Устройство для испытания манжетного уплотнения

 

О-П И"-С"Яг "Н И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<> 702204

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210174(21) 1992303/25-08 (51)М. Кл.2

F 16 J 15/ 32 с присоединением заявки ¹ 2447100/25-08

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет 27.01.77 по п.2

Опубликовано l0512.79. Бюллетень № 45 (53) УДК62-762. ..233 (088. 8-) Дата опубликования описания 05-1279 (72) Авторы изобретеиия A.A. Удовенко, A.M. Фоманин и Ю.Б. ханжонков (71) Заявитель

Новочеркасский ордейа Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАНЖЕТНОГО УПЛОТНЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля рабочих характеристик эластомерных уплотнений, например манжетных, широко при-» меняемых в различных отраслях техники (машиностроении, автомобиле- и тракторостроении, авиации и т.д.} .

Известно устройство для определения износа выступа сальника подшипника, содержащее корпус, полый вал, во внутренней полости которого укреплен тензодатчик, соединенный со считывающим устройством и вольтметром. Измерение износа выступа сальни-15 ка основано на измерении величины

его радиального контактного давления на вал, уменьшающегося по мере износа уплотнения (1).

Недостатком такого устройства яв- 2О ляется то, что оно не позволяет контролировать изменение ширины контакта уплоти ения с валом.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения ширины контакта манжетного уплотнения с валом,:,. которое состоит из имитатора вала выполненного из нелроводящего электрический ток материала, проводника электрического тока, укрепленного на цилиндрической частй имитатора вала двух электродов, электролитической ванны и омметра. Проводник выполнен .в виде проволочной спирали, навитой с постоянным вйагом на имитатор вала,. и заглублен на половину диаметра проволоки, выступающая часть которой .удалена заподлицо с поверхностью ими.татора вала. Манжетное уплотнение разделяет электролитическую ванну на два самостоятельных объема, а в месте его контакта с имитатором вала изолирует часть проволоки от прямого контакта с жидким проводником. О ширине контакта манжетного уплотнения с валом судят по показаниях омметра, пропорциональным длине проволоки, закрываемой уплотнением (2).

Однако такое устройство не позволяет одновременно измерять величину продольного смещения зоны контакта по валу и ширину этого контакта в за. висимости от угла поворота относительно манжеты.

Целью изобретения является обес печение одновременного измерения величины продольного смещения эоны контакта по валу и ширины этого контакта

702204 в зависимости от угла поворота вала относительно манжеты.

Эта цель достигается тем, что зондирующие электроды расположены в теМе вала,а уложены последовательно в ряд, выведены на поверхность вала по линии, примерно параллельной его образующей. Они могут быть соединены с источником питания и измерительной схемой через вращающиеся контакты.

)0

На фиг. 1 показана схема предложенного устройства; на фиг. 2 — тоже для случая, когда вал неподвижен, а корпус устройства вместе с уплотнением.вращается.

Устройство состоит из корпуса 1, вспомогательного уплотнения 2, полого вала 3, в радиальном продольном пазу которого уложены плотно в ряд зондирующие электроды 4 из тонкой проволоки, торцовые части которых срезаны заподлицо с наружной поверхностью полого вала и контактируют с исследуемым уплотнением 5 и жидким проводником 6, залитым в корпус устройства и разделенным исследуемым уплот- 25 нением на два самостоятельных объема, а противоположные концы их через ограничительные резисторы, соединенные в четыре группы 7, 8, 9, 10, щеточные контакты 11, 12, 13, 14, 15 и обмотки 30 управления магнитных усилителей 16, 17 соединены с источником питающего напряжения БН и выходным резистором

18. Последний через переменный резистор 19 подключен к источнику смещения П ® входу интегратора 20, соединенному с фотореле 21, оптически связанным с осветителем 22 и флажком

23, жестко укрепленным на наружной свободной поверхности вала, и входу 40 многолучевого осциллографа 24. Выпря- мители 25, 26 подключены к источникам напряжения звуковой частоты и к рабочим обмоткам магнитных усилителей и соединены с нагрузочными резис-, торами 27, 28, которые так же как и выходы интегратора и фотореле, под ключены ко входам многолучевого осциллографа.

Работает устройство следующим об,— разом. 50

Ограничительные резисторы 7, 8, 9, 10, сгруппированные в самостоятельные четыре группы, соединены с зондирующими электродами таким образо, что электроды, расположен- 55 ные от-одного края паза до его середины, подключены к группам ограничительных резисторов 7, 10, а зондирую.щие электроды, расположенные от се редины до другого края паза, подклю- 60 чены к группам ограничительных резисторов 8 и 9. При отсутствии в корпусе 1 жидкого проводника электрический ток от источника питающего (напряжения Uy проходит по ограничительным резисторам групп 7-10, щеточным контактам 12-15 и обмоткам управления магнитных усилителей 16-17, При наличии в корпусе 1 жидкого проводника резисторы групп 7 и 8 щунтируются цепями, возникающими за счет протекания тока от торцов зондирующих электродов через жидкий проводник на корпус вала и далее через щеточный контакт 11 к источнику питающего напряжения U, В этом случае имеют место зависимости

O =u (a+a Ы, (1)

3-3„= U „c (к-н1, (2) где — ток, протекающий по группам ограничительных резисторов 7 и 8;

Д вЂ” ток, протекающий по источнику питающего напряжения U а, в, c — коэффициенты, зависящие от параметров электрической схемы, cI = н э

RR +R R+R Я з ь= й2 а1аз+Я Я +R7(R +R<1 с= 2

1 „ „ к з

„— сопротивления ограничительных резисторов, составляющих группы 9 и 10

R — сопротивления ограничитель2 ных резисторов, входящих в группы 7 и 8;

R — сопротивление участка цепи зондирующий электрод, жидкий проводник, вал;

К вЂ” общее количество зондирующих электродов;

n — количество зондирующих электродов, торцы которых находятся в зоне контакта с исследуемым манжетным уплотнением.

В данном случае внутренним сопротивлением источника питающего напря жения Ug сопротивлением выходного резистора 13 обмоток управления магнитных усилителей и щеточных контактов 11-15 можно пренебречь, так как в предложенном устройстве эти сопротивления на несколько, порядков ниже сопротивлений й4, и, R>.

Как следует из вйражения (1), для определения щирины контакта манжетного уплотнения с валом, т.е. количества зондирующих электродов, торцы которых находятся в зоне контакта с манжетным уплотнением, измеряют ток, протекающий по группам ограничительных резисторов 7 и 8.

Для этого в схеме предусмотрен выход-. ной резистор 18, падение напряжения

702204 на котором пропорционально току, протекающему по группам ограничительных резисторов 7 и 8. Для HGKJllO» чения из выходного сигнала составляющей, пропорциональной К А, через выходной резистор пропускают ток 5 источника смещения U причем вели/ чину этого тока регулируют переменным резистором 19. Напряжение с вы- ходного резистора 18, пропорциональ.ное ширине контакта манжетного уплот- 10 нения с валом П поступает на вход многолучевого осциллографа 24 и на вход интегратора 20. Интегратор производит интегрирование сигнала

U в течение времени, за которое вал совершает один оборот. Начальное .положение вала отмечается с помощью фотореле 21 в момент перекрытия луча осветителя 22 флажком 23, жестко связанным с валом. Сигнал U от фотореле 21 поступает на вход много- 20 лучевого осциллографа 24, а также на интегратор 20 для управления временем интегрирования сигнала У.(. Одновременно с этим на вход многолучевого осциллографа 24 подается выход- 25 ной сигнал U интегратора 20, пропорциональный площади контакта манжетного уплотнения с валом.

Величина продольного смещения зоны контакта определяется как расстояние 30 от крайнего зондирующего электрода до кромки манжетного уплотнения, т.е. количеством зондирующих электродов, расположенных с одной стороны манжет-, ного уплотнения и находящихся в кой- 35 такте с жидким проводником. Согласно выражению (2) количество зондирующих электродов, находящихся в контакте с жидким проводником, определяют по разности полного тока источника U и то- ка, протекающего по группам ограничительных резисторов 7 и 8. Для измере-. ния количества зондирующих электродов, контактирующих с жидким проводником.и находящихся слева и справа от уплотняющей губы уплотнения, зон- 45 дирующие электроды разделены на две группы, а ограничительные реэисторы— на четыре группы. Сигналы, пропорциональные разности токов, создаются с помощью магнитных усилителей 16 и 50

17 за счет различного направления протекания токов в их обмотках управления, По обмоткам каждого из магнитных усилителей протекают токи, обусловленные наличием половины зон- 55 дирующих электродов. Сборка всего устройства производится таким образом, что середина ширины зоны контакта манжетного уплотнения с валом располагается на середине ряда зон- 66 дирующих электродов. Зондирующие электроды, расположенные от середины ряда до его края с одной стороны губы уплотнения, показываются подключенными через ограничительные ре- я зисторы к обмоткам управления одного магнитного усилителя, а зондирующие электроды, расположенные от середины . ряда до его края с другой стороны губы уплотнения, — к обмоткам управления другого магнитного усилителя. Напряжения на нагрузочных резисторах 27 и 28 пропорциональны разности токов, протекающих в обмотках управления магнитных усилителей 16 и 17, и согласно условия (2) пропорциональны количеству зондирующих электродов, находящихся в контакте с жидким проводником с каждой сТороны уплотнения, т.е. расстояниям от краев" ряда зондирующих электродов до кромок губы уплотнения, Эти напряжения (U> и U4) подаются на входы многолучевого осциллографа.

Благодаря наличию выпрямителей 25 и 26 на нагрузочные резисторы 27 и

28 подаются выпрямленные напряжения.

Это необходимо для того, чтобы смещением соответствующих лучей осциллографа можно было скомпенсировать наличие тока холостого хода в рабочих обмотках магнитных усилителей.

Настройка устройства производится путем регулирования тока смещения переменным резистором 19. Для этого из корпуса 1 удаляют манжетное уплот: нение 5, в результате чего все зойдирующие электроды контактируют с.жидким проводником б и на выходном резисторе 18 появляется падение напряжения, вызванное током протекающим по группам резисторов 7 и 8. Добиваясь с помощью переменного резистора 19 величины тока смещения, проте кгхщего по выходному резистору 18, -равной току, текущему по группам ограничительных резисторов 7 и 8, обеспечивают полную компенсацию напряжения на выходном резисторе 18.

Градуировку устройства осуществляют следующим образом.

С помощью микроскопа (или другим способом) измеряют длину ряда зондирующих электродов, подключенных к группам ограничительных резисторов 7 и 10, и длину ряда В подключенных к группам ограничительных резисторов 8 и 9; Затем вал 3 со снятым манжетным уплотнением 5 помещают в жидкий проводник и измеряют напряжения U9 и U4 . После этого вал 3 извлекают из жидкого проводника, тщательно протирают и вновь измеряют напряжения U> и U4 Вычитая из значений U и О полученных в первом опыте, зйачения, полученные во втором опыте, и деля их соответственно на B„и Е получают коэффициенты передачи устройства при измерении расстояния от края ряда зондирующих электродов до края зоны контакта манжетного уплотнения с валом. Лучи осциллографа 18 при этом следует устанавливать на нулевую отметку шкалы.

702204,цля определения коэффициента передачи устройства при измерении иирины зоны контакта уплотнения с валом измеряют значение напряжения U когда

san извлечен иэ жидкого проводника, и делят йа сумму Е и Р, Чтобы опре- 5 делить коэффициент передачи устройства при измерении площади контакта уплотнения с валом, измеряют амплитуду напряжения U< при вращающемся вале 3 и отсутствии жидкого проводника. 10

Любим способом, например с помощью временных меток осциллографа, определяют время одного оборота вала, т.е. период следования импульсов от фотореле 21. Коэффициент переда. чи находят как частное от деления значения амплитуды напряжения U< на время одного оборота вала и на произведение суммы 6 и С на длину окружности вала по большему диаметру.

При измерении параметров контакта манжетнога уплотнения с валом значения ширины контакта в исследуемой точке и величин продольного смещения зоны контакта значения напряжений U<, U3, U< делят на соответствующие коэффициенты передачи.

Для определения площади контакта уплотнения с валом измеренное значение амплитуды напряжения U делят 30 на время одного оборота вала и на коэффициент передачи.

При испытании уплотнений, работающих в условиях вращающегося корпуса 1 при неподвижном вале 3, при- 5 меняют схему измерения, показанную на фиг.2. В этом случае раббта уст. ройства заключается в следующем.

Зондирукщие электроды 4 через ограничительные резисторы.7, 8, 9г

10, 29, 30 подключают к одному полюсу источника питания П Напряжение на любом иэ этих электродов относительно другого полюса источнипитания Пg равно напряжению пи 4g тания, если торец этого электрода находится в зоне контакта манжетного уплотнения с валом, и равно нулю, если торец зондирующего электрода посредством жидкого проводника электрически соединен с поверхностью не« подвижного вала, к которому подклю- чен другой полюс источника питания.

Напряжения со всех зондирующих элек- тродов 4 подаются на входы первого сумматора 31, выходной сигнал которого пропорционален сумме входныХ напряжений.

Таким образок, выходное напряжение сумматора 31 пропорционально ширине контакта манжетного уплотнения с ва- 60 лом.

С вращающнмся корпусом 1 механически связан потенцнометр 32, входной сигнал которого осуществляет развертку луча осциллографа 33 no ro- . ризонтали. Вертикальное перемещение первого луча осциллографа 33 пропорционально ширине контакта манжетногс уплотнения с валом, в зависимости от угла поворота уплотнения относительно вала 3. Выходным сигналом потенциометра 32 управляется интегра4 тор 20, на вход которого подается апряжение с выхода сумматора 31, пропорциональное ширине контакта манжетного уплотнения с валом. В каждом цикле интегрирования амплитуда сигнала на выходе интегратора

20 пропорциональна площади контакта манжетного уплотнения с валом и регистрируется прибором 34.

Одна половина зондирующих электродов, заключенная между краем ряда и его серединой, подключена ко входам инвертора 35. Так как.напряжение с зондирующих электродов на сумматор 36 подается через ннвертор

35, выходное. напряжение сумматора 36 пропорционально расстоянию от крайнего зондирующего электрода до губы манжетного уплотнения 5.

Вертикальное перемещение второго луча осциллографа 33 пропорцйонально напряжению на выходе сумматора

36, а значит второй луч чертит на экране график величины продольного смещения эоны контакта манжетного уплотнения 5 в зависимости от угла поворота этого уплотнения относительно неподвижного вала, 3.

Формула изобретения

Устройство для испытания манжетного уплотнения, установленного в заполненной электропроводящей жидкостью полости корпуса, снабженное выходящими на поверхность контакта манжеты с валом зондирующими электро» дами, соединенными с источником питания и измерительным устройством, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью одновременного измерения ве" личины продольного смещения зоны контакта по валу и ширины этого контакта в зависимости от угла поворота вала относительно манжеты, зондирующие электроды расположены в теле вала, уложены последовательно в ряд и выведены на поверхность вала по линии примерно Параллельной. его образующей.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем; что зондирующие электроды соединены с источником,питания и измерительной схемой через вращающиеся контакты.

Источники информации, принятые во вникание при экспертизе

1. Патент QI1A Я 3488682, Мл. 73-7, 1970, 2. Лвторсков свидетельство СССР

Я 504072, кл, 0 01 В 7/02, 1976.