一种轴封寿命加速验证试验机及试验方法与流程

1.本发明涉及机械真空密封技术领域，特别涉及一种封寿命加速验证试验机及试验方法。


背景技术：

2.在机械真空行业，尤其是有密封要求的机械设备中需要大量使用轴封以达到密封效果，轴封的密封功能和使用寿命要求非常高，如轴封使用寿命较短，严重影响密封，造成工质损失，恶化运行环境，引起油脂恶化，漏入空气破坏真空，从而增大抽气负荷，降低泵体工作效率，并且增加系统维修成本，污染环境等，目前轴封无法检验来料寿命，对后续泵体性能影响很大，增加维修成本。
3.密封系统设计压差、速度、材料、温度等方面要求非常高，但目前对与轴封寿命的验证还缺乏有效的技术手段。现有技术cn109900468a公开了一种橡塑轴封性能监测与加速寿命试验平台，包括：电气控制系统，介质压力温度控制系统和性能参数监测系统。该平台得到一定工况下的橡塑轴封寿命值，并对其性能参数进行在线监测，得到性能参数退化规律；同时可以准确控制油液温度、密封腔压力和转轴速度这三个工作变量，来对橡塑轴封进行加速寿命试验。现有技术cn112525514a公开了一种核主泵轴封的副密封寿命验证试验机，其包括：振动主机、连接盘、安装在连接盘上的作动器和测力传感器、位于测力传感器上方的双槽静环座，以及安装在作动器的输出轴上的插入件。该试验机用于以接近真实使用条件对槽形密封的微动磨损情况进行加速磨损试验，通过研究试验后磨损状态，分析槽形密封的寿命情况。但是上述试验设备结构复杂，且无法快速更换不同种类轴封进行验证。
4.如何克服上述现有技术方案的不足，如何提供一种轴封寿命加速验证试验机，能够模拟实际工况，评估轴封的寿命，快速更换不同种类轴封进行验证，消除轴封来料不合格，减少泵体维修、运营成本，提高泵体的可靠性和使用寿命，成为本技术领域亟待解决的课题。


技术实现要素：

5.为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种轴封寿命加速验证试验机及试验方法，具体采用如下技术方案：
6.一种轴封寿命加速验证试验机，其特征在于，所述轴封寿命加速验证试验机包括：油腔室、主轴、真空腔室、轴封组件、直流无刷电机；
7.所述油腔室包括彼此固定连接的第一轴承固定板和第二轴承固定板，所述第一轴承固定板内部设有第一润滑油腔体，所述第二轴承固定板内部设有第二润滑油腔体；所述第一润滑油腔体和所述第二润滑油腔体均为带有斜坡的相同圆锥台状空腔，两个圆锥台状空腔的底面彼此对齐；两个轴承分别安装在所述第一轴承固定板和第二轴承固定板内部，并分别与所述第一润滑油腔体和所述第二润滑油腔体各自的所述圆锥台状空腔的顶面对齐；所述底面的面积大于所述顶面的面积；
8.所述主轴穿过所述第一润滑油腔体和所述第二润滑油腔体，安装于所述两个轴承)所述主轴上套设有分油盘，所述分油盘位于两个圆锥台状空腔的底面处；
9.所述真空腔室上部设置有真空接口，所述真空腔室的一侧面为开放端；所述开放端通过真空腔室法兰与所述第一轴承固定板外侧法兰固定连接，所述真空腔室法兰与所述外侧法兰之间设置第一密封圈；
10.所述轴封组件包括轴封、轴套，所述轴封组件套设在所述主轴的一端，并且可拆卸地安装在所述第一轴承固定板外侧，与所述真空腔室内部空间直接接触。
11.一种轴封寿命加速验证试验方法，用于如上所述的轴封寿命加速验证试验机，所述方法包括如下步骤：
12.s1.根据轴封及轴套种类，选择与之匹配的轴套定位环和轴封定位环，将所述轴套定位环和轴封定位环安装在所述第一轴承固定板外侧；
13.s2.将真空腔室通过真空腔室法兰与所述第一轴承固定板外侧法兰固定连接；
14.s3.通过所述真空接口在所述真空腔室内部形成真空；
15.s4.启动所述直流无刷电机，驱动所述主轴旋转，润滑油通过分油盘离心运动，沿油腔室的斜坡式内壁滑入轴承；
16.s5.对所述直流无刷电机进行无级调速，从而对轴封寿命进行加速验证。
17.本发明的技术方案获得了下列有益效果：保证轴封使用寿命合格，避免轴封使用寿命较短，降低泵体工作效率，影响泵体性能，增加维修及运营成本；轴封及轴套可快速更换，可验证不同种类轴封；能够使泵体具有良好的真空性能、可靠性、减少维修及运营成本；实施工艺简单，技术成熟，成本较低，利于快速验证。
附图说明
18.图1为本发明轴封寿命加速验证试验机的示意图。
19.图2为本发明轴封寿命加速验证试验机的剖面图。
20.图3为本发明轴封寿命加速验证试验机的剖面图。
21.图4为本发明轴封寿命加速验证试验机的局部剖面图。
22.图5为本发明轴封寿命加速验证试验机的局部剖面图。
23.图6为本发明轴封寿命加速验证试验机的示意图。
24.图7为本发明轴封寿命加速验证试验机的局部示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。
26.除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组
合。术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.本发明通过模拟真空泵环境，轴封及轴套可进行快速更换，验证不同种类轴封，通过电机直接带动主轴进行验证，确认轴封是否合格。
28.如附图1所示，本发明的实施例1涉及一种轴封寿命加速验证试验机，其特征在于，所述轴封寿命加速验证试验机包括：油腔室、主轴1、真空腔室、轴封组件、直流无刷电机16。
29.如附图2、3所示，所述油腔室包括彼此固定连接的第一轴承固定板9和第二轴承固定板12，所述第一轴承固定板9内部设有第一润滑油腔体，所述第二轴承固定板12内部设有第二润滑油腔体；所述第一润滑油腔体和所述第二润滑油腔体均为带有斜坡的相同圆锥台状空腔，两个圆锥台状空腔的底面彼此对齐；两个轴承5分别安装在所述第一轴承固定板9和第二轴承固定板12内部，并分别与所述第一润滑油腔体和所述第二润滑油腔体各自的所述圆锥台状空腔的顶面对齐；所述底面的面积大于所述顶面的面积。
30.所述主轴1穿过所述第一润滑油腔体和所述第二润滑油腔体，安装于所述两个轴承5，所述主轴1上套设有分油盘6，所述分油盘6位于两个圆锥台状空腔的底面处。
31.所述真空腔室上部设置有真空接口19，所述真空腔室的一侧面为开放端；所述开放端通过真空腔室法兰与所述第一轴承固定板9外侧法兰固定连接，所述真空腔室法兰与所述外侧法兰之间设置第一密封圈28。
32.所述轴封组件包括轴封11、轴套4，所述轴封组件套设在所述主轴1的一端，并且可拆卸地安装在所述第一轴承固定板9外侧，与所述真空腔室内部空间直接接触。
33.本发明模拟了真空泵环境，实现压差，轴封一侧与真空腔室直接接触，另一侧与油腔室接触。因油腔室设计为斜坡式，润滑油由分油盘离心后可通过腔壁顺利滑入轴承内部。轴承可通过波形弹片调整轴向间隙。
34.所述真空腔室内部、所述轴封组件上、所述油腔室内部，分别安装温度传感器，真空腔室、轴封、油腔室等温度均可监测。
35.所述真空腔室侧面开设有通孔，氮气管通过所述通孔与所述轴封组件连接。轴封及轴套区域可通过氮气降温。
36.如附图4所示，所述轴封组件可拆卸地安装在轴套定位环和轴封定位环上，所述轴套定位环和轴封定位环为两个同心设置的圆环结构，所述轴套定位环位于所述轴封定位环内部，所述轴套定位环和轴封定位环可拆卸地安装在所述第一轴承固定板(9)外侧。本发明可以通过更换轴套定位环和轴封定位环来验证各类不同内外直径、不同宽度的轴封，并且可以快速更换。
37.如附图5所示，所述主轴1上开设有通孔，用于保证真空腔室与润滑油腔体压力一致。本发明真空腔室和润滑油腔体压力可变，并可与外界保持压差。主轴通孔可保证真空腔室与润滑油腔体压力一致。
38.所述第二轴承固定板12侧面分别开设有注油口和排油口，所述注油口和排油口均与所述第二润滑油腔体连通。
39.所述轴封组件与所述主轴1之间设置迷宫密封。
40.所述第一轴承固定板9和第二轴承固定板12外侧均设置冷却排管，所述冷却排管中包括冷却液。
41.所述直流无刷电机16安装在第二轴承固定板12外部远离所述真空腔室的一侧，所述直流无刷电机16与所述主轴1通过联轴器15连接。直流无刷电机16采用霍尔位置传感器，外接电位器无极调速接口及正反转选择开关，转速及正反转均可调节，实现了0-10000rpm无级变速。
42.如附图6、7所示，所述油腔室的侧面设置油镜，用于观察润滑油液位，使得润滑油量及运行时间均可监测；油腔室设计油镜，因此可保证油液高度。
43.本发明能够模拟实际工况，评估轴封的寿命。通过设置油腔室和真空腔室，并在油腔室与真空腔室之间通过气道来保证压力平衡，将油腔室内壁设置为斜坡式，从而有利于润滑油通过分油盘离心运动顺利滑入轴承，轴承可通过波形弹片调整轴向间隙，真空腔室与油腔室密封采用迷宫形式，可快速更换不同种类轴封进行验证。直流电机采用霍尔位置传感器，外接电位器无极调速接口及正反转选择开关，实现了0-10000rpm无级变速。消除了轴封来料不合格，大大减少泵体维修、运营成本，提高了泵体的可靠性和使用寿命。
44.本发明的实施例2涉及一种轴封寿命加速验证试验方法，用于具体实施例2中的轴封寿命加速验证试验机，所述方法具体包括如下步骤：
45.s1.根据轴封及轴套种类，选择与之匹配的轴套定位环和轴封定位环，将所述轴套定位环和轴封定位环安装在所述第一轴承固定板9外侧；
46.s2.将真空腔室通过真空腔室法兰与所述第一轴承固定板9外侧法兰固定连接；
47.s3.通过所述真空接口19在所述真空腔室内部形成真空；
48.s4.启动所述直流无刷电机16，驱动所述主轴1旋转，润滑油通过分油盘离心运动，沿油腔室的斜坡式内壁滑入轴承；
49.s5.对所述直流无刷电机16进行无级调速，从而对轴封寿命进行加速验证。
50.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。