[发明专利]测量密封件在不同温度下动态阻力系数的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于材料力学性能测试技术领域，涉及测量密封件的高低温动态阻力系数的试验装置及方法，特别涉及测量密封件高低温动态阻力系数的测试装置和方法。

背景技术

材料的动态阻力性能是力学性能的重要方面。传统的摩擦测试方法是将标准方块试样置于摩擦测试仪上进行匀速拉动，得到薄片或薄膜的最大静摩擦力和滑动态阻力系数。测量前需要预制符合尺寸和形状的试件，不能直接用来测量具有一定形状的密封件动态阻力性能。在实际工程应用中，尤其像应用在航空航天飞行器上的密封件，不仅有加载力，而且接触条件和工作温度很复杂，对密封件动态阻力性能的影响也大，传统的摩擦试验机不能用来测量这些复杂条件下的动态阻力性能。

发明内容

因此，提供一种改进的测量密封件在不同温度下动态阻力系数的试验装置，该试验装置可测量不同温度下、不同加载条件下产生的动态阻力系数将是有利的。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种测量密封件在不同温度下动态阻力系数的试验装置，该装置包括机座、高低温试验箱、可移动的测量平台、控制单元、分别与控制单元电连接的竖直方向动力加载装置、水平方向拖动装置、第一力传感器以及第二力传感器，其中，高低温试验箱置于上述机座上；可移动的测量平台具有滚轮并置于上述高低温试验箱内的平台导轨上，上述测量平台包括位于其上部用来夹持密封件的夹具；竖直方向动力加载装置具有位于高低温试验箱内的可拆卸加载头，上述控制单元控制竖直方向动力加载装置使得加载头沿竖直方向移动以对密封件加载一预定位移；水平方向拖动装置与竖直方向动力加载装置固连，从而当加载头压缩密封件并移动到所述预定位移时，控制单元启动水平方向拖动装置以拖动上述加载头在密封件上沿水平方向来回滑动；第一力传感器分别与上述测量平台和上述机座固连用于将其动态感测的第一信号发送至控制单元；第二力传感器设置在加载头上远离密封件的一端，上述第二力传感器用来将其动态感测的第二信号发送至控制单元；控制单元对第一传感器和第二传感器分别发送来的第一和第二信号进行处理得到密封件在不同温度下的动态阻力系数。

在本发明的该方面，通过高低温试验箱的设置可以将密封件置于想要的测量温度下，并在加载头对密封件进行加载预定位移的情况下，通过水平方向拖动装置带动加载头沿水平方向相对密封件作往复运动，从而使得控制单元可通过处理第一和第二传感器感测的力信号得到密封件在不同温度下的动态阻力系数。另外，由于加载头是可拆卸的，因此可以根据需要更换以模拟不同的工况。

优选地，上述第一信号对应于加载头对密封件的水平方向动态阻力和系统摩擦力合力；上述第二信号对应于加载头施加到密封件上的压力。

优选地，上述水平方向拖动装置包括第一伺服电机、由第一伺服电机驱动的第一传动机构、与第一传动机构连接的水平拖动块以及与水平拖动块固连的隔板，上述隔板位于上述高低温试验箱上部的凹槽内并可带动加载头水平移动。

在该优选结构中，由于隔板的设置保证了高低温试验箱的密闭性，同时实现了对加载头的水平拖动。

再优选地，上述竖直方向动力加载装置包括与水平拖动块固连的第二伺服电机、由伺服电机驱动的第二传动机构、一端与第二传动机构相连接而另一端经由第二力传感器与加载头相连接的竖直压块。

在该优选结构中，第二传动机构将转动转化为平动并借助于竖直压块传递给加载头，以便加载头向下向密封件加载。

进一步优选地，上述加载头为两件式结构，其包括连接件和可拆卸压头的，第二力传感器设置在连接件的末端，可拆卸压头用来向密封件加载。通过两件式结构的设置，可实现对压头的拆卸和更换，以便满足不同加载条件。

又进一步优选地，上述可拆卸压头可以采用平底压头、线压头或圆弧压头。从而，可拆卸压头可以模拟平面接触加载、线接触加载等。

优选地，上述控制单元为带有数据处理程序的微机。

再优选地，高低温试验箱具有设置在高低温试验箱箱体内的温度传感器和设置在箱体外并与所述温度传感器电连接的温度控制器。通过温度传感器的设置，可以感测高低温试验箱内的温度并借助于显示器等装置显示出来；而温度控制器的设置可以方便试验者调控高低温试验箱内的试验温度。

进一步优选地，上述密封件为橡胶密封件。

根据本发明的另一个方面，提供一种采用上述测量密封件在不同温度下动态阻力系数的试验装置的测量密封件在不同温度下动态阻力系数的方法，该方法包括如下步骤：

1)将密封件装夹在测量平台上，选择与密封件相匹配的加载头；

2)调节高低温试验箱内的温度使其达到一预定温度值；