一种指尖密封静态特性实验装置

本发明涉及机械密封，尤其是涉及一种指尖密封静态特性实验装置。

背景技术：

1、航天事业是衡量国家综合实力的重要领域，而密封装置的性能对航空发动机的工作性能、寿命及稳定性等具有决定性的影响，因此密封装置技术的发展对于航天领域来说具有十分重要的意义。应用于航空发动机的密封一般有迷宫密封、气膜密封、刷式密封等，其中刷式密封具有结构小、重量轻的特点，但其存在迟滞和磨损问题，容易断丝，且制造成本也比较高，工艺复杂。而基于刷式密封原理发明的指尖密封相较于其他密封方式具有低泄漏、长寿命的特点，同时能够降低制造及运行成本，因此其被广泛应用，并逐渐取代其它密封类型。目前，各国学者正采用不同的方式对指尖密封的各项性能进行研究。

2、但是现有技术中，针对指尖密封片的静态特性的测试装置较少，且都较为复杂，操作起来有难度，结构不稳定，同时还存在造价昂贵，维护成本高，安装不方便等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构可靠，使用寿命长，操作简单的指尖密封静态特性实验装置。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种指尖密封静态特性实验装置包括：箱体，测量装置，转子；所述的测量装置包括电涡流位移传感器及用于测量所述转子应变量的电阻应变计；安装在所述箱体上并用于带动转子上下移动的转子位移结构，其包括沿竖直方向转动安装在所述箱体上的蜗杆轴a，蜗杆轴b、与所述转子内圈固定连接且端部分别与蜗杆轴a和蜗杆轴b相啮合的转子轴，以及驱动所述蜗杆轴a和蜗杆轴b转动的驱动件。

4、进一步地，所述的箱体包括下箱体，箱盖，上箱体，轴承盖，轴承端盖；所述的轴承盖和轴承端盖将所述的转子位移结构固定在箱体内；所述箱盖安装在下箱体上方，所述上箱体安装在箱盖上方。

5、进一步地，所述的驱动件包括输入轴，联动轴，手轮，小锥齿轮a，大锥齿轮a，轴承，小锥齿轮b，大锥齿轮b；所述的轴承安装在输入轴及联动轴上；所述的输入轴水平布置，输入轴一端与手轮连接，输入轴另一端与小锥齿轮a连接，输入轴上小锥齿轮与蜗杆轴a下端大锥齿轮a啮合；优选地，轴承选择角接触球轴承。

6、进一步地，所述的转子下方布置有电涡流位移传感器。

7、进一步地，所述上箱体由多组相互对称的箱体结构组成，每组箱体结构相互连接，连接后的每组箱体结构与箱盖，下箱体连接；优选地，其连接方式为通过螺栓螺母连接。

8、进一步地，所述的蜗杆轴a竖直布置，蜗杆轴a下端与大锥齿轮a连接；所述的蜗杆轴b竖直布置，蜗杆轴b下端与大锥齿轮b连接，通过锥齿轮及蜗杆结构传动，传动比稳定。

9、进一步地，所述的转子轴两端轴段制有平面，与箱体配合限制转子轴旋转；所述的转子轴两端端平面制有与蜗杆结构a、蜗杆结构b啮合的啮合螺纹，所述的蜗杆结构a和蜗杆结构b上的螺纹呈对称设置，增加了装置的稳定性，结构可靠。

10、进一步地，所述的输入轴、联动轴、蜗杆轴a和蜗杆轴b上设有挡油环。

11、进一步地，所述的小锥齿轮a和小锥齿轮b连接联动轴，所述的联动轴上小锥齿轮a与蜗杆轴a下端大锥齿轮a啮合；所述的小锥齿轮b与蜗杆轴b下端大锥齿轮b啮合。

12、进一步地，所述的蜗杆结构a与蜗杆结构b为单头阿基米得圆柱蜗杆，其轴向齿廓为直线，齿形角θ范围为19°-21°，模数范围为4～6mm，分度圆导程角γ范围为2.6°-2.9°。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、(1)结构可靠：本发明通过锥齿轮及蜗杆结构传动，传动比稳定，且转子轴采用两端支撑的方式，增加了装置的稳定性，结构可靠。

15、(2)使用寿命长：通过对零部件危险截面的校核计算可以得到轴承最短寿命为3.98×109h，可以得到本发明具有较长的使用寿命。

16、(3)操作简单：只需要控制手轮转动并对得到的实验数据进行计算便可完成对指尖密封片静态特性的实验。

技术特征：

1.一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，包括：箱体，测量装置，转子(14)和转子位移结构；所述的转子位移结构包括蜗杆轴a(16)、蜗杆轴b(23)、转子轴(15)及驱动件；所述的蜗杆轴a(16)、蜗杆轴b(23)沿竖直方向转动安装在所述箱体上，所述的转子轴(15)与所述转子(14)固定连接且端部分别与蜗杆轴a(16)和蜗杆轴b(23)相啮合，所述的驱动件驱动所述蜗杆轴a(16)和蜗杆轴b(23)转动；所述的测量装置包括电涡流位移传感器(11)及用于测量所述转子(14)应变量的电阻应变计(12)，所述的电阻应变计(12)设置在转子(14)外侧。

2.根据权利要求1所述的一种指尖密封静态特性实验装置结构，其特征在于，所述的箱体包括下箱体(7)，箱盖(8)，上箱体(9)，轴承盖(4)，轴承端盖(10)；所述的轴承盖(4)和轴承端盖(10)将所述的转子位移结构固定在箱体内；所述箱盖(8)安装在下箱体(7)上方，所述上箱体(9)安装在箱盖(8)上方。

3.根据权利要求1所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的驱动件包括输入轴(1)，联动轴(5)，手轮(19)，小锥齿轮a(2)，大锥齿轮a(3)，轴承(6)，小锥齿轮b(21)，大锥齿轮b(22)；所述的轴承(6)安装在输入轴(1)及联动轴(5)上；所述的输入轴(1)水平布置，输入轴(1)一端与手轮(19)连接，输入轴(1)另一端与小锥齿轮a(2)连接，输入轴(1)上小锥齿轮(2)与蜗杆轴a(16)下端大锥齿轮a(3)啮合。

4.根据权利要求1所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的转子(14)下方布置有电涡流位移传感器(11)。

5.根据权利要求2所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述上箱体(9)由多组相互对称的箱体结构组成，每组箱体结构相互连接，连接后的每组箱体结构与箱盖(8)，下箱体(7)连接。

6.根据权利要求3所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的蜗杆轴a(16)竖直布置，蜗杆轴a(16)下端与大锥齿轮a(3)连接；所述的蜗杆轴b(23)竖直布置，蜗杆轴b(23)下端与大锥齿轮b(22)连接。

7.根据权利要求3所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的转子轴(15)两端轴段制有平面，与箱体(3)配合限制转子轴(15)旋转；所述的转子轴两端端平面制有与蜗杆结构a(17)、蜗杆结构b(20)啮合的啮合螺纹，所述的蜗杆结构a(17)和蜗杆结构b(20)上的螺纹呈对称设置。

8.根据权利要求3所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的输入轴(1)、联动轴(5)、蜗杆轴a(16)和蜗杆轴b(23)上设有挡油环(18)。

9.根据权利要求3所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的小锥齿轮a(2)和小锥齿轮b(21)连接联动轴(5)，所述的联动轴(5)上小锥齿轮a(2)与蜗杆轴a(16)下端大锥齿轮a(3)啮合；所述的小锥齿轮b(21)与蜗杆轴b(23)下端大锥齿轮b(22)啮合。

10.根据权利要求3所述的一种指尖密封静态特性实验装置，其特征在于，所述的蜗杆结构a(17)与蜗杆结构b(20)为单头阿基米得圆柱蜗杆，其轴向齿廓为直线，齿形角θ范围为19°-21°，模数范围为4～6mm，分度圆导程角γ范围为2.6°-2.9°。

技术总结
本发明涉及一种指尖密封静态特性实验装置，包括箱体，测量装置，转子(14)和转子位移结构；所述的转子位移结构包括蜗杆轴a(16)、蜗杆轴b(23)、转子轴(15)及驱动件；所述的蜗杆轴a(16)、蜗杆轴b(23)沿竖直方向转动安装在所述箱体上，所述的转子轴(15)与所述转子(14)固定连接且端部分别与蜗杆轴a(16)和蜗杆轴b(23)相啮合，所述的驱动件驱动所述蜗杆轴a(16)和蜗杆轴b(23)转动；所述的测量装置包括电涡流位移传感器(11)及用于测量所述转子(14)应变量的电阻应变计(12)，所述的电阻应变计(12)设置在转子(14)外侧。与现有技术相比，本发明具有操作简单，结构可靠，使用寿命长等优点。

技术研发人员：魏塬,胡坚强,马博文,郭佳
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15