专利名称：一种密封圈回弹速率测试装置及测试方法
技术领域：
本发明涉及一种密封圈回弹速率测试装置及测试方法，属于固体火箭发动机密封性能测试领域，涉及固体火箭发动机密封圈回弹特性的测试方法和测试装置的设计、制作。
背景技术：
为延长固体火箭发动机的使用寿命，防止发动机工作时壳体内高温、高压燃气的外泄，以及保证在贮存和运输期间壳体的防潮防腐，在各个结构系统连接部位都应有良好的密封。结构密封性的好坏直接影响到固体火箭发动机的寿命及工作可靠性。而密封圈的回弹特性是表征材料动态密封效能的一个主要专用性能指标。密封材料回弹速度的数值变化，直接影响到发动机的可靠性。现有装置的密封圈回弹速率测试目前没有适合的测试装置，所以造成密封圈回弹速率无法进行检测。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种密封圈回弹速率测试装置及测试方法，针对现有的密封圈回弹速率无法测量的问题，提供一种切实可行的标准测试装置，并提供利用该装置进行密封圈回弹速率的测试方法。技术方案—种橡胶密封圈回弹速率测试装置，其特征在于包括2个螺杆、2个压簧、2只电磁铁、压板和基座；在基座两端设有相同的机构，每套机构包括螺杆、圆柱型压簧和电磁铁； 电磁铁通过螺母紧密安装在螺帽上，螺帽和基座通过螺纹连接；圆柱型压簧套入螺杆上，螺杆和基座通过螺纹连接，其结合部位设有定位销；压板两端设有与螺杆吻合的通孔，通过通孔套入两个螺杆中。一种采用上述的密封圈回弹速率测试装置测试密封圈回弹速率的方法，其特征在于步骤如下步骤1 通过螺纹调节圆柱型压簧上端面与基座上表面之间的高度等于被检测橡胶密封圈试样的高度，使弹簧外漏高度与橡胶试样高度相差在士0. Imm以内，锁紧定位销；步骤2 根据橡胶密封圈试样压缩量或压缩率计算确定电磁铁上表面和基座上表面之间的高度，使电磁铁外漏高度与橡胶试样压缩后高度相差在士0. Imm以内；步骤3 将基座水平安装在工具台面上，测量记录两个弹簧的外漏高度、两个电磁铁外漏高度；步骤4 在基座表面中央放置橡胶试样，将压板套入螺杆中，给电磁铁通电后，将压板下压至压板吸合，记录当前橡胶试样达到压缩量的原始厚度H1 ；步骤5 将电磁铁断电，使橡胶试样进入自由释放状态，并利用高速图像采集设备采集橡胶试样自由释放时变形回复过程；
步骤6 从已采集的数据中提取出橡胶试样对应tn时刻的回弹量Ht ；步骤7:橡胶试样的回弹速率Vn= (Ht-H1VAt,其中At等于电磁铁断电时刻与回弹量Ht对应tn时刻的时间差值。有益效果本发明提出的密封圈回弹速率测试装置及测试方法，本发明与现有技术相比较，具有如下特点[1]提出了密封圈回弹速率的定义，通过数值计算及大量的试验数据验证，总结出密封圈回弹速率计算公式。[2]能够实现固体发动机密封圈回弹速率的测试，确保了密封圈的工作可靠性。[3]密封圈回弹速率测试装置理论合理，设计简便，技术先进，安全可靠。[4]密封圈回弹速率测试装置测量精度高，使用寿命长，体积�。峁辜虻ィし奖�。
图1 密封圈回弹速率测试装置结构示意图1-螺杆2只；2-压簧2个；3-电磁铁2只；4_压板1个；5_基座1个；6_定位销 10个；7-螺帽2个。图2 密封圈回弹速率测试装置控制部分示意图；图3 密封圈回弹速率定义示意图；图4:压板受力示意图；图5 试验装置释放特性加速度(m/s2)、释放力(N)-时间(ms)曲线图；图6 试验装置释放特性速度(m/s)-时间(ms)曲线图；图7 试验装置释放特性释放位移(mm) -时间(ms)曲线图；图8 试验装置释放特性剩余位移(mm) -时间(ms)曲线图。
具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述本发明提出的密封圈回弹速率测试装置，结构示意图主视图见说明书附图2、基座主视图见附图3。选用零件1)限位器 2 套(020x12.9数量 2，020x11.6数量 2)；2)压板45# 钢，350 X 60 X 3，数量 1，质量为 0. 49Kg ；约为 0. 5Kg ；3)吸盘式电磁铁型号SH-5016 :02Ox28最大电磁力55Kgf，数量2，成品；4)圆柱螺旋压缩弹簧选用圆柱螺旋拉伸弹簧2只，材料弹簧钢，钢丝直径4，有效圈数6，总圈数8，弹簧直径29，自由高度52 ；5)基座45#钢，350\60\；35，数量1。将两只电磁铁通过螺母分别紧密安装在两个螺帽上，两个螺帽和基座通过螺纹连接，并可调整高度，电磁铁上表面和基座上表面之间的高度距离通过螺纹调节，达到要求高度，锁紧定位销。两个压簧分别套入两个螺杆上，螺杆和基座通过螺纹连接，并可调整高度，弹簧上端面和基座上面之间的高度距离通过螺纹调节，达到要求高度，锁紧定位销。将橡胶 试验件水平放置在基座上表面中心位置，将压板套入两个螺杆。给电磁铁通电，将压板下压 与电磁铁紧密结合，电磁铁产生电磁吸力，锁定了压板位置。电磁铁断电，电磁力消失，压板 快速回弹，同时橡胶试样由压缩状态回复。完成一次试验动作。
〔0041〕 采用非接触测量方法，选用现有高速摄像，配尼康微距(28-105II1II1)镜头；摄象机 时间分辨率21118 ；图像分辨率1280父1024 ；在附图1中，100像素点表征5讓，则测量位移 精度为0丨05讓，高于要求精度0丨1讓。
〔0042〕 选用的电磁铁为吸盘式，工作要求电压为24#〔，功率6丨01直流电阻为30 0，为 保证在时间无延迟，选用计算机―数字1/0+固态继电器―电源口斩八“!八)作为硬件设备， 程序控制发出牵动信号。示意图如图7所示
〔0043〕 直流固态继电器2只，采购。型号30？40108控制电压4 ^斩！^电流10八；
〔0〇44〕 直流开关电源1只，采购。24#〔1八。
〔0045〕 测试装置技术指标
〔0〇46〕 力源压力100-6008〈由砝码提供〉
〔0047〕 力源位移变化量彡4111111可调
〔0048〕 释放时间彡201118
〔0049〕 释放距离彡4讓
^00503 位移测量范围士 10讓；
〔0051〕 精度优于0」讓；
〔0052〕频响彡 500112 (。曲)
〔0053〕 利用上述密封圈回弹速率测试装置进行测试的方法 〔0054〕 密封圈回弹速率的定义
〔0055〕 定义在去掉引起压缩形变的外力后，变形回复随时间的变化率。 〔0056〕 设橡胶材料的原始厚度！II ；达到压缩量的厚度！12 ；变形回复过程的厚度批；；变 形回复后的厚度冊；变形回复过程的第~时刻伪；变形回复状态的时间〖；回复量90^的 厚度！10. 9对应时刻切.9 ；回复量80^厚度！10. 8对应时刻切.8 ；回复量50^厚度！10. 5对 应时刻切.5，
〔0057〕 则橡胶材料的回弹速率
〔0058〕
权利要求
1.一种橡胶密封圈回弹速率测试装置，其特征在于包括2个螺杆、2个压簧、2只电磁铁、压板和基座；在基座两端设有相同的机构，每套机构包括螺杆、圆柱型压簧和电磁铁； 电磁铁通过螺母紧密安装在螺帽上，螺帽和基座通过螺纹连接；圆柱型压簧套入螺杆上，螺杆和基座通过螺纹连接，其结合部位设有定位销；压板两端设有与螺杆吻合的通孔，通过通孔套入两个螺杆中。
2.一种采用权利要求1所述的密封圈回弹速率测试装置测试密封圈回弹速率的方法， 其特征在于步骤如下步骤1 通过螺纹调节圆柱型压簧上端面与基座上表面之间的高度等于被检测橡胶密封圈试样的高度，使弹簧外漏高度与橡胶试样高度相差在士0. Imm以内，锁紧定位销；步骤2 根据橡胶密封圈试样压缩量或压缩率计算确定电磁铁上表面和基座上表面之间的高度，使电磁铁外漏高度与橡胶试样压缩后高度相差在士0. Imm以内；步骤3 将基座水平安装在工具台面上，测量记录两个弹簧的外漏高度、两个电磁铁外漏高度；步骤4 在基座表面中央放置橡胶试样，将压板套入螺杆中，给电磁铁通电后，将压板下压至压板吸合，记录当前橡胶试样达到压缩量的原始厚度H1 ；步骤5 将电磁铁断电，使橡胶试样进入自由释放状态，并利用高速图像采集设备采集橡胶试样自由释放时变形回复过程；步骤6 从已采集的数据中提取出橡胶试样对应tn时刻的回弹量Ht ； 步骤7 橡胶试样的回弹速率Vn = (Ht-H1) / Δ t，其中Δ t等于电磁铁断电时刻与回弹量Ht对应tn时刻的时间差值。
全文摘要
本发明涉及一种密封圈回弹速率测试装置及测试方法，其特征在于包括2个螺杆、2个压簧、2只电磁铁、压板和基座；在基座两端设有相同的机构，每套机构包括螺杆、圆柱型压簧和电磁铁；电磁铁通过螺母紧密安装在螺帽上，螺帽和基座通过螺纹连接；圆柱型压簧套入螺杆上，螺杆和基座通过螺纹连接，其结合部位设有定位销；压板两端设有与螺杆吻合的通孔，通过通孔套入两个螺杆中。与现有技术相比较，能够实现固体发动机密封圈回弹速率的测试，确保了密封圈的工作可靠性。密封圈回弹速率测试装置理论合理，设计简便，技术先进，安全可靠。密封圈回弹速率测试装置测量精度高，使用寿命长，体积小，结构简单，维护方便。
文档编号G01N3/42GK102507354SQ20111031084
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月13日 优先权日2011年10月13日
发明者刘妍华, 段友勋, 王林, 程建彬, 谢俊彦 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院四0一所
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