基于LabVIEW的O形圈性能试验装置研制.pdf

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1、HydraulicsPneumatics&Seals／No．01．2014基于LabVIEW的O形圈性能试验装置研制杨森，涂桥安，於秋萍，孙见君，王培龙TheDesignofO——ringPerformanceTestingDeviceBasedO13LabVIEWYANGSen．Qiao-an,YuQiu-ping,SUNJian-jun,WANGPei—long(南京林业大学机械电子工程学院，江苏南京210037)摘要：针对目前0形圈性能试验装置测试的单一性，难能在同一装置中完成0形圈的多项性能测试，该文的试验装置可以实现

2、0形圈的摩擦性能、应力松弛性能以及密封性能的多性能分析，同时采用差动螺旋机构精确控制压柱的位移和上下移动速度，使得载荷加载更加平稳。利用LabVIEW软件实现对步进电机控制以及试验数据采集．并根据采集结果对0形圈的泄漏特性进行了分析。试验结果表明。所设计的装置结构完善，控制系统准确性、实时性和动态性能较好，为今后对其他轴径、不同工况下0形圈性能研究提供良好的借鉴。关键词：机械密封；0形密封圈；试验装置；LabVIEW；载荷分析中图分类号：TH137文献标识码：B文章编号：1008—0813(2014)01一O067—040引言

3、0形圈多性能分析本文则针对机械密封用0形圈进行性能研究。特别是静环用0形圈，其为四面受压，研机器设备密封性能的好坏．是衡量设备质量的重制了一台0形圈性能试验装置．同时结合ANSYS有限要指标之一。而机械密封的失效，又多由橡胶0形圈引元软件对O形圈的摩擦性能、应力松弛及泄漏特性同起[11。近年来随着材料技术的发展．弹性体材料如PU、时进行了深入分析。FE、UHMWPE嘲等制成的0形圈可以实现在苛刻的环境和更高压力的密封．但是由于0形密封圈本身的1试验装置特性，在长时间工作下，0形圈会发生应力松弛现象，0形圈性能测试装置结构设计以

4、静环与静环座的使得其压缩载荷随时间的增长而变小．最终导致密封密封结构为基础．该装置主要组成如图1所示。被测O失效。危害环境，甚至造成人员的伤亡。“挑战者”号失形圈在不进行轴向加载时，通过改变压柱及端盖的尺寸，事的主要原因是左侧火箭助推器连接处0形圈失效引可实现对不同压缩率的0形圈进行试验，可模拟常用沟起的泄漏[31。因此．有必要对O形圈的密封性能进行试槽0形圈密封：利用心轴进行轴向加载实现被测0形圈验研究。国内外许多专家学者对0形圈的密封、摩擦、四面受压(见图2)，模拟静环与静环座0形圈密封。老化、应力松弛等性能进行了深人研究

5、，并设计制造了1．1总体结构特征0形圈性能试验装置Ralph则从O形圈在长期压缩下本装置试验部分参照机械密封腔体结构设计：将0发生永久变形的角度对0形圈的密封寿命进行了试验形圈I、Ⅱ、Ⅲ安装于端盖和端盖座内，通过螺栓进行研究：王广振[41等人通过载荷衰减试验设备对不同硅橡连接以保证装置的紧密性：然后将被测O形圈安装于胶材料0形圈的载荷衰减规律进行试验研究：李双喜[51压柱与端盖座之间，形成密封腔(见图2)。介质通过左等设计了一套用于测定机械密封补偿机构中辅助0形端介质人口进人，0形圈I、Ⅱ、Ⅲ由于自密封效果，所圈摩擦力的测试系

6、统．实现了0形圈在密封腔中的往受的介质压力越大。其密封越好。通过对被测0形圈施复运动。并获得了水润滑下橡胶0形圈的摩擦力：吴琼加不同的轴向载荷来观察被测0形圈的衰减变化规律[61等设计往复密封标准试验台．对不同工况的0形圈摩以及泄漏特性．同时通过泄漏口收集泄漏介质。心轴、S擦性能进行研究上述这些试验装置主要对常见双面型拉力传感器、连接头、螺母I、螺旋拉杆、螺母Ⅱ、传受压密封0形圈进行密封或摩擦性能研究．未能实现动套以及步进电机构成了心轴的轴向位移调节机构基金项目：国家自然科学基金(51375245)(见图1)：步进电机带动心轴

7、以动、静环磨损速度向下收稿日期：2013—08—13移动．以此来给被测0形圈施加轴向力，并通过拉力传作者简介：杨森(1987一)，男，江苏徐州人，硕士研究生，主要从事机械密封技术研究。感器实时读取载荷的变化。67液压气动与密封／2014年第01期z、挺匠簿瑚㈣咖渤㈣枷湖湖图9测控系统程序框图更换不同尺寸的压柱及端盖座即可实现不同直径及压(2)采用端盖、端盖座、压柱以及0形圈构成的密缩率的O形圈性能研究封腔，拆装容易，便于被测0形圈的更换，且更换不同对所采集的轴向载荷数据进行整理．可得到不同尺寸的压柱及端盖座可进行多直径、不同压

8、缩率的0初始载荷压力值下O形圈轴向载荷随时间的衰减变化形圈测试：规律．如图10所示。(3)编程的LabVIEW测控系统操作简单、界面清由图可知：在一定轴向载荷作用下。O形圈的轴向晰，加载信息准确，实现全自动化操作；载荷随时间的推移逐渐减小．且初始载荷越大．前10h(41四面受