Способ измерения контактной нагрузки кромок эластичных уплотнений валов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК F16J15/00 

ГЙ

Фиг.1

чпжгм необходимое дня уравновешивания натру и к ромки уплотнителя Снимают опору 11 открывают клапан 12, стравливая сжатый газ Когда давление газа достигнет величины, уравновешивающей только нагрузку кромки уплотнения, кольцо 10 освободится, опустится по валу, закроет клапан 12, прекратив дальнейшее стравливание газа Величину зафиксированного давления газа измеряют прибором 9. 2 с п ф-лы, 3 ил

Изобретение относится к контролю рабочих характеристик эластичных уплотнений валов. Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей путем жесткой фиксации кромки при заданной величине деформации и выдержки ее в этом положении необходимых интервалов времени, а также повышение точности. Устройство для осуществления способа содержит вал, имитирующий уплотняемый, состоящий из неподвижной части 1, выполненной в виде стакана со сквозным окном 2, закрепленного на опорной плите 3. Подвижная часть 4 удерживается винтом 5. Внутренняя полость вала выполнена герметичной с помощью чехла б и подключена трубопроводом 7 через кран 8 к источнику сжатого газа. В магистраль пневмопривода включен измерительный прибор 9. На внешнюю поверхность вала одето кольцо 10, на опорной плите 3 установлена съемная опора 11, клапан разгрузки 12, шток 13. Клапан 12 включен в выпускной канал 14 пневмосистемы, в котором установлен дроссель 15. При отсутствии давления газа в пневмоприводе кольцо 10 поднимают по валу и устанавливают на опору 11. При закрытом клапане 12 через кран 8 пневмосистему заполняют сжатым газом при избыточном давлении, превыша

Изобретение относится к контролю рабочих характеристик эластичных уплотнений валов, широко применяемых в различных областях техники (машиностроении, автостроении, авиации и т.д.),

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем жесткой фиксации кромки при заданной величине деформации и выдержки ее в этом положении необходимых интервалов времени, а также и повышение точности,

На фиг. 1 представлено устройство для измерения контактной нагрузки; на фиг. 2 - схема осуществления способа измерения контактной нагрузки кромки уплотнения и силы, действующие на подвижную часть оп- рзвки, на фиг. 3 - графические зависимости изменения нагрузки кромок уплотнения во времени, полученные реализацией данного способа на устройстве.

Устройство для осуществления способа измерения контактной нагрузки кромок уплотнений содержит оправку, имитирующую уплотняемый вал и пневматический привод, Оправка состоит из двух частей. Неподвижная часть 1 выполнена в виде стакана со сквозным окном 2 в боковой стенке, который закреплен дном кверху на опорной плите 3. Подвижная часть 4, заполняющая сквозное окно 2, выполнена в форме элемента цилиндрического кольца и установлена в сквозном окне неподвижной части оправки с возможностью перемещения в радиальном направлении. Подвижная часть 4 удерживается от выпадения из окна 2 при транспортировке устройства винтом 5. Возможность перемещения подвижной части в окне стакана обеспечена разностью диаметров отверстия в подвижной части 4 и винта 5. Внутренняя полость вала выполнена герметичной (например, установкой в нее резинового чехла 6) и подключена трубопроводом 7 через кран 8 к источнику сжатого газа (не показан). В магистраль пневмопривода включен измерительный прибор 9. На внешнюю поверхность вала одето цилиндрическое калибровочное кольцо 10 со скользящей посадкой, позволяющей калибровочному кольцу опускаться по валу под действием собственного веса. На опорной плите 3 установлена сьемная опора 11, обеспечивающая установку калибровочного кольца 10 с сопряжением подвижной части 4 оправки, и клапан разгрузки 12 пневмосистемы так, чтобы опустившееся по валу калибровочное кольцо 10, действуя на шток 13 клапана закрывало его Клапан разгрузки 12 включен в выпускной канал 14 пневмосистемы, в котором установлен дроссель 15, обеспечивающий постоянный

темп разгрузки пневмопривода. На валу установлено уплотнение 16 и располагают кромкой, нагрузка которой измеряется, на подвижную часть 4.

Способ измерения величины контактной нагрузки кромки уплотнения осуществляют следующим образом.

При отсутствии давления газа в пневмоприводе, калибровочное кольцо 10 поднимают по оправке и устанавливают на

съемную опору 11. Ориентацию кромки в плоскости, перпендикулярной оси вала обеспечивает верхняя торцовая поверхность калибровочного кольца 10. При закрытом клапане разгрузки 12 через кран 8

пневмосистему устройства заполняют сжатым газом при избыточном давлении, превышающем необходимое для уравновешивания нагрузки кромки уплотнителя Сжатый газ, заполняя внутреннюю полость

оправки, воздействует на подвижную часть 4 и перемещает ее в радиальном направлении до упора в калибровочное кольцо 10, деформируя при этом кромку уплотнения на задаваемую калибровочным кольцом

величину. Снимают опору 11 калибровочного кольца 10, которое удерживается теперь в этом положении силой прижатия к нему подвижной части 4 оправки. Открывают клапан разгрузки 12, стравливая сжатый газ из

пневмосистемы, что сопровождается уменьшением силы, действующей на калибровочное кольцо со стороны подвижной части и удерживающей его в этом положении. Когда давление газа достигает величины,

уравновешивающей только нагрузку кромки уплотнения, калибровочное кольцо 10 освободится, опуститься по оправке, закроет клапан разгрузки, прекратив дальнейшее стравливание газа Величину

зафиксированного давления газа измеряют прибором 9.

На фиг, 2 показаны силы, действующие на подвижную часть оправки, когда онл избыточным давлением газа прижата к калибровочному кольцу и тем самым зафиксирована в положении, соответствующем номинальному диаметру вала. На внутреннюю поверхность подвижной части оправки, площадь S которой постоянна, действует сжатый до давления q газ, создавая силу Р q-S. С внешней стороны на подвижную часть 4 действует сила Q, создаваемая кромкой уплотнения 16, и сила R - реакция калибровочного кольца 10, Подвижная часть находится в равновесии Р Q + R. Так как сила Р уравновешена двумя независимыми друг от друга силами Q и R, то и создающее ее давление q газа на подвижную часть можно представить как две независимые слагаемые величины давлений qi и qa. Давление газа qi создает силу Pi qrS, уравновешивающую нагрузку Q кромки уплотнения, а давление газа qa создает силу 2 - q2 -S, (Pa R) прижимающую подвижную часть 4 к калибровочному кольцу 10 и является избыточной частью давления.

Величина давления q газа прямо пропорциональна силе, создаваемой нагрузкой кромки уплотнения Q qi -S, Эту величину давления газа можно определить прямым измерением прибором, включенным в пнев- мосистему устройства, предварительно разгрузив ее от избыточной части давления q2. Достигается это следующим образом. Открыв клапан 12, из пневмосистемы стравливается избыточная часть q2 давления, что сопровождается уменьшением силы Pz R, удерживающей калибровочное кольцо 10 в сопряжении с подвижной частью 4 оправки. В момент завершения разгрузки пневмоси- стему от избыточной части давления, калибровочное кольцо освобождается и, падая по оправке, воздействует на шток 13 клапана 12. Закрывает клапан и прекращает дальнейшее снижение давления газа. Зафиксированное в пневмосистеме давление газа уравновешивает только силу Q нагрузки кромки. Величина этого давления и измеряется прибором 9.

Под нагрузкой N кромки уплотнения или ее контактным давлением принято понимать величину силы, приходящуюся на единицу длины окружности вала (погонные радиальные усилие или нагрузка).

Учитывая это и постоянство геометрии подвижной части 4 устройства, т.е. ее внутренней площади S, воспринимающей давление газа и длине I наружной цилиндрической поверхности, контактирующей с

кромкой уплотнения, свяг.ь величины из грузки N кромки и давления q, гач.1 можно выразить зависимостью

N -Q1-S

где N - контактная нагрузка кромки уплотнения, кгс/см;

S - площадь внутренней поверхности подвижной части вала, см2;

I - длина наружной поверхности подвижной части вала, см;

q1 - давление газа в пневмоприводе устройства, кгс/см2.

Отношение S/I есть не что иное, как

постоянная устройства, являющаяся коэффициентом пропорциональности, связывающим величины давления газа и нагрузки кромки. Рассмотренные особенности данного устройства показывают, что оно позволяет перейти от определения нагрузки кромки уплотнения к ее непосредственному измерению, исключив при этом необходимость его тарировки и настройки. Для упрощения использования устройства на шкале прибора 9 (образцового манометра), включенного в пневмосистему, с учетом коэффициента пропорциональности S/I (постоянной устройства) дополнительно выполнена градуировка нагрузки кромки уплотнений.

Пример, Калибровочнсе кольцо поднимали по валу до сопряжения с подвижной частью и устанавливали на съемную опору.

На оправку надевали уплотнение и располагали кромку, нагрузка которой измерялась на подвижную часть оправки. Через кран 8 пневмопривод заполняли газом при избыточном давлении, снимали опору кольца и

сразу открывали клапан разгрузки. Происходило стравливание газа из пневмосистемы, падение калибровочного кольца и запирание клапана разгрузки. После этого считывали показания прибора 9.

Тэким образом была определена исходная величина нагрузки кромки, т.е. нагрузка, возникшая в момент деформации кромки подвижной частью оправки. Затем снова поднимали кольцо в исходное положение, в пневмоприводе устанавливали избыточное давление газа и снимали опору кольца. В этом положении устройство выдерживали, принятый для исследования релаксации нагрузок кромок уплотнений,

интервал времени (один час) и только после этого открывали клапан разгрузки, проводя измерение установившейся за это время величины контактного давления. Последующие измерения осуществляли

аналогичным образом, увеличивая при этом

время нахождения кромки в деформированном состоянии на величину принятого интервала Полученные этим способом данные о релаксации нагрузки рабочей кромки уплотнения типа 2-60x85-2 представлены на фиг. 3, Кривая I изображает изменение нагрузки рабочей кромки без пружины; кривая II - изменение нагрузки рабочей кромки с установленной браслетной пружиной.

Формула изобретения 1. Способ измерения контактной нагрузки кромок эластичных уплотнений валов, включающий надевание уплотнения на оправку, состоящую из неподвижной части и подвижной части с пневматическим приводом, подачу сжатого газа в пневмопривод, измерение давления газа, отличающийся тем, что. с целью расширения Эксплуатационных возможностей и повышения точности, предварительно с сопряжением с подвижной частью оправки располагают и фиксируют ограничитель деформации кромок, в пневмопривод подают сжатый газ до фиксации ограничителя деформации прижатием к нему подвижной части оправки, выдерживают в этом положении, после этого стравливают из привода избыточную часть газа до момента освобождения ограничителя деформации и измеряют давление газа.

Фиг.2

испытуемым уплотнением и состоящую из неподвижной части и подвижной части с пневматическим приводом, подключенным к источнику тщания сжатым газом с клапаном разгрузки, отличающееся тем,

что, с целью расширения эксплуатационных возможностей и повышения точности, устройство снабжено калибровочным кольцом со съемной опорой, неподвижная часть выполнена в виде жестко закрепленного на

опорной плите дном кверху стакана со сквозным окном в его боковой стенке, при этом подвижная часть оправки установлена в сквозном окне с возможностью перемещения в радиальном направлении и выполнена

в форме цилиндрического кольца, внутренняя полость стакана выполнена герметичной и подключена к источнику питания сжатым газом, а на внешнюю поверхность стакана установлено калибровочное кольцо с возможностью перемещения под действием собственного веса, причем на опорой плите установлены съемная опора калибровочного кольца, удерживающая последнее с сопряжением подвижной части

оправки, и клапан разгрузки с возможностью взаимодействия штока клапана с калибровочным кольцом.

Рк

КГ1

5sr 0,6

0,5

0,4

0,5

0,20,1