加载轴及轴套设计优化

加载轴贯穿高压釜内外，在釜内连接疲劳试验样品，在釜外连接疲劳试验机，对试验样品进行加载。在疲劳试验过程中，轴需要往复运动，釜内为高温高压水溶液，涉及高温高压水动密封的问题。而且釜内的压力对加载轴有很大的外推力，必须保证轴上的釜内、外压力平衡。此外，载荷是通过加载轴传递的，试验样品、加载轴、疲劳试验机必须在一条中心线上，因此轴的加工精度要求非常高。轴的动密封、压力平衡、加工精度是关键，也是最难实现的。

如图7-5所示，加载轴外是轴套，轴套上端连接高压釜釜盖，轴穿过上端轴套和釜盖伸入高压釜内，轴套下端拧紧。为了保证动密封性，拉伸轴和轴套之间采用了特殊的组合密封圈设计，密封圈不耐高温，因此轴套外添加了水冷套，可以使密封圈部位冷却到其可以承受的温度范围。为了保证加载轴的内、外压力平衡，轴和轴套也需要进行特殊处理和设计。

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图7-5 加载轴及轴套设计图

在高温高压水环境疲劳试验装置上进行疲劳试验时，空载时加载轴与轴套之间不可避免地存在摩擦力，会导致力控制模式试验误差。产生摩擦力的原因有：①加载轴与轴套之间密封方式采用O形圈，在高压条件下，O形圈与轴套之间的摩擦力过大；②加载轴与轴套之间的对中性存在偏差，造成金属接触面间产生摩擦。因此，优化设计加载轴与轴套之间的间隙非常关键。同时，在安装过程中，需要仔细调整高压釜盖、轴套、加载轴、疲劳试验机力传感器整体的对中性，减小因对中性差而产生的摩擦力。