z方向滑台123上的对应凸台之间。

[0030] 作为技术方案的改进，所述X方向位置调节杆131、Y方向位置调节杆132和Z方向位置调节杆133上均设置有刻度，可保证准确调节刷式密封实验件的位置。

[0031] 作为技术方案的改进，所述径向位置调节杆24上设置有刻度，可保证准确调节刷式密封实验件的位置。

[0032] 作为技术方案的改进，所述阶梯盘3的阶梯直径由上至下依次变大，阶梯盘的每个阶梯表面均涂有耐磨涂层。

[0033] 作为技术方案的改进，所述阶梯盘3设置有5～10个阶梯，，优选为7个，相邻阶梯之间半径相差0.1mm，其中，直径最小的阶梯的直径为360mm。

[0034] 作为技术方案的改进，所述扭矩传感器6的两端分别通过第一联轴器61和第二联轴器62与主轴4和伺服电机7连接。

[0035] 作为技术方案的改进，所述扭矩传感器6与伺服电机7均固定于传感器支架63上，所述传感器支架63与机架5固定连接。

[0036] 作为技术方案的改进，所述刷式密封夹具一11和刷式密封夹具二21上对应设置有与刷式密封实验件配合的放置槽，为进一步保证刷式密封实验件的稳定性，所述放置槽的上方还可以设置有盖板。

[0037] 本发明的具体实施方式是按照递进的方式进行撰写的，着重强调各个实施方案的不同之处，其相似部分可以相互参见。

[0038] 上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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