一种用于固定柔性金属刷丝的夹具

1.本发明涉及刷式密封技术领域，尤其是涉及一种用于固定柔性金属刷丝的夹具。


背景技术：

2.刷式密封是一种新型的可应用于航空发动机、汽轮机等领域的气路密封技术。刷式密封允许刷丝尖端和转子表面发生摩擦，这是刷式密封泄漏量显著低于篦齿密封的原因，但刷丝与跑道之间的磨损会使泄漏量增大，因此，刷式密封磨损问题一直受到工程界的高度重视。
3.由刷式密封的工作原理可知，刷丝与刷式封严环涂层之间、刷丝与刷丝之间的摩擦磨损行为是影响刷式密封性能和寿命的关键因素，对于刷式密封的摩擦磨损行为进行研究，对于保证其密封效果、提高其可靠性和服役寿命具有重要的工程意义。
4.目前，刷丝束样品多采用实际的刷丝环或者从实际刷丝环上截取一段进行实验。试验机多采用专门用来测试密封性能的可通高温高压气体的动密封泄漏试验台，但即使是专门搭建的测试刷丝与封严环涂层之间的高速摩擦磨损试验机，刷丝束样品用的也是实际刷丝环上截取的一段。
5.然而，刷丝环的制作工艺复杂且成本很高，通常需要专业的绕丝机器来完成。此外，刷丝环是测试刷式密封泄漏特性不可替代的部件，当仅研究刷丝材料与封严环涂层材料或刷丝与刷丝之间的摩擦磨损性能和匹配相容性时，采用实际用的刷丝环反而带来诸多不便，例如：刷丝环的磨损量和刷丝断裂情况都不易观察和测量等。
6.鉴于上述原因，本发明提供一种用于固定柔性金属刷丝的夹具，可手动绕丝制作刷丝束样品，进而用于高速摩擦磨损试验机的刷丝与刷丝之间及刷丝束和封严环涂层间的摩擦磨损行为及匹配相容性试验，解决刷丝束造价高且刷丝环的磨损量和刷丝断裂情况都不易观察和测量的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种用于固定柔性金属刷丝的夹具，该夹具能够解决上述背景技术中提出的刷丝环制作复杂造价高、刷丝环的磨损量和刷丝断裂情况不易观察和测量等问题。
8.本发明提供一种用于固定柔性金属刷丝的夹具，包括：第一刷丝对折块、第二刷丝对折块和底座，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块的一端分别设置有两组可相互转动配合的转盘和弧形滑道，各组所述转盘开设有中心孔，销轴穿过所述中心孔使所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块能够相对转动，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块的相对侧分别开设有相适配的凹槽，多根柔性金属刷丝位于所述凹槽内，其两端分别由所述凹槽伸出，其中部可在所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块相对转动折叠后对折绕于所述销轴的外侧，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块相对转动折叠后可拆卸安装于所述底座内。
9.优选地，所述凹槽的截面为半圆形，所述柔性金属刷丝的两端由所述凹槽伸出的长度相等。
10.优选地，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块的远离所述转盘一端表面设置有多组安装孔，两个挡板分别通过紧固件与所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块上的所述安装孔同时配合安装。
11.优选地，所述挡板的中部开设有与所述凹槽相适配的半圆孔，所述柔性金属刷丝对折后其两端由两个所述挡板上的所述半圆孔组成的圆孔伸出。
12.优选地，所述底座包括底板及与其连接的四块侧板，相对的两个侧板上分别设有开口槽，所述销轴的两端由所述开口槽伸出，且所述销轴的端部安装有开口销。
13.优选地，所述底板上和所述转盘的一侧开设有多组相对应的固定螺孔，当所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块相对转动折叠安装于所述底座内时，能够通过多个紧固螺栓分别和各组所述固定螺孔配合紧固连接。
14.优选地，所述第一刷丝对折块端部的所述转盘设置于所述弧形滑道的外侧，所述第二刷丝对折块端部的所述转盘设置于所述弧形滑道的内侧，且所述第一刷丝对折块端部的所述转盘与所述第二刷丝对折块端部的所述弧形滑道转动配合，所述第一刷丝对折块端部的所述弧形滑道与所述第二刷丝对折块端部的所述转盘转动配合。
15.优选地，所述第二刷丝对折块的两个所述转盘间镂空，各所述转盘上的所述中心孔同轴布置。
16.优选地，所述底板的四角处分别设置有安装沉孔，所述安装沉孔位于所述侧板的外侧。
17.优选地，所述底板上开设有与所述转盘适配的镂空区域。
18.本发明的技术方案通过设置可相对转动折叠和打开的第一刷丝对折块和第二刷丝对折块，并在二者内部开设可容纳多根柔性金属刷丝的凹槽，多根柔性金属刷丝的中部在第一刷丝对折块和第二刷丝对折块转动折叠时在销轴作用下对折，形成两端均由同一凹槽伸出的刷丝束，第一刷丝对折块和第二刷丝对折块转动折叠后可拆卸安装于底座内，可用于柔性金属刷丝端部高速摩擦试验，摩擦力同时作用在同一根刷丝的两端，避免刷丝在高速摩擦过程中被扯出，且相比采用刷丝环，其能够在试验过程中对刷丝束的磨损量和刷丝断裂情况方便地进行观察和测量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明夹具的使用状态的整体结构图；
21.图2为本发明夹具的第一刷丝对折块的立体结构示意图；
22.图3为本发明夹具的第二刷丝对折块的立体结构示意图；
23.图4为本发明中第一刷丝对折块的右视示意图；
24.图5为本发明中底座的立体结构示意图；
25.图6为本发明中挡板的结构示意图；
26.图7为利用本发明夹具对柔性金属刷丝进行装夹的步骤示意图。
27.附图标记说明：
28.1：第一刷丝对折块；2：第二刷丝对折块；3：底座；301：底板；302：侧板；4：转盘；401：中心孔；5：挡板；501：半圆孔；6：销轴；7：弧形滑道；8：凹槽；9：刷丝束；10：安装孔；11：开口销；12：固定螺孔；13：安装沉孔。
具体实施方式
29.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
31.此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.如图1-7所示，本发明提供一种用于固定柔性金属刷丝的夹具，包括：第一刷丝对折块1、第二刷丝对折块2和底座3，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2均呈长方块形，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的一端分别设置有两组可相互转动配合的转盘4和弧形滑道7，各组转盘4开设有中心孔401，销轴6的两端分别穿过各中心孔401，使第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2能够在转盘4与销轴6配合下相对转动，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的相对侧中部分别开设有相适配的同轴布置的凹槽8，凹槽8的截面为半圆形，使第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2位于同一平面内，多根柔性金属刷丝位于凹槽8内并将其铺满，柔性金属刷丝的两端分别由凹槽8伸出，且其两端伸出的长度相等，柔性金属刷丝的中部可在第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对转动180
°
折叠后对折绕于销轴6的外侧，此时，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2上的截面半圆形的凹槽8合并为圆孔，多根柔性金属刷丝合并为刷丝束9，由凹槽8合并后形成的圆孔伸出，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对转动180
°
折叠后可拆卸安装于底座3内。
33.第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的远离转盘4一端表面设置有多组安装孔10，两个挡板5分别通过紧固件与第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块上2的上的安装孔10同时配合安装，从而实现第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对位置的固定，防止其转
动打开。挡板5的中部开设有与凹槽8相适配的半圆孔501，柔性金属刷丝对折后其两端由两个挡板5上的半圆孔501组成的圆孔伸出，并合并为刷丝束9，刷丝束9能够用于高速摩擦试验，试验过程中摩擦力同时作用在同一根刷丝的两端，避免刷丝在高速摩擦过程中被扯出。
34.具体地，底座3包括底板301及与其连接的四块侧板302，四块侧板302连接形成筒状，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对转动折叠后可由底座3的顶部开口插入其内，相对的两个侧板302上分别设有开口槽，销轴6的两端由开口槽伸出，且销轴6的端部安装有开口销11，能够防止销轴6由中心孔401内脱离。
35.底板301上和转盘4的一侧开设有多组相对应的固定螺孔12，当第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对转动180
°
折叠安装于底座3内时，通过多组紧固螺栓和弹簧垫片分别和各组固定螺孔12配合紧固连接，在本实施例中，第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2均通过三组固定螺孔12和紧固螺栓与底座3可拆卸连接，通过拧紧紧固螺栓的预紧力可阻止刷丝在高速摩擦过程中被扯出。
36.在本实施例中，第一刷丝对折块1端部的转盘4设置于弧形滑道7的外侧，第二刷丝对折块2端部的转盘4设置于弧形滑道7的内侧，且第一刷丝对折块1端部的转盘4的外周与第二刷丝对折块2端部的弧形滑道7转动配合，第一刷丝对折块2端部的弧形滑道7与第二刷丝对折块2端部的转盘4转动配合，通过穿过各个转盘4的中心孔401的销轴6，可使第一刷丝对折块1与第二刷丝对折块2在0
°‑
180
°
范围内发生相对转动。第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的两个转盘4间镂空，多根柔性金属刷丝的中部可由转盘4间穿过，并位于销轴6的下侧，各转盘4上的中心孔401同轴布置，在第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对转动180
°
折叠时多根柔性金属刷丝的中部对折绕于销轴6的外侧。
37.在本实施例中，底板301的四角处分别设置有安装沉孔13，安装沉孔13位于侧板302的外侧，通过安装沉孔13与紧固件配合可将底座3及第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2整体固定，从而方便对刷丝束9进行高速摩擦试验。底板301上开设有与转盘4适配的镂空区域，刷丝束9的对折处位于底板301的中部，转盘4位于底板301两侧的镂空区域处。
38.如图7所示，本发明夹具的使用原理如下：
39.将第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对展开呈180
°
，将多根柔性金属刷丝放置到第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的凹槽8内，且柔性金属刷丝由销轴6的下方穿过，柔性金属刷丝两端分别由第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的凹槽8末端伸出，且伸出长度相等，并使柔性金属刷丝铺满凹槽8；将第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对转动180
°
，使二者折叠，并将挡板5采用紧固件安装于第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2的远离转盘4一端，使第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2相对固定；将折叠后的第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2安装到底座3内，并采用紧固螺栓和弹簧垫片与各组固定螺孔12配合安装，使第一刷丝对折块1和第二刷丝对折块2与底座3固定连接，然后将夹具整体固定到高速摩擦磨损试验机的相应位置，对刷丝束9进行高速摩擦试验，由于摩擦的位置是金属刷丝的两端，能够避免其试验过程中摩擦受力被扯出。
40.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。

技术特征：
1.一种用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，包括：第一刷丝对折块、第二刷丝对折块和底座，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块的一端分别设置有两组可相互转动配合的转盘和弧形滑道，各组所述转盘开设有中心孔，销轴穿过所述中心孔使所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块能够相对转动，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块的相对侧分别开设有相适配的凹槽，多根柔性金属刷丝位于所述凹槽内，其两端分别由所述凹槽伸出，其中部可在所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块相对转动折叠后对折绕于所述销轴的外侧，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块相对转动折叠后可拆卸安装于所述底座内。2.根据权利要求1所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述凹槽的截面为半圆形，所述柔性金属刷丝的两端由所述凹槽伸出的长度相等。3.根据权利要求2所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块的远离所述转盘一端表面设置有多组安装孔，两个挡板分别通过紧固件与所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块上的所述安装孔同时配合安装。4.根据权利要求3所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述挡板的中部开设有与所述凹槽相适配的半圆孔，所述柔性金属刷丝对折后其两端由两个所述挡板上的所述半圆孔组成的圆孔伸出。5.根据权利要求1所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述底座包括底板及与其连接的四块侧板，相对的两个侧板上分别设有开口槽，所述销轴的两端由所述开口槽伸出，且所述销轴的端部安装有开口销。6.根据权利要求5所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述底板上和所述转盘的一侧开设有多组相对应的固定螺孔，当所述第一刷丝对折块和所述第二刷丝对折块相对转动折叠安装于所述底座内时，能够通过多个紧固螺栓分别和各组所述固定螺孔配合紧固连接。7.根据权利要求1所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述第一刷丝对折块端部的所述转盘设置于所述弧形滑道的外侧，所述第二刷丝对折块端部的所述转盘设置于所述弧形滑道的内侧，且所述第一刷丝对折块端部的所述转盘与所述第二刷丝对折块端部的所述弧形滑道转动配合，所述第一刷丝对折块端部的所述弧形滑道与所述第二刷丝对折块端部的所述转盘转动配合。8.根据权利要求7所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述第二刷丝对折块的两个所述转盘间镂空，各所述转盘上的所述中心孔同轴布置。9.根据权利要求5所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述底板的四角处分别设置有安装沉孔，所述安装沉孔位于所述侧板的外侧。10.根据权利要求5所述的用于固定柔性金属刷丝的夹具，其特征在于，所述底板上开设有与所述转盘适配的镂空区域。

技术总结
本发明提供了一种用于固定柔性金属刷丝的夹具，涉及刷式密封技术领域。夹具包括：第一刷丝对折块、第二刷丝对折块和底座，第一刷丝对折块和第二刷丝对折块一端分转动配合的转盘和弧形滑道，转盘开设有中心孔，销轴穿过中心孔使第一刷丝对折块和第二刷丝对折块相对转动，第一刷丝对折块和第二刷丝对折块相对侧分别开设有适配的凹槽，多根柔性金属刷丝位于凹槽内，两端分别由凹槽伸出，其中部可在第一刷丝对折块和第二刷丝对折块相对转动折叠后对折绕于销轴外侧，第一刷丝对折块和第二刷丝对折块转动折叠后可拆卸安装于底座内。通过本发明夹具能够方便制作刷丝束，用于高速摩擦试验，且相比刷丝环其磨损量和刷丝断裂情况方便观察和测量。观察和测量。观察和测量。


技术研发人员：周琰 李志鹏 谢根牙 林凡
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/8/28