Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений л.в.карсавина - в.и.никитушкина

Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений л.в.карсавина - в.и.никитушкина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контролю износа и разрушений уплотнений при возвратно-поступательном движении и позволяет расширить технологические возможности путем обеспечения натурных циклов нагружения. Сущность: стенд содержит корпус, установленный в нем соосно с корпусом поршень с гнездами для уплотнений, систему подачи контрольной среды в полость между гнездами, систему регистрации утечки контрольной среды и средство перемещения поршня. Поршень выполнен с осевым сквозным каналом и с кольцевой проточкой на первом торце, сообщенной с каналом, второй торец поршня подпружинен относительно корпуса, средство перемещения поршня выполнено в виде источника давления, линии слива, заслонки, пружины и шайбы с центральным отверстием. Система подачи контрольной среды выполнена в виде двух втулок, каждая из которых неподвижно установлена на поршне между его соответствующим торцом и гнездом с образованием зазора относительно последнего и образует герметичную полость в зоне контакта с внутенней поверхностью корпуса. Стенд снабжен предохранительным клапаном, установленным параллельно с дифманометром. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51)5 01 И 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4461023/25-28 (22) 15.07,88 (46) 23 07 90. Нюл. Ь" 27 (72) Л.В.Карсавин, В.И. Никитушкин, Г.К.Кузьмин, С.Л.Карсавин и A.В.Толчинская (53) 620. 165. 29 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 292089, кл. С 01 И 3/26, 1971. (54) СТЕНД ДЛЯ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИИ

УПЛОТНЕНИЙ ПОДВИЖНЫХ СОЕД!НГЕ!!И!!

Л.В,КАРСАВИНА — В.И,НИКИТУБ!КИНА (57) Изобретение относится к контролю износа и разрушений уплотнений

М 2 при возвратно-поступательном движении и позволяет расширить технологические- возможности путем обеспечения натурных циклон нагружения. Стенд содержит полый корпус 1, разделенный шайбой 28 на две полости: в первой полости установлен поршень 12 с ! пездами для уплотнений 10, а во второй — заслонка 25, прижатая к торцу поршня 12 пружиной 27. При этом она закреплена на заслонке 25 и шайбе

28. Торец поршня 12, контактирующий с заслонкой 25, имеет проточку

24, а поршень 12 — канал 13, сооб1580196

tO щенный с проточкой 24. Второй торец поршня 12 подпружинен относительно корпуса 1. Втулка 8, установленная на поршне 12, имеет две кольцевые проточки 6, 7. сообщенные каналами соответственно с зазорами между втулкой 8 и первым гнездом и между втулкой 9, также установленной на поршне 12, и вторым гнездом. Проточки 6 и 7 сообщены через вентили с насосом 47 и с второй полостью корИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для исследования износа и разрушений уплотнений при возвратно-поступательном движении.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем о бе спече н ия н атурных циклов 25 нагружения уплотнений.

На чертеже изображена схема стенда для нАтурных испытаний уплотне-i ний подвижных соединений.

Стенд содержит полый корпус 1 с 3О каналом 2 и первой магистралью 3 соответственно давлений входа и выхода.

Каналы 4 и 5 высокого давления соединены с кольцевыми проточками

6 и 7 первой втулки 8. Последняя, а также вторая втулка 9, испытуемые уплотнения 10 подвижных соединений, например различные манжеты и кольца из синтетических материалов и металла, разделительные втулки 11 уста- 4О новлены соосно с поршнем 12, Последний установлен в корпусе 1 coocHo c ним и выполнен со сквозным центральным каналом 13, между втулками 8 и 9 и гнездами для испытуемых уплотнс- 4 ний 10 образованы изолированные кольцевые полости 14 и 15 соотретстьеныс.

Продольные каналы 1Ь и 17, выполненные в.поршне 12, одним концом через радиальные каналы 18 и 19 первой втулки 8 сообщены а проточками 6 и 7, а другим - через отверстия 20 втулок 11 - e изолированными кольцевыми полостями 14 и 15.,Боковой дополнительный канал 21, выполненный в порш"

55 не 12, соединяет изолированную полость 22 между гнездами уплотнений 10 с каналом 13 и магистралью 3. Крепежный элемент 23 соединяет все пуса 1 магистралью 32. Насос 47 сообщен первой магистралью 3 через ре улируемый дроссель 38 и стабилизатор 46 давления с второй полостью корпуса 1. Дифманометр 43 сообщен с первой полос:тью корпуса 1 и через вентиль с входом маг истрали 32.

Расходомер 36 сообщен с входом магистрали 32 и с второй полостью корпуса 1. 2 з.п. ф-лы, 1 ил . элементы, собранные на поршне 12, кольцевая проточка 24 выполнена в первом торце поршня 1?.. Заслонка 25, перекрывающая канал 13 и кольцевую проточку 24, размещена во второй полости 26 корпуса 1, а сам поршень 12 — в первой полости. Регулируемая пружина 27 (элемеHTbl регулирования не обозначены) концевыми витками жестко закреплена с заслонкой

25 и шайбой ?8, герметично установленной в корпусе 1, причем между наружным и внутренним диаметрами пружины 27, заслонкой 25 и корпусом 1 образованы большие кольцевые зазоры а и в, исключающие взаимные сухие трения пружины 27, заслонки 25 и стенок полости 26 корпуса 1. Полость

29 первой втулки 8 сообщена с полостью 26. Силовая пружина 30 размещена в полости 31 корпуса 1, усилием которой поршень 12 пригнан к шайбе

28. Вторая мадис р аль 32, вход которой соединен с разветвляющимся каналом 33, каждая из ветвей которого через каналы 34 и 35 сообщена с прЬточками 6 и 7 втулки 8, выходом соединена с полостью 26 ° Выход расходомера 36 соединен с входом второй ма истрали 32. а вход — с каналом 37 высокого давления стенда. Регулируемый дроссель 38 установлен в канале 2 давления входа. Запориые элементы 39 установлены в канадак 4,5, 34 и 35 и на магистрали 32, Приборы 40 предназначены для иямарания давления (например, манометры), прибор 41 — для регистрации и записи числа импульсов давлений (циклов

I возвратно-поступательных перемещений испытуемых уплотнений 10) в полости 26, датчик 42 — для изме ре н ия темпе р д10

J

15 туры (и записи) испытаний и включен непосредственно в зону испытуемых уплотнений 10. Дифманометр 43 соеди нен через импульсные линии 44 и 45 соответственно с первой магистралью 3 и входом второй маг истрали 32. Стабилизатор 46 давления установлен в канале 2. Насос 47 соединен с резервуаром 48 рабочей жидкости. Регуляторы 49 и 50 соответственно плюсовой и минусовой температур испытаний,, редукционные клапаны 51 и 52 .соответственно давлений выхода высокого и входа установлены на ма| истрали 3.

Предохранительный клапан 53 установ— лен параллельно дифманометру 43 и ма участках 54 и 55 магистрали 3. Фильтры 56 установлены на первой магистрали 3. Кожух 57, в котором размещен корпус 1 с образованием замкнутого кругового зазора 58, заполнен возду— хом, исключающим влияние температуры окружающей среды на процесс испытаний. При этом между высоким, вход— ным, выходным и низким давлениями существует зависимость, при которой

Риис Рьх Р в х Ряиз °

Р IIkI>I, — давление в трубопроводах, сообщенных с атмосферой.

Стенд содержит также эапорные элементы.39, установленные на участках 59 — 6 1 магистрали 3, и объединяющий канал и канал 62, образующие параллельную ветвь магистрали 3.

Стенд работает следующим образом.

Поршень 12 с собранными втулками 8 и 9, испытуемыми уплотнениями

10 и втулками 11 закрепляется элементом 23, вставляется со стороны первой магистрали 3 в корпус 1 и пружиной 30 пригоняется к шайбе 28.

При этом центральный канал 13 и проточка 24 поршня 12 перекрываются торцом заслонки 25, взвешенной относительно поршня 1? посредством пружины 27 с регулируемым натягом (не обозначено). При нулевом давлении в канале 2 и полости 26 поршень 12 занимает укаэанное положение (насос

47 выключен). При включении насоса

47 на участке 54 устанавливается высокое давление, величина которого задается редукционным клапаном 52.

При этом открываются запорные элементы 39 в каналах 4 и 5.и давление

:1 через проточки 6 и 7 и каналы 18 и

19 втулки 8 нагружает продольные каналы 16 и 17 поршня 12, через от80196

6 нерстия 20 втулки 11 нагружаются независимо замкнутые полости 14 и 15 Далее давление входа (редуцирован-. ное) по каналу 2 нагружает пслость 26, корпуса 1. При этом магистраль 32 пере крыта запорным элементом 39, а запорные элементь1 39 каналов 34 и 35 также закры ы. Давление в полостях 26 и 29 начинает расти, так как заслонка 25 перекрывает центральный канал 13 поршня 12 и он, сжимая силовую пружину 30, начинает перемещаться вниз. Скорость перемещения поршня 12 вниз регулируется расходом рабочей жидкости в полость

26 через регулируемый дроссель 38 канала 2. Пружина 27 начинает работать на сжатие (ее концевые витки закреплены с заслонкой 25 и шайбой 28) ° При этом заслонка 25 прижата торцом к торцу псршня 12 с усилием, равным действию перепада давления Р = Р IIÄ вЂ” Рвых на площадь сечения п 24. При определенном ходе поршня 12 вниз, что определяется регулированием жесткости пружины (не показано), пружина 27 развивает усилие, достаточное, чтобы преодолеть силу прижатия заслонки 25 к поршню 12 и отрывает ее от него. При этом пружина 27 возвращает заслонку

25 в положение, близкое к исходному, но несколько ниже, чем при нулевом давлении в системе. Давление н по35 лостях 26 и 29 pE3Kc снижается, так как через канал 13 идет расход из полостей ?6 и 29 н полость 31 давления выхода. Перепад давления на поршне 12 выравнивается, и он усилием пружйны 30 возвращается вверх, где поршень 12 мягко встречается с заслонкой 25, и его канал 13 вновь перекрывается. При этом втулка 8 не

45 доходит до жесткого упора в шайбу 28, так как давление в полостях

26 и 29 вновь возрастает, поршень 12 останавливаетс», и цикл повторяется автоматически с частотой, пропорциональной расходу через дроссель 38 в полости 26 и 29. Рабочая жидкость через ма истраль 3 давления выхода, величина которого определяется редукционным клапаном 51, вознращается через открытый запорный элемент 39 участка 55 в резервуар 48, и из него вновь нагнетается насосом 47 в участок 54 вь сокого давления, и т.д.

При этом рабочая жидкость с давлением

1580196

50 выхода через боковой дополнительный канал 21, соединенный с каналом 13 поршня 12, на ружа т независимую полость 22 испытуемых уплотнений 10.

Перепад рабочих давлений на испытуемых уплотнениях 10 ре1 улируется на дифманометре 43 при открытых запорных элементах 39 в импупьсной линии

44 и каналах 34 и 35, при закрытом запорном элементе 39 канала 37 и магистрали 32. При этом предохранительный элемент 53 дифманометр а 43 срабатывает при возможных односторон-. них перегрузках и выравнивает давление в линиях 44 и 45, предохраняя дифманометр 43 от разрушений. Таким образом, осуществляется. испытание уплотнений

10 при постоянных пере падах давлений

Р х вик ПР ТоМ TeMIIBPBTÓÐ 20 рабочей среды испытаний (плюсовая или минусовая) обеспечивается соответствующими регулятс рами 49 ипи

50. Так, например, при плюсовых температурах регулятор 50 системой 25 запорных элементов 39 участка 54 отключается и необходимый расход высокого давления идет через регулятор

49 плюсовой температуры. При этом запорный элемент 39 участка 55 зак- 30 рыт, а участок 59 открьгг и расход поступает непосредственно в участок

55 насоса 47, а из него через открытый запорный элемент 39 участка 60 — в участок 61 и из него через открытый запорный элемент 39 участка 61 поступает в участок 54 высоксго давления, и т.д. При этом запорный элемент 39 канала 37 закрыт. При минусовых испытаниях регулятор 49

40 выключается (не показано), запорные . элементы 39 каналов 37 и участков 61, 60 и 55 закрыты.

При имитации пульсирующих перепадов давлений на испытУемых уплотнениях 10 45 закрываются эапсчные элементы 39 каналов 4и 5 корпуса 1 и открывается запорный эпемент 39 магистрали 32. Пульси11ующее давление полости 26 через канал 33 и открытые запорные элементы 39 каналов 34 и 35 нагружает проточки 6 и 7, каналы 18,19,16 и 17 и полости 14 и 15 испытуе-ых уплотнений 10, При этом эапорный элемент

39 на выходе расходомера 36 закрыт, 55

Величина давпения в магистралях 3 и 32 (полостях 14 и 15 испытуемых уплотнений 10) регистрируется приборами 40 давпений.

Ре истрация температуры осуществляется через датчик 42 температуры, Частота циклов и их число регистрируются и записываются на приборе 41, датчик которого включен ь полост 26 (через магистраль 32). Работоспособность уплотнений оценивается по величине утечек иэ полости 14 (или

15) в полость 22 давления выхода после заданной наработки циклов при натурных условиях работы уплотнений 10.

Определение величины утечек и их регистрация осуществляются при закрытом запорном элементе 39 магистрали 32 и закрытых запорных элементах 38 каналов 4 и 5. При этом открываются один из запорных эле— ментов 39 канала 34 или 35 и запорный элемент 39 на выходе расходомера 36, вход которого нагружается через канал 37 (запорный элемент 39 открыт) высоким давлением, величина которого контролируется на приборе

40 давления, включенном в канал выхода расходомера 36, сообщенный с разветвляющимся каналом 33, т.е. полостью 14 (15) испытуемых уплотнений 10.. Таким образом, осуществляется как выборочная проверка конкретно о исг ытуемого уплотнения 10 (при одном открытом запорном элементе .39 канала 34 или 35), так и суммарная (при обоих открытых клапанах 34 и 35) .

Причем величина расхода, пройденного через р асходомер 36, соответствует величине утечек через испытуемые уплотнения 10 из полостей 14 и 15 в полость 22, что и характеризует их цикличную работоспособность. При этом начальная величина врзможных утечек по испытуемым углотнения 10 регистрируется указанным методом перед началом цикличной наработки как Я 1. Величина утечек после цикличной наработки регистрируется как

0 .Истинная величина увеличения утечек dO определяется как разность этих величин, т.е. 4Q = Π— 0, После этого поршень 12 демонтируется из корпуса 1, разбирается и испытуемые уплотнения 10 направляются на лабораторный анализ.

Указанная конструкция стенда для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений позволяет расширить его функциональные воэможности и приблизить испытания к натурным условиям эксплуатации, что повышает

1580196!

О !

20 дительность стенда. качество испытаний и эксплуатационную надежность уплотнений.

Технико-эк<:номическая эффективность заключается в том, что испытыв ется одновременно несколько образцов уплотнений подвижных соединений в идентичных с натурными условиях, что сокращает п<>терн времени и повышает качество испытаний и произвоФормулаизобретения

1, Стенд для натурных испытаний уплотнений подвижных соединений, содержащий корпус, установленный в нем соосно с корпусом поршень с гнездами для уплотнений, систему подачи контрольнои среды в полость между гнсздами, систему регистрации утечки контрольной среды и средство перемещения поршня, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения натурных циклов нагружения уплотнений, поршень выполнен с осевым сквозным, каналом и с кольцевой проточкой на первом торце, сообш ..иной с каналом., второй торец поршня подпружинен относительно корпуса, средство перемещения поршня выполнено в виде источника давления, линии слива, заслонки, пружины и шайбы с центральным отверстием, которая герметично установлена в корпусе соосно с поршнем и делит корпус I»a две полости, в первой и=которых расположен поршень, заслонка выполнена в виде полого стакана, расположенного во второй п<лости корпуса с возможностью прохода через отверстие шайбы, а глухой торец стакана перекрывает проточку первого торца поршня, пружина жестко закреплена одним концом на шайбе, а другим — на открытом торце заслонки, соотношение жесткости пружины и площади píà проточки выбрано из условия отрыва заслонки от первого торца .горшня в конце его рабочего хода, источник давления поединок периоА магистралью с регулируемым дроаоелем с второй полостью корпу,а, а

50 линия сг,ива соединена с первой полостью корпуса.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что система подачи контрольной среды выполнена в виде двух втулок, каждая иэ которых неподвижно установлена на поршне между его соответствующим торцом и гнездом с образованием зазора относительно последного и образует герметичную полость в зоне контакта с внутренней п<>верхностью корпус а, одна из втулок имеет два сквозных радиальных канала и две кольцевые проточки на ее боковой поверхности, сообщенные с радиальными каналами, поршень имеет два продольных канала, сообщающих соответственно радиальные каналы втулки с зазорами между соответственно первой и второй втулками H » нездами, и дополнительный» канал, . сообщающий сквозной канал поршня с его наружной поверхностью в зоне между » нездами, корпус имеет четьре канала, попарно сообщающих кольцевые проточки с наружной поверхностью корпуса на всем протяжении рабочего хода поршня, первые каналы корпуса соединены через запорные органы с первой магистралью, система регистрации утечки выполнена в вйде расходомера и дифманометра, а стенд снабжен второй магистралью и стабилизатором давления, вторые каналы корпуса соединены через запорные органы с входом второй магистрали, выход последней соединен через запорный орг. н с второй полостью корпуса, первая полость дифманометра соединена через запорный орган с входом второй магистрали, а вторая полость — с первой полостью камеры, вход расходомера соединен с источником высокого давления, а выход — с входом второй магистрали, а стабилизатор давления установлен на первой магистрали между ре» улируемым дрссселем и эапорными ор» анами первых каналов.

3. Стенд пр п,2, р т л и ч а ю— щ и и о и тем что Ðí снабжен предахранительнь»»>< клапаном, установленным параплельна с дифманометром.