一种油封扭矩测试中偏心调节装置

技术领域

本发明属于旋转密封圈试验领域，具体涉及一种油封扭矩测试中偏心调节装置。

背景技术

油封的摩擦扭矩是其性能的重要指标之一。因油封与旋转轴之间存在一层润滑油膜导致油封的摩擦扭矩很小，而高精度扭矩测试仪价格高昂，且扭矩测试仪与旋转轴在安装时可能存在偏差导致试验结果不准确。

针对油封摩擦扭矩小问题，采用一种间接测量法：在油封测试腔的套筒上固定连接一根摆杆，摆杆另一端自由且接触一个拉压传感器的接触点。拉压传感器技术成熟，测量精度高，测试所得受力数值与摆杆有效长度的乘积为油封摩擦扭矩。此方法存在一个必要条件：需要油封测试端处于“悬浮”状态，以使测试端可以发生偏转进而带动摆杆的偏转。当油封测试端处于“悬浮”状态时存在2个问题，问题一：油封测试腔内充入润滑油后重量太大导致油封在未偏心状态下受力不均；问题二：在调节旋转轴径向位移以模拟偏心量时，因测试端处于“悬浮”状态而随轴一起移动，无法测试偏心状态下油封摩擦扭矩。导致目前油封在偏心状态下摩擦扭矩测试结果不准确等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提供一种油封扭矩测试中偏心调节装置，以解决油封应用杠杆原理测试扭矩时无法调节偏心、测试不准确的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种油封扭矩测试中偏心调节装置，该装置包括固定支架、偏心调节端、前支撑端、后支撑端和测试端，其中固定支架与地面连接，偏心调节端通过燕尾槽与固定支架连接，前支撑端和后支撑端分别与固定支架螺纹固定连接，测试端位于前支撑端和后支撑端之间并与两者螺纹固定连接。

进一步地，所述测试端包括密封腔外壳(1)、可视窗(2)、摆杆(3)和拉压传感器(4)，其中可视窗(2)通过螺纹连接紧固在密封腔外壳(1)上，密封腔外壳(1)两端与两侧迷宫密封组静圈用螺栓紧固连接，密封腔外壳(1)上设有进气口和进油口；摆杆(3)竖直位于密封腔外壳(1)下侧，一端焊接在密封腔外壳(1)上另一端自由，摆杆(3)自由端右侧设有拉压传感器(4)；所述可视窗(2)由可视玻璃制成，所述拉压传感器(4)通过螺栓紧固于固定支架(11)上。

进一步地，所述拉压传感器(4)触点水平高度与摆杆(3)自由端水平高度相同。

进一步地，所述偏心调节端包括螺帽(5)、销轴(6)、螺杆(7)、法兰(8)、套筒(9)和螺杆座(10)，其中螺杆(7)垂直穿过套筒(9)与螺帽(5)、螺杆座(10)连接：螺杆(7)中部通过销轴(6)与套筒(9)固定连接，螺杆(7)上端插入螺帽(5)并与之同心，销轴(6)穿过螺帽(5)与螺杆(7)，螺杆(7)下端与螺杆座(10)之间螺纹配合，螺杆座(10)通过螺栓紧固在固定支架(11)上。

进一步地，所述螺帽(5)顺时针旋转时，螺杆(7)通过与固定螺杆座(10)之间的螺纹配合向上移动，并带动套筒(9)垂直向上移动；螺帽(5)逆时针旋转时，螺杆(7)通过与固定螺杆座(10)之间的螺纹配合向下移动，并带动套筒(9)垂直向下移动。

进一步地，所述调节偏心时，偏心调节端中螺帽(5)旋转，螺杆(7)通过与固定螺杆座(10)之间的螺纹配合上下移动，并带动套筒(9)垂直上下移动，套筒(9)带动轴承和旋转轴一同移动；测试端受到前支撑端和后支撑端的径向限位而不随旋转轴的径向移动而径向移动，最终使被测油封产生偏心量。

进一步地，所述前支撑端包括前轴承座(12)、大直径深沟球轴承(13)、前轴承端盖(16)和前迷宫密封组，其中前轴承座(12)通过螺栓紧固在固定支架(11)上，大直径深沟球轴承(13)安装于前轴承座(12)凹槽中并通过轴承外圈与凹槽接触；大直径深沟球轴承(13)的右侧设有前轴承端盖(16)且轴承端盖通过螺栓紧固在前轴承座(12)凹槽垂直上方的位置；大直径深沟球轴承(13)内圈与前迷宫密封组的静圈(14)接触配合，轴上过盈安装前迷宫密封组动圈(15)，前迷宫密封组动圈(15)和静圈(14)间隙配合安装。

进一步地，所述后支撑端包括后轴承座(21)、小直径深沟球轴承(19)、后轴承端盖(20)和后迷宫密封组，其中后轴承座(21)通过螺栓紧固在固定支架(11)上，在后轴承座(20)左侧端部设有沟槽，小直径深沟球轴承(19)安装于沟槽中并通过轴承内圈与沟槽接触；后迷宫密封组静圈(17)上设有凹槽，凹槽内圈与小直径深沟球轴承(19)外圈接触配合，轴承右侧设有后轴承端盖(20)且端盖通过螺栓紧固在后迷宫密封组静圈(17)凹槽垂直上方的位置；旋转轴上过盈安装后迷宫密封组动圈(18)，后迷宫密封组动圈(18)和后迷宫密封组静圈(17)间隙配合安装。

进一步地，后轴承座(21)内径比后迷宫密封组动圈(18)外径大10mm。

进一步地，所述偏心调节端沿燕尾槽垂直上下移动。

(三)有益效果

本发明提出一种油封扭矩测试中偏心调节装置，该装置包括固定支架、偏心调节端、前支撑端、后支撑端和测试端。其中固定支架与地面固定连接，偏心调节端通过燕尾槽与固定支架连接，可实现垂直方向的上下移动，前支撑端和后支撑端分别与固定支架螺纹固定连接，测试端位于前支撑端和后支撑端之间并与两者螺纹固定连接。

该装置解决了油封应用杠杆原理测试扭矩时无法调节偏心、测试不准确的问题：偏心调节端、前支撑端和后支撑端是主要调节偏心装置，前支撑端和后支撑端起支撑测试端自重防止产生误差偏移和限制测试端径向位置、允许周向移动的作用。在本发明作用下提高油封扭矩测试精度，为油封设计及试验提供技术支撑。

本发明将前支撑端和后支撑端与固定支架用螺栓紧固连接，起到支撑测试端的作用，防止因密封腔内充入润滑油后重量太大导致油封在未偏心状态下受力不均问题；本发明在前支撑端和后支撑端内分别设有深沟球轴承，轴承既限制了测试端径向位置，起到支撑作用，又可以使测试端周向可以自由转动，在测试时可以使测试端密封腔外壳发生周向偏转进而使摆杆挤压拉压传感器。

附图说明

图1为本发明偏心调节装置正视图；

图2为本发明偏心调节端剖视图；

图3为本发明前支撑端和后支持端剖视图。

图中：1-套筒、2-可视窗、3-摆杆、4-拉压传感器、5-螺帽、6-销轴、7-螺杆、8-法兰、9-、10-螺杆座、11-固定支架、12-前轴承座、13-大直径深沟球轴承、14-前迷宫密封静圈、15-前迷宫密封动圈、16-前轴承端盖、17-后迷宫密封静圈、18-后迷宫密封动圈、19-小直径深沟球轴承、20-后轴承端盖、21-后轴承座。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

针对上述背景及问题，本发明提供一种油封扭矩试验中调节偏心装置，该装置包括固定支架、偏心调节端、前支撑端、后支撑端和测试端，其中固定支架与地面连接，偏心调节端通过燕尾槽与固定支架连接。前支撑端和后支撑端分别与固定支架螺纹固定连接，测试端位于前支撑端和后支撑端之间并与两者螺纹固定连接。

所述偏心调节端可沿燕尾槽垂直上下移动。

所述测试端包括密封腔外壳、可视窗、摆杆和拉压传感器，其中可视窗通过螺纹连接紧固在密封腔外壳上，密封腔外壳两端与两侧迷宫密封组静圈用螺栓紧固连接，密封腔外壳上设有进气口和进油口。摆杆竖直位于密封腔外壳下侧，一端焊接在密封腔外壳上另一端自由，摆杆自由端右侧设有拉压传感器。所述可视窗由可视玻璃制成，所述拉压传感器通过螺栓紧固于固定支架上，且拉压传感器触点水平高度与摆杆自由端水平高度相同。

所述偏心调节端包括螺帽、销轴、螺杆、法兰、套筒和螺杆座，其中螺杆垂直穿过套筒与螺帽、螺杆座连接：螺杆中部通过销轴与套筒固定连接，螺杆上端插入螺帽并与之同心，销轴穿过螺帽与螺杆，螺杆下端与螺杆座之间螺纹配合，螺杆座通过螺栓紧固在固定支架上。所述螺帽顺时针旋转时，螺杆通过与固定螺杆座之间的螺纹配合向上移动，并带动套筒垂直向上移动；螺帽逆时针旋转时，螺杆通过与固定螺杆座之间的螺纹配合向下移动，并带动套筒垂直向下移动。

所述前支撑端包括前轴承座、大直径深沟球轴承、前轴承端盖、前迷宫密封组，其中前轴承座通过螺栓紧固在固定支架上，大直径深沟球轴承安装于前轴承座凹槽中并通过轴承外圈与凹槽接触。大直径深沟球轴承的右侧设有前轴承端盖且轴承端盖通过螺栓紧固在前轴承座凹槽垂直上方的位置。大直径深沟球轴承内圈与前迷宫密封组的静圈接触配合，轴上过盈安装前迷宫密封组动圈，前迷宫密封组动圈和静圈间隙配合安装。

所述后支撑端包括后轴承座、小直径深沟球轴承、后轴承端盖、后迷宫密封组，其中后轴承座通过螺栓紧固在固定支架上，在后轴承座左侧端部设有沟槽，小直径深沟球轴承安装于沟槽中并通过轴承内圈与沟槽接触。后迷宫密封组静圈上设有凹槽，凹槽内圈与小直径深沟球轴承外圈接触配合，轴承右侧设有后轴承端盖且端盖通过螺栓紧固在后迷宫密封组静圈凹槽垂直上方的位置。旋转轴上过盈安装后迷宫密封组动圈，后迷宫密封组动圈和静圈间隙配合安装。后轴承座内径比后迷宫密封组动圈外径大10mm。

所述前支撑端和后支撑端，使测试端径向位置固定、周向可以自由转动，保证调节偏心时测试端无法随轴偏移而产生偏移量，同时在扭矩测试时，测试端可以发生周向偏转带动摆杆挤压拉压传感器。

所述后轴承座内径比后迷宫密封组动圈外径大10mm，以满足调节偏心时，避免后迷宫密封组动圈随轴移动时与后轴承端盖接触挤压，留出偏心调节量。

所述调节偏心时，偏心调节端中螺帽旋转，螺杆通过与固定螺杆座之间的螺纹配合上下移动，并带动套筒垂直上下移动，套筒带动轴承和旋转轴一同移动。测试端受到前支撑端和后支撑端的径向限位而不随旋转轴的径向移动而径向移动，最终使被测油封产生偏心量。

如图1所示，一种油封扭矩试验中调节偏心装置，该装置包括固定支架、偏心调节端、前支撑端、后支撑端和测试端，其中固定支架与地面连接，偏心调节端通过燕尾槽与固定支架连接。前支撑端和后支撑端分别与固定支架螺纹固定连接，测试端位于前支撑端和后支撑端之间并与两者螺纹固定连接。所述偏心调节端可沿燕尾槽垂直上下移动。

如图2和图3所示：

所述测试端包括密封腔外壳(1)、可视窗(2)、摆杆(3)和拉压传感器(4)，其中可视窗(2)通过螺纹连接紧固在密封腔外壳(1)上，密封腔外壳(1)两端与两侧迷宫密封组静圈用螺栓紧固连接，密封腔外壳(1)上设有进气口和进油口。摆杆(3)竖直位于密封腔外壳(1)下侧，一端焊接在密封腔外壳(1)上另一端自由，摆杆(3)自由端右侧设有拉压传感器(4)。所述可视窗(2)由可视玻璃制成，所述拉压传感器(4)通过螺栓紧固于固定支架(11)上，且拉压传感器(4)触点水平高度与摆杆(3)自由端水平高度相同。

所述偏心调节端包括螺帽(5)、销轴(6)、螺杆(7)、法兰(8)、套筒(9)和螺杆座(10)，其中螺杆(7)垂直穿过套筒(9)与螺帽(5)、螺杆座(10)连接：螺杆(7)中部通过销轴(6)与套筒(9)固定连接，螺杆(7)上端插入螺帽(5)并与之同心，销轴(6)穿过螺帽(5)与螺杆(7)，螺杆(7)下端与螺杆座(10)之间螺纹配合，螺杆座(10)通过螺栓紧固在固定支架(11)上。所述螺帽(5)顺时针旋转时，螺杆(7)通过与固定螺杆座(10)之间的螺纹配合向上移动，并带动套筒(9)垂直向上移动；螺帽(5)逆时针旋转时，螺杆(7)通过与固定螺杆座(10)之间的螺纹配合向下移动，并带动套筒(9)垂直向下移动。

所述前支撑端包括前轴承座(12)、大直径深沟球轴承(13)、前轴承端盖(16)和前迷宫密封组，其中前轴承座(12)通过螺栓紧固在固定支架(11)上，大直径深沟球轴承(13)安装于前轴承座(12)凹槽中并通过轴承外圈与凹槽接触。大直径深沟球轴承(13)的右侧设有前轴承端盖(16)且轴承端盖通过螺栓紧固在前轴承座(12)凹槽垂直上方的位置。大直径深沟球轴承(13)内圈与前迷宫密封组的静圈(14)接触配合，轴上过盈安装前迷宫密封组动圈(15)，前迷宫密封组动圈和静圈间隙配合安装。

所述后支撑端包括后轴承座(21)、小直径深沟球轴承(19)、后轴承端盖(20)和后迷宫密封组，其中后轴承座(21)通过螺栓紧固在固定支架(11)上，在后轴承座(20)左侧端部设有沟槽，小直径深沟球轴承(19)安装于沟槽中并通过轴承内圈与沟槽接触。后迷宫密封组静圈(17)上设有凹槽，凹槽内圈与小直径深沟球轴承(19)外圈接触配合，轴承右侧设有后轴承端盖(20)且端盖通过螺栓紧固在后迷宫密封组静圈(17)凹槽垂直上方的位置。旋转轴上过盈安装后迷宫密封组动圈(18)，后迷宫密封组动圈和静圈间隙配合安装。后轴承座(21)内径比后迷宫密封组动圈(18)外径大10mm。

综上所述，本发明将前支撑端和后支撑端与固定支架用螺栓紧固连接，起到支撑测试端的作用，防止因密封腔内充入润滑油后重量太大导致油封在未偏心状态下受力不均问题；本发明在前支撑端和后支撑端内分别设有深沟球轴承，轴承既限制了测试端径向位置，起到支撑作用，又使测试端周向可以自由转动。

在测试偏心工况下油封扭矩时，首先调节偏心量：偏心调节端中螺帽旋转，螺杆通过与固定螺杆座之间的螺纹配合上下移动，并带动套筒垂直上下移动，套筒带动轴承和旋转轴一同移动。测试端受到前支撑端和后支撑端的径向限位而不随旋转轴的径向移动而径向移动，使被测油封产生偏心量；开始测试：测试端密封腔外壳因受摩擦扭矩而发生周向偏转进而使摆杆挤压拉压传感器，利用杠杆原理技术测试所得油封摩擦扭矩。

本发明涉及旋转密封圈试验领域，特别涉及一种油封扭矩测试中调节偏心装置。该装置包括固定支架、偏心调节端、前支撑端、后支撑端和测试端。其中固定支架与地面固定连接，偏心调节端通过燕尾槽与固定支架连接，可实现垂直方向的上下移动，前支撑端和后支撑端分别与固定支架螺纹固定连接，测试端位于前支撑端和后支撑端之间并与两者螺纹固定连接。

该装置解决了油封应用杠杆原理测试扭矩时无法调节偏心、测试不准确的问题：偏心调节端、前支撑端和后支撑端是主要调节偏心装置，前支撑端和后支撑端起支撑测试端自重防止产生误差偏移和限制测试端径向位置、允许周向移动的作用。在本发明作用下提高油封扭矩测试精度，为油封设计及试验提供技术支撑。

本发明将前支撑端和后支撑端与固定支架用螺栓紧固连接，起到支撑测试端的作用，防止因密封腔内充入润滑油后重量太大导致油封在未偏心状态下受力不均问题；本发明在前支撑端和后支撑端内分别设有深沟球轴承，轴承既限制了测试端径向位置，起到支撑作用，又可以使测试端周向可以自由转动，在测试时可以使测试端密封腔外壳发生周向偏转进而使摆杆挤压拉压传感器。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。