專利名稱：一種測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)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種材料性能測試設(shè)備，特別涉及一種密封件的性能測試裝置。
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)的疲勞試驗機或耐久性試驗機很容易測得材料的耐久性能。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)的疲勞試驗機主要用來測試金屬的疲勞，加載距離固定且較小，頻率過高；而傳統(tǒng)的耐久性試驗機也存在著加載力范圍固定、加載行程不可控、無法調(diào)節(jié)溫度等問題，不能用來測量不同溫度下、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)明的一個方面，提供一種測量密封件高低溫耐久性能的裝置，該裝置包括機座、高低溫試驗箱、測試臺、動力加載裝置、壓力傳感器以及控制單元，其中，高低溫試驗箱置于所述機座上；測試臺置于所述高低溫試驗箱內(nèi)，所述測試臺包括支撐臺和固定于支撐臺上并用來夾持密封件的夾具；動力加載裝置具有位于高低溫試驗箱內(nèi)的加載頭，所述加載頭用來向所述密封件加載；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感測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力加載裝置和所述壓力傳感器；其中，所述控制單元控制動力加載裝置的運動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動態(tài)生成反映密封件耐久性能的正壓力-時間曲線。優(yōu)選地，加載裝置還包括伺服電機、由伺服電機驅(qū)動從而將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平動的傳動機構(gòu)、一端與傳動機構(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向所述密封件加載。進一步優(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。又進一步優(yōu)選地，測試臺與水平面的夾角在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。進一步優(yōu)選地，高低溫試驗箱具有設(shè)置在高低溫試驗箱箱體內(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1)能夠調(diào)節(jié)測試溫度，測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，來模擬不同的工況； 3)能夠利用微機對加載的距離、加載頭的運動規(guī)律進行控制，加載的方式多樣；4)在試驗結(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生成的正壓力-時間曲線來判斷密封件的耐久性能。通過參考下面所描述的實施方式，本發(fā)明的這些方面和其他方面將會得到清晰地闡述。


本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方式以及進一步的目的和優(yōu)點將通過下面結(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)識相同的元件圖1是根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方式的測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是測試臺相對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試臺上的示意圖。圖中1-機座2-高低溫試驗箱21-溫度傳感器22-溫度控制器3-測試臺31-支撐臺32-夾具41-伺服電機42-絲杠-螺母機構(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7-試件
具體實施例方式根據(jù)要求，這里將披露本發(fā)明的具體實施方式
。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，這里所披露的實施例僅僅是本發(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)選實施方式的一種測量密封件高低溫耐久性能的裝置，該裝置包括機座1、高低溫試驗箱2、測試臺3、動力加載裝置、壓力傳感器5和帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機6。其中，高低溫試驗箱2放置在機座1上，該高低溫試驗箱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 ；測試臺3置于高低溫試驗箱2 內(nèi)，該測試臺3包括支撐臺31和固定于支撐臺31上并用來夾持密封件7的夾具32 ；動力加載裝置包括伺服電機41、由伺服電機41驅(qū)動的作為傳動機構(gòu)的絲杠-螺母機構(gòu)42、與絲杠-螺母機構(gòu)42固連的豎直壓塊43和穿過高低溫試驗箱2的頂壁位于高低溫試驗箱內(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，用來感測加載頭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8分別通過控制線路和數(shù)據(jù)線路與伺服電機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用來向密封件7加載，從而可通過僅更換可拆卸壓頭442來模擬不同的工況。另外，盡管在本實施方式中采用絲杠-螺母機構(gòu)作為傳動機構(gòu)，但也可以采用齒輪-齒條機構(gòu)或其他類似可將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平動的機構(gòu)作為傳動機構(gòu)。圖加到圖4b分別示出了可拆卸壓頭442的三種實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模擬使用中不同結(jié)構(gòu)對密封件5的壓縮。圖fe-d是測試臺3相對水平面處于不同角度下對試件7加載的示意圖。試驗時， 可以調(diào)節(jié)測試臺3與水平面呈0 60°角度，從而使得加載頭44相對于試件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，來模擬不同的工況。圖6是試件7裝載在測試臺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試臺3上，在該實施方式中夾具32具有C型夾，通過C型夾將密封件7固定在測試臺3上方。下面說一說本實施方式的裝置的工作過程根據(jù)所要試驗的密封件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)高低溫試驗箱2的溫度控制器22將箱內(nèi)溫度調(diào)到試驗所需要的預(yù)定溫度，通過微機6控制伺服電機41轉(zhuǎn)動，從而借助于傳動機構(gòu)42、豎直壓塊43以及加載頭44對作為試件的密封件7進行加載試驗。下面介紹一下利用上述實施方式中測量橡膠密封件的耐久性能的裝置進行測試的工作過程，具體步驟如下首先，可根據(jù)需要對測試臺裝上不同的傾角板，從而可使加載頭相對于試件有一定的傾角；接著，根據(jù)不同的試件型號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，通過高低溫試驗箱外部的溫度控制器對箱內(nèi)的溫度進行調(diào)節(jié)，使試件處于一定的溫度場中，以測量該溫度下橡膠密封件的耐久性能；對微機進行必要的參數(shù)設(shè)置，包括試件尺寸參數(shù)、運動控制參數(shù)和顯示參數(shù)，其中運動控制參數(shù)又包括加載頭運動方式、加載距離、加載次數(shù)、控制方式(在本實施方式中按位移控制)等；微機根據(jù)設(shè)定參數(shù)控制伺服電機轉(zhuǎn)動，通過傳動機構(gòu)將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為豎直方向的運動，并帶動豎直壓塊和加載頭按指定的方式上下運動，對密封件往復(fù)加載；在加載過程中，裝載在加載頭上部的壓力傳感器動態(tài)測量各時刻的正壓力，并將信號反饋給微機；微機對壓力傳感器測得的信號進行處理，得到任意時刻的正壓力，并生成在某一溫度下的正壓力-時間的實時曲線顯示在屏幕上；在此過程中，微機從設(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，則對伺服電機發(fā)送信號，控制伺服電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述生成的某一溫度下的正壓力-時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)人員可以對上述結(jié)構(gòu)和材料作各種變化和改進，包括這里單獨披露或要求保護的技術(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)利要求的保護范圍。需要注意的是，按照慣例，權(quán)利要求中使用單個元件意在包括一個或多個這樣的元件。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
1.一種測量密封件高低溫耐久性能的裝置，包括機座；高低溫試驗箱，其置于所述機座上；測試臺，其置于所述高低溫試驗箱內(nèi)，所述測試臺包括支撐臺和固定于支撐臺上并用來夾持密封件的夾具；動力加載裝置，其具有位于高低溫試驗箱內(nèi)的加載頭，所述加載頭用來向所述密封件加載；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感測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力加載裝置的運動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動態(tài)生成反映密封件耐久性能的正壓力-時間曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的測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、由伺服電機驅(qū)動從而將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平動的傳動機構(gòu)、一端與傳動機構(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向所述密封件加載。
4.如權(quán)利要求3所述的測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任一所述的測量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述測試臺與水平面的夾角在0 60°的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的測量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述傳動機構(gòu)采用絲杠-螺母機構(gòu)或齒輪-齒條機構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的測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。
9.如權(quán)利要求8所述的測量密封件高低溫耐久性能的裝置，其特征在于，所述高低溫試驗箱具有設(shè)置在高低溫試驗箱箱體內(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任一項所述的測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)明涉及一種測量密封件高低溫耐久性能的裝置，屬于材料力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要包括主機底座、高低溫試驗箱、加載裝置、測試臺、壓力傳感器和帶有數(shù)據(jù)處理程序的微機。伺服電機通過傳動機構(gòu)、豎直壓塊和加載頭對試件進行加載。壓力傳感器測量加載力的大小，將測量信號實時反饋給微機，并實時顯示。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的耐久性試驗機或疲勞試驗機，測試溫度可控、加載行程長、加載力范圍大，可用來測量在不同溫度下不同型號的橡膠密封件耐久性能。
文檔編號G01N3/32GK102539257SQ20111036173
公開日2012年7月4日 申請日期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 申請人:中國商用飛機有限責(zé)任公司, 中國商用飛機有限責(zé)任公司上海飛機設(shè)計研究院