СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УПЛОТНЕНИЙ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к технике для испытания герметизирующих устройств.
Известен стенд для испытания уплотнений вращающихся валов, содержащий установленный в подшипниках цилиндрический корпус, вал, установленный в корпусе соосно, привод вращающегося вала, устройство для измерения крутящего момента, уплотнительный элемент и испытуемое уплотнение. При этом стенд снабжен гильзой с винтовой нарезкой, установленной на валу, закрепленным неподвижно штуцером типа труба в трубе для подвода и отвода герметизируемой жидкости, в корпусе выполнено отверстие, через которое с зазором пропущена наружная труба штуцера, а испытуемое уплотнение установлено на валу и герметизирует зазор (патент на изобретение РФ №2101589, МПК: F16J 15/00).
Однако к существенным недостаткам данного стенда можно отнести сложность конструкции и возможность исследования только триботехнических характеристик уплотнения.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является стенд для испытания контактных уплотнений подшипниковых узлов, содержащий привод с регулируемой частотой вращения, рабочую камеру для размещения в ней испытуемого уплотнения, входную воздушную магистраль, соединенную с камерой и состоящую из редуктора, предохранительного клапана, электрического воздухонагревателя и расходомерного устройства, выходную воздушную магистраль, регулируемый дроссель и отсечные краны. При этом входная воздушная магистраль на участке за воздухонагревателем и выходная магистраль соединены обводной линией, дроссель подсоединен к обводной линии и выходной воздушной магистрали, отсечные краны установлены: один на выходе из рабочей камеры, второй параллельно расходомерному устройству, а третий - в обводной линии (авторское свидетельство СССР №845565, МПК: G01M 3/26).
Недостатком известного стенда является отсутствие смазочной жидкости и устройства для подачи ее в область контакта губки уплотнения с валом, что не позволяет достоверно сымитировать реальные условия работы уплотнения, а также приводит к быстрой потере герметичности уплотнения в следствии сухого трения.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание стенда, позволяющего осуществлять проверку качества изготовления уплотнений вращающихся валов, проводить сравнительные испытания различных конструкций уплотнений, а также выявлять критические режимы работы уплотнения в максимально приближенных к реальным условиях эксплуатации.
Стенд для испытания уплотнений вращающихся валов, содержащий, по меньшей мере, одну подшипниковую опору, герметичную рабочую камеру со съемным фланцем для установки в него испытуемого уплотнения, закрепленную на опоре, вал, установленный в опоре и размещенный внутри рабочей камеры соосно, привод вала, устройство для подачи сжатого воздуха в рабочую камеру, соединенное с ней входной воздушной магистралью с запорной арматурой и прибором измерения давления, прибор измерения температуры рабочей кромки испытуемого уплотнения, генератор импульсов с прибором измерения оборотов вала стенда, связанный с приводом вала и мерную емкость для определения объема утечки уплотняемой среды, при этом рабочая камера выполнена с возможностью образования в ней атмосферы масляного тумана.
Привод вала включает в себя электродвигатель постоянного тока и источник питания постоянного тока с регулировкой напряжения для плавного изменения оборотов вала электродвигателя привода.
Источник сжатого воздуха представляет собой воздушный компрессор.
Генератор импульсов представляет собой магнето, а прибора измерения оборотов вала стенда - электронный тахометр.
Прибор измерения температуры рабочей кромки испытуемого уплотнения представляет собой термопару с электронным мультиметром.
Устройство для образования атмосферы масляного тумана выполнено в виде крыльчатки, установленной на валу стенда.
При вращении вала каждая из лопастей крыльчатки проходит через уровень смазочной жидкости, помещенной в рабочую камеру и разбрызгивает ее внутри герметичной камеры в виде мелкодисперсных капель масляного тумана.
Для вариации и фиксации изменяемых факторов: давления газов внутри рабочей камеры, оборотов вала привода и температуры рабочей кромки уплотнения, в конструкцию стенда были включены: воздушный компрессор, воздушная магистраль с запорной арматурой и манометром, генератор импульсов с электронным тахометром, электродвигатель постоянного тока с источником питания постоянного тока и плавной регулировкой напряжения, термопара с электронным мультиметром. Введение в конструкцию стенда компрессора соединенного воздушной магистралью с герметичной рабочей камерой позволяет создавать в ней давление, а запорная арматура с манометром позволяет поддерживать давление на заданном уровне. Генератор импульсов с электронным тахометром позволяют с высокой точностью измерять обороты вала стенда, а источник питания постоянного тока с плавной регулировкой напряжения позволяет задавать необходимую величину оборотов вала стенда, изменяя напряжение подаваемое на электродвигатель. Термопара с электронным мультиметром позволяют с высокой точностью контролировать изменение температуры рабочей кромки испытуемого уплотнения.
Полезная модель поясняется чертежом, где на Фиг.1 представлена схема заявляемого технического решения.
Позициями на чертеже обозначены: 1 - рабочая камера; 2 - вал; 3 - испытуемое уплотнение; 4 - фланец; 5 - крыльчатка; 6 - подшипниковая опора; 7 - электродвигатель; 8 - источник питания; 9 - генератор импульсов; 10 - тахометр; 11 - воздушный компрессор; 12 - воздушный манометр; 13 - запорная арматура; 14 - термопара; 15 - электронный мультиметр; 16 - мерная емкость.
Стенд содержит, по меньшей мере, одну подшипниковую опору 6 с установленным в ней валом 2, на котором закреплена крыльчатка 5; герметичную рабочую камеру 1 со съемным фланцем 4 для установки в него испытуемого уплотнения 3; привод, состоящий из электродвигателя 7 постоянного тока и источника питания 8 с плавной регулировкой напряжения для плавного изменения оборотов вала стенда; воздушный компрессор 11, соединенный воздушной магистралью с герметичной камерой 1; запорную арматуру 13, врезанную в воздушную магистраль для создания и сброса давления в герметичной рабочей камере 1, а также воздушный манометр 12, для измерения давления внутри камеры; генератор импульсов 9 с электронным тахометром 10; термопару 14 с мультиметром 15 для измерения температуры рабочей кромки испытуемого уплотнения.
Стенд работает следующим образом. Демонтируют съемный фланец 4. В герметичную рабочую камеру 1 помещают смазочную жидкость, аналогичной используемой в реальном агрегате. Уровень смазочной жидкости не должен доходить до рабочей кромки уплотнения и быть не ниже середины лопасти крыльчатки в нижнем положении. В съемный фланец рабочей камеры устанавливают испытуемое уплотнение 3, после чего фланец помещают на свое место. На электродвигатель 7 подают напряжение и вал 2 стенда начинает вращаться. При помощи регулятора напряжения источника питания 8 устанавливают необходимые по программе эксперимента обороты вала стенда, величину которых контролируют по тахометру 10. С помощью компрессора 11 и запорной арматуры 13 в герметичной рабочей камере 1 создают давление, согласно программе эксперимента. В течение определенного промежутка, заданного программой эксперимента, происходит прокрутка стенда на данном режиме. С помощью термопары 14, закрепленной на рабочей кромке испытуемого уплотнения 3 и электронного мультиметра 15 фиксируют температуру рабочей кромки уплотнения 3 на данном режиме прокрутки. Также отслеживают факт негерметичности уплотнения по появлению смазки в зоне контакта рабочей кромки уплотнения с вращающимся валом. Факт негерметичности измеряют количественным способом путем сбора-протечки в мерную емкость 16. Затем согласно программе эксперимента меняют режим прокрутки и снова фиксируют температуру и герметичность. На основе полученных экспериментальных данных строят кривые зависимости герметичности уплотнения и кривые зависимости температуры рабочей кромки уплотнения от изменяемых факторов, исходя из которых делают выводы об оптимальных режимах работы уплотнений.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет проверять качество изготовления уплотнений вращающихся валов, проводить сравнительные испытания различных конструкций уплотнений, а также выявить критические режимы работы испытуемого уплотнения в максимально приближенных к реальным условиях эксплуатации, путем вариации оборотов вращения вала и давления внутри герметичной рабочей камеры.