桿密封件高溫高壓試驗臺具有低功率、高效率、結構簡單、自動化程度高等特點，主要由計算機測試系統、電氣控制系統、液壓與氣動系統、模擬加載試驗臺架組成。通過模擬加載試驗臺架模擬桿密封件的往復運動，采用工控機、PLC、傳感器進行桿密封件性能試驗數據的采集與存儲，為檢驗桿密封件性能的優良和研制提供保障。

　　桿密封件是液壓缸活塞桿密封的必備元件， 其質量直接影響液壓缸的性能。桿密封件高溫高壓試驗臺是進行桿密封件基礎研究和應用技術研究所必須的基礎設備。桿密封件高溫高壓試驗臺的設計與開發，要達到工作可靠、效率高、成本低，首先應考慮模擬桿密封件的相關工況；其次應考慮桿密封件試驗數據的獲取和利用；再次考慮適應不同規格的桿密封件。目的是根據試驗得到密封測試數據，進一步研究密封件的材料、結構、溫度、速度、壓力對密封件的工作性能和壽命的影響，從而合理設計和應用相關密封件。

1、桿密封件試驗臺的系統結構與組成

　　桿密封件高溫高壓試驗臺組成和控制方案如圖1、圖2 所示，包括計算機測試系統、電氣控制系統、液壓與氣動系統、模擬加載試驗臺架。計算機測試系統由工控機，數據采集卡和組態軟件組成，負責監控試驗的全過程，對采集來的數據進行處理，以數字和圖表的形式顯示性能參數并生成報表。電氣控制系統以PLC 為核心，主要負責對傳感器采集的數據進行數模轉換，執行工控機的指令，實現對液壓與氣動系統的直接操作。液壓與氣動系統是提供被測桿密封件的高溫、高壓和往復運動的動力源。模擬加載試驗臺架主要包括模擬液壓缸和驅動氣缸，被測桿密封件放置在模擬液壓缸內。

圖1 桿密封件高溫高壓試驗臺組成原理圖

圖2 桿密封件高溫高壓試驗臺控制圖

2、系統設計

　　2.1、計算機測試系統

　　計算機測試系統由組態軟件和數據采集系統兩部分組成。通過組態軟件設計的上位機監控程序是人機交互的主要界面，試驗人員通過界面進行試驗參數的設定，指令經過計算機程序處理后送至電氣控制系統中的PLC，PLC 依據指令控制液壓與氣動系統及模擬加載試驗臺架作相應動作。在試驗過程中，各檢查傳感器通過數據采集線路，將數據送至PLC。PLC 將轉化后的數據送至計算機和相關顯示儀表，計算機會把采集來的數據進行處理，以數字和圖表的形式顯示在計算機上， 并生成試驗數據報表供試驗人員分析評估桿密封件的綜合性能。

　　2.2、電氣控制系統

　　電氣控制系統以PLC 為控制核心。PLC 將傳感器采集來的測試數據進行調理和A/D 轉換， 并執行上位機的指令。液壓系統泵電機的啟停指令和電磁換向閥、比例溢流閥的控制指令等以數字量的形式進入PLC，溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器等模擬量通過隔離模塊進入PLC，PLC 對該參量進行調理和轉換，然后將這些數字量和模擬量送入上位機進行監控。

　　2.3、液壓與氣動系統

　　液壓系統由電機、泵、液壓閥、液壓輔助裝置等部分組成。電機采用三相電機0.75kW。泵采用高壓泵，最高壓力達63MPa。油箱內裝有加熱器，用于控制加載油的油溫，可產生油溫達150℃。液壓閥由控制加載的電磁換向閥和比例溢流閥組成，真空技術網(http://bjjyhsfdc.com/)認為可對密封件產生高溫、高壓的工況，可產生液壓沖擊，模擬活塞桿密封圈在工作中受到的液壓沖擊。

　　氣動系統由氣動換向閥、氣動節流閥等組成，氣動換向閥可控制氣缸的往復運動，帶動模擬油缸運動，以實現桿密封件的往復運動。通過調節氣動節流閥，可實現模擬油缸運動速度的調節， 實現桿密封件往復運動的速度達5m/s。

　　2.4、模擬加載試驗臺架

　　模擬加載試驗臺架由模擬加載液壓缸和驅動氣缸組成。模擬加載液壓缸內裝被試的桿密封件，采用雙出桿結構，活塞桿中間沒有活塞，活塞桿的前端與氣缸采用螺紋連接。液壓缸裝有壓力傳感器、溫度傳感器和位移傳感器。通過更換缸蓋可以改變活塞桿的直徑，實現不同規格桿密封件的測試。驅動氣缸可帶動加載液壓缸實現往復運動。加載與驅動分別由液壓系統和氣動系統控制，改變單獨由液壓系統控制的高功率、低效率的現狀，實現結構簡單、低功率、高效率。

3、結束語

　　高壓的液壓系統實現了桿密封件高壓工況的模擬；合理的模擬加載試驗臺架設計，大大減小了試驗臺的功率；計算機測試技術結合電氣控制系統實現對試驗臺的控制。基于組態軟件的計算機測試系統，結合了傳感器和數據采集技術，使得試驗臺實現自動化，提高其可靠性。桿密封件試驗臺將密封件試驗過程的自動控制、密封件的工作參數自動采集、測試數據分析和處理等多種功能于一體， 保證了同一工況高溫高壓下各密封件工作相互關聯的正確性， 為桿密封件的研究提供了保障。桿密封件試驗臺可進行成型密封件的測評，也可作為開發桿密封件的性能檢測設備。高溫、高壓擴大了桿密封件的試驗范圍。本文設計的系統已在實際工作中得到應用，實踐證明了其實用的價值。