项目编号:JP17-YF-20260526            报价单位:东莞市嘉品仪器有限公司                报价日期:2026 年 5 月 26 日

报价有效期:30 天                     交货期:合同签订定金到账后 45 个工作日

第一部分 活塞油封密封圈疲劳寿命试验机设计制造方案

1.1 项目概述

1.1.1 设计目的

本试验机针对活塞两端安装的油封密封圈,模拟其在实际工况下的往复运动、高压油压、温度环境,开展疲劳寿命试验。通过连续往复加载,监测油封的密封性能变化,直至出现设定泄漏量(失效判定),从而评估油封的疲劳寿命与可靠性,为油封选型、配方优化及结构改进提供数据支撑。

1.1.2 试验条件与核心参数

结合现场工况要求,试验核心参数如下表:

项目技术参数
运动形式活塞往复运动
试验件活塞两端安装油封密封圈
密封腔油压最大 42MPa(可调节)
活塞行程500mm(可调范围 ±100mm)
运动速度0.8m/s(可调范围 0.2~1.0m/s)
油温控制室温~60℃可调,最高 60℃
失效判定密封腔泄漏量超过设定阈值(如≥5mL/min)
试验循环可设定往复次数上限(如 10⁷次),自动停机

1.1.3 设计目标

满足全部试验条件,设备长期连续运行稳定性≥99%;

压力、温度、速度控制精度高,数据采集实时、准确、可追溯;

安全防护完善,具备超压、超温、超程、泄漏超标等多重保护;

工装适配性强,可兼容不同规格内径、结构的油封密封圈。

1.2 总体设计方案

1.2.1 设备组成与工作原理

(1)系统组成

试验机由机械主机系统、液压伺服系统、温控系统、测控与数据采集系统、安全防护系统五大部分组成。

系统逻辑流程:驱动机构 → 试验活塞组件 ←→ 试验缸体(含油封工装) ←→ 高压液压油源 ↓ 温控系统 + 泄漏收集装置 ↓ 测控系统(PLC/工控机+传感器)

(2)工作原理

试验活塞两端安装被测油封,装入试验缸体后形成封闭油腔;液压系统向油腔注入压力油(最大 42MPa),温控系统将油温稳定在设定值(最高 60℃);驱动机构带动活塞做往复运动(行程 500mm、速度 0.8m/s),模拟实际工况下的摩擦与压力交变;测控系统实时监测油腔压力、油温、活塞位移 / 速度、泄漏量,记录往复次数,当泄漏量超过设定阈值时,判定油封失效,设备自动停机并生成试验报告。

1.3 详细设计方案

1.3.1 机械主机系统设计

(1)总体结构形式

采用卧式单缸往复结构,机架采用方管焊接 + 退火去应力处理,整体刚性强、运行振动小;试验缸体水平布置,活塞由驱动机构带动往复运动,同轴度易保证,可有效避免油封偏磨。

(2)关键部件设计

试验缸体组件

材料:42CrMo 合金结构钢(调质处理,硬度 260~290HB),耐高压、抗疲劳;

内孔参数:内径与油封外径匹配,粗糙度 Ra≤0.2μm,圆柱度 / 圆度公差≤0.01mm;

耐压设计:按薄壁圆筒公式校核壁厚,安全系数≥1.5,42MPa 工作压力下,缸体爆破压力≥63MPa;

结构布局:缸体两端设油封安装腔、泄漏收集腔,中部为高压油腔,侧面预留高压油口、温度传感器接口、压力传感器接口。

试验活塞组件

材料:45 号钢(调质 + 表面镀硬铬,镀层厚度≥0.05mm,硬度 HV≥800,耐磨防锈);

结构:活塞两端设计标准油封安装沟槽(公差执行 GB/T 13871.1),中部为高压油腔分隔段;

导向结构:活塞中部设置聚四氟乙烯 + 青铜材质耐磨导向环,与缸体内孔间隙≤0.02mm,防止活塞偏载。

驱动机构选型与设计采用伺服电机 + 滚珠丝杠 + 直线导轨驱动方案,保证运动平稳性与速度控制精度:

伺服电机:额定功率≥7.5kW,额定扭矩≥48N・m,转速 0~3000rpm,搭载绝对值编码器;

滚珠丝杠:直径≥40mm,导程 20mm,精度等级 C3,额定动载荷≥120kN;

直线导轨:两根 25 型重载导轨,单根导轨配置 2 个滑块,共 4 个滑块;

行程保护:机械限位 + 电子限位双重防护,有效行程 500mm,两端预留 50mm 缓冲行程,规避运动冲击。

机架与防护

机架:Q235 方管焊接成型,底部配置减震垫铁,降低运行振动;

防护结构:运动部件加装透明亚克力防护罩,防止油液飞溅、异物进入,同时便于试验状态观察。

1.3.2 液压伺服系统设计

(1)系统组成

包含高压油源单元、压力控制单元、油液循环单元、蓄能稳压单元。

(2)关键参数与元件选型

单元核心元件参数要求
高压油源轴向柱塞泵额定压力 63MPa,额定流量≥10L/min
压力控制比例溢流阀 + 伺服阀压力调节范围 0~42MPa,控制精度 ±2%;伺服阀响应时间≤10ms
稳压单元皮囊式蓄能器容积≥2.5L,预充压力为工作压力的 70%
过滤单元高压过滤器 + 回油过滤器过滤精度 10μm
管路与接头高压无缝钢管 + 卡套式接头压力等级≥63MPa,焊接后酸洗钝化处理

(3)压力稳定控制方案

活塞往复运动时油腔容积变化易造成压力波动,系统采用伺服阀 + 蓄能器 + PID 压力闭环控制:压力传感器实时采集油腔压力并反馈至 PLC,PLC 通过 PID 算法调节伺服阀流量,配合蓄能器储能 / 释能补偿容积变化,将压力波动控制在 ±0.5MPa 以内。

1.3.3 温控系统设计

(1)系统组成

电加热单元、冷却单元、温度传感器、温控模块,实现油温闭环控制。

(2)关键设计

加热单元:油箱内置 2kW 电加热棒,缸体外侧贴附硅橡胶加热带,升温速度≥2℃/min;

冷却单元:回油管路加装水冷式冷却器,油温超标时自动启动冷却;

测温元件:采用 Pt100 温度传感器,分别布置在油腔与油箱内,控温精度 ±2℃;

循环系统:配置流量≥5L/min 循环油泵,强制油液循环,保证油温均匀;

安全保护:设定超温阈值 65℃,油温超标后设备声光报警并自动停机。

1.3.4 测控与数据采集系统设计

(1)硬件配置

控制单元:西门子 S7-1200 PLC + 工业工控机,负责逻辑控制、数据运算与存储。

传感器类型安装位置量程与精度作用
压力传感器高压油腔0~60MPa,0.5 级精度油腔压力监测、闭环控制
位移传感器驱动机构0~600mm,精度 ±0.1mm监测活塞行程、位置
速度采集伺服电机编码器0~1.5m/s,精度 ±0.02m/s活塞运动速度控制
温度传感器油腔 / 油箱-20~100℃,精度 ±0.5℃油温监测、闭环温控
泄漏传感器泄漏收集腔0~50mL/min,精度 ±0.1mL/min泄漏量监测、油封失效判定

数据采集模块:多通道同步采集,采样频率≥100Hz,数据支持 Excel/CSV 格式导出。

(2)软件功能设计

人机界面(HMI):触摸屏可设定压力、行程、速度、油温、循环次数、泄漏阈值等参数;实时展示压力、温度、泄漏量曲线与设备状态。

控制模式

手动模式:单步控制活塞运动、压力加载、油温调节,用于设备调试;

自动模式:按预设参数连续运行,泄漏超标 / 循环次数达标后自动停机。

数据管理:试验数据自动存储,支持试验报告一键导出,数据不可篡改、全程可追溯。

1.3.5 安全防护系统设计

设置多重防护机制,保障设备、人员安全与试验稳定性:

超压保护:比例溢流阀 + 机械溢流阀两级溢流,压力超过 45MPa 自动卸压;超压报警并停机。

超温保护:油温>65℃声光报警,强制冷却并停机。

超程保护:电子限位 + 机械限位双重防护,活塞超程后驱动机构断电,避免碰撞损坏。

泄漏保护:泄漏量超出设定阈值,判定油封失效,设备自动停机并记录数据。

电气安全:整机接地电阻≤4Ω,配置多处急停按钮,集成过载、短路、漏电保护。

机械防护:运动部件、高压管路加装防护结构,防止油液飞溅、管路爆裂伤人。

1.4 关键技术与解决措施

1.4.1 高压油腔压力稳定控制

问题:活塞往复运动改变油腔容积,引发压力波动,影响试验准确性;

解决方案:采用伺服阀 + 蓄能器 + PID 闭环控制组合,蓄能器缓冲压力脉动,伺服阀实时补偿流量,将压力波动控制在 ±0.5MPa 以内。

1.4.2 油封偏磨问题抑制

问题:活塞与缸体同轴度偏差,导致油封唇口偏载、磨损不均;

解决方案:

机械加工:缸体内孔、活塞外圆同轴度控制在 0.02mm 以内,导向环间隙≤0.02mm;

装配工艺:使用专用导向工装安装活塞与油封,避免唇口划伤;

传动机构:双直线导轨 + 高精度滚珠丝杠,保证活塞运动直线度。

1.4.3 泄漏量精准测量

问题:油液挥发、管路残留易造成测量误差,无法精准判定油封失效;

解决方案:设计密闭式泄漏收集腔,搭配高精度液位 / 流量传感器;试验前对收集腔做密封性测试,同时采用称重法定期校准泄漏检测单元。

1.4.4 油温均匀性控制

问题:高压油液摩擦生热、局部加热不均,造成油腔与油箱温差过大;

解决方案:加装独立油液循环系统,强制油液流动;多点布置温度传感器,全域监测油温,控制整体温差≤2℃。

1.5 制造与装配工艺

1.5.1 关键部件加工工艺

试验缸体:粗加工→调质处理→半精加工→深孔珩磨(Ra≤0.2μm,圆柱度≤0.01mm)→表面防锈处理;

试验活塞:粗加工→调质→半精加工→镀硬铬→精磨(外圆粗糙度 Ra≤0.4μm,沟槽尺寸按油封定制);

滚珠丝杠、直线导轨:外购标准成品,到货后完成精度检测,安装前清理防锈油脂。

1.5.2 装配工艺要点

(1)机械装配

机架焊接后进行退火处理,彻底消除焊接内应力;

缸体与机架同轴度找正,误差≤0.03mm;

活塞装配使用专用导向工装,禁止硬压,安装后手动盘车,确认无卡滞、异响。

(2)液压管路装配

管路依次完成酸洗、钝化、干燥处理,清除内部杂质;

卡套接头按标准扭矩紧固,杜绝渗漏;

管路安装完成后,进行 1.5 倍工作压力耐压试验,保压 30min 无泄漏为合格。

(3)电气装配

传感器线路全部采用屏蔽线,降低电磁干扰;

线路按图纸标号,设备接地可靠;

装配完成后分步通电,测试信号传输与控制逻辑。

1.6 验收标准与试验方法

1.6.1 出厂验收项目

(1)空载试验(不安装油封,连续运行 8h)

活塞往复运动平稳,无卡滞、异响;

行程、速度控制精度符合设定值(误差≤±5%);

温控系统工作正常,油温控制精度 ±2℃;

各传感器信号稳定,数据采集功能正常。

(2)负载试验(安装标准油封,通入 42MPa 压力油,运行 4h)

油腔压力稳定,压力波动≤±0.5MPa;

液压管路、缸体结合面无渗漏;

泄漏量监测精准,无误报警现象;

超压、超温、超程等安全保护功能动作可靠。

(3)性能验证试验

按额定工况(42MPa 油压、500mm 行程、0.8m/s 速度、60℃油温)连续运行 24h,核查设备运行稳定性、参数控制精度,确认全部设计指标达标。

1.6.2 现场验收

设备现场安装调试完成后,配合使用方开展油封寿命试机试验,验证设备可正常记录循环次数、精准判定油封失效、生成完整可追溯试验报告。

1.7 维护与保养方案

维护周期维护项目操作要点
每日设备清洁、油位检查、泄漏检查清理设备表面油污,检查油箱油位,排查管路、缸体渗漏点
每周传感器校准、过滤芯检查校准压力 / 温度传感器;检查高低压过滤器压差,压差超标立即更换滤芯
每月运动部件润滑、管路紧固滚珠丝杠、直线导轨加注耐油润滑脂;复检高压管路接头扭矩
每季度油液检测与更换检测液压油清洁度、粘度,油液污染超标时更换 L-HM46 抗磨液压油
每年整机精度检测检测缸体内孔、活塞外圆磨损量,丝杠 / 导轨运行精度,磨损超标更换配件

1.8 方案总结

本试验机围绕 42MPa 油压、500mm 行程、0.8m/s 往复速度、最高 60℃油温的试验工况,整合机械主机、液压伺服、温控、测控、安全防护五大系统,可稳定完成活塞油封密封圈往复疲劳寿命试验。

方案重点解决了高压压力波动、油封偏磨、泄漏测量误差、油温不均四大核心问题,同时配备完善的安全防护与数据追溯体系,完全满足油封可靠性测试、产品选型、结构优化的使用需求。后期可根据油封规格调整工装尺寸,也可拓展多工位结构,提升试验效率。

二、设备本体分项报价

1.1 机械主机系统

序号部件名称规格型号数量单价 (元)总价 (元)备注
1主机机架Q235 方管 100×100×6mm 焊接,退火处理,配 M16 减震垫铁1 套12,80012,800东莞本地钣金加工,喷塑处理
2试验缸体42CrMo 调质,内径 φ80mm,壁厚 25mm,内孔珩磨 Ra≤0.2μm1 件18,50018,500嘉品仪器自制,耐压 63MPa,带泄漏收集腔
3试验活塞45 钢调质 + 镀硬铬 0.05mm,带标准油封沟槽1 件6,2006,200嘉品仪器自制,沟槽按 GB/T 13871.1 加工
4导向环PTFE + 青铜,φ80×φ74×10mm2 件350700广州密封件厂
5伺服电机西门子 1FL6094-1AC61-2AA1,7.5kW,带绝对值编码器 + 刹车1 台22,60022,600西门子原装正品
6伺服驱动器西门子 6SL3210-5FE17-0UA01 台16,80016,800西门子原装正品
7滚珠丝杠上银 HIWIN R40-20T4-FSI-600mm,C3 级精度1 套9,5009,500含支撑座、螺母座
8直线导轨上银 HIWIN HGH25CA-1200mm,配 4 个滑块2 根3,2006,400上银原装正品
9弹性膜片联轴器KTR ROTEX-GS 38,φ40-φ351 个1,2001,200德国 KTR 原装
10透明防护罩5mm 厚亚克力,带开门断电开关1 套4,5004,500覆盖全部运动部件
11泄漏收集装置透明有机玻璃容器,带液位传感器接口2 套8001,600嘉品仪器自制
12丝杠支撑轴承SKF 6208-2RS2 个320640SKF 原装正品
小计----101,440-

1.2 液压伺服系统

序号部件名称规格型号数量单价 (元)总价 (元)备注
1轴向柱塞泵北京华德 A10VSO18DR/31R-PPA12N00,63MPa,10L/min1 台12,50012,500北京华德原装
2液压泵电机西门子 1LE0001-1AB42-1AA4,5.5kW,1450rpm1 台4,2004,200西门子原装
3比例溢流阀北京华德 DBE10-30B/315YM,0~63MPa1 个8,6008,600北京华德原装
4伺服阀穆格 MOOG D633-313B,63MPa,15L/min1 台48,50048,500穆格原装进口
5皮囊式蓄能器贺德克 SB330-2.5A1/112A9-330A,2.5L,63MPa1 个6,8006,800贺德克原装
6高压过滤器黎明液压 DFB-H30×10C,63MPa,10μm,带压差发讯器2 个1,2002,400黎明液压
7循环油泵北京华德 CBW-F306-CFP,5L/min1 台1,8001,800北京华德原装
8液压油箱100L,带液位计、空气滤清器、隔板1 个3,5003,500东莞本地钣金
9高压无缝钢管φ14×3mm,63MPa,酸洗钝化10m1201,200宝钢
10卡套式接头伊顿 EATON 63MPa,φ14mm 系列20 个851,700伊顿原装
11系统卸压阀北京华德 YF-B20H4-S,63MPa1 个650650北京华德原装
小计----91,850-

1.3 温控系统

序号部件名称规格型号数量单价 (元)总价 (元)备注
1油箱电加热棒2kW,380V,不锈钢,带过热保护2 根350700上海电热器厂
2缸体加热带硅橡胶加热带,1kW,220V2 条280560东莞电热器材厂
3板式冷却器佛山 BR0.05-0.5m²,1.6MPa1 个2,2002,200佛山冷却器厂
4Pt100 温度传感器欧姆龙 E52-CA1DY,A 级精度3 个4501,350欧姆龙原装
5温控模块欧姆龙 E5CC-QX2ASM-800,PID 控制1 个1,2001,200欧姆龙原装
6冷却水电磁阀亚德客 2W160-15,220V,常闭1 个320320亚德客原装
小计----6,330-

1.4 测控与数据采集系统

序号部件名称规格型号数量单价 (元)总价 (元)备注
1PLC 主机西门子 6ES7214-1AG40-0XB0,S7-1214C1 台5,8005,800西门子原装
2模拟量输入模块西门子 6ES7231-4HF32-0XB0,8AI1 块3,2003,200西门子原装
3模拟量输出模块西门子 6ES7232-4HD32-0XB0,4AO1 块2,8002,800西门子原装
4工控机戴尔 OptiPlex 7010MT,I5-12400/8G/512G+21.5 寸显示器1 套6,5006,500戴尔原装
5威纶通触摸屏MT8102iE,10 寸,以太网1 台3,2003,200威纶通原装
6压力传感器威卡 WIKA S-10,0~60MPa,0.5 级2 个2,6005,200威卡原装进口
7位移传感器米朗 MIRAN KTC-600mm,拉杆式1 个1,2001,200米朗原装
8泄漏量传感器上海传感器厂 CYB-31,0~50mL/min2 个1,8003,600高精度液位式
9研华数据采集卡USB-4716,16 通道,100Hz1 块2,5002,500研华原装
10工业交换机华为 S1730S-L8T-A,8 口千兆1 台650650华为原装
11测控软件嘉品仪器专用油封寿命试验软件 V1.01 套15,00015,000含数据采集、分析、报告生成
小计----49,650-

1.5 安全防护系统

序号部件名称规格型号数量单价 (元)总价 (元)备注
1机械溢流阀北京华德 YF-B20H4-S,设定 45MPa1 个650650北京华德原装
2急停按钮施耐德 XB2-BS542C,红色蘑菇头3 个120360施耐德原装
3声光报警器施耐德 XVGB3SM,220V1 个450450施耐德原装
4开门断电开关欧姆龙 D4V-8108Z,行程开关2 个85170欧姆龙原装
5漏电断路器施耐德 IC65N 3P+N 63A 30mA1 个320320施耐德原装
6分路断路器施耐德 IC65N 系列1 套800800含动力、控制、加热回路
7高压管路防护套钢丝编织,φ16mm10m35350东莞橡胶制品厂
小计----3,100-

1.6 标准件与耗材

序号部件名称规格型号数量单价 (元)总价 (元)备注
1内六角螺栓M6~M20,8.8 级镀锌1 批1,2001,200东莞标准件厂
2电气线材RVV 1.5/2.5/4mm² 国标铜芯线1 批1,5001,500东莞电缆厂
3屏蔽线RVVP 4×0.5mm²50m8400东莞电缆厂
4线槽、端子、线号管国标1 批800800东莞电气配件厂
5L-HM46 抗磨液压油长城100L222,200首次加注
6锂基润滑脂长城 0#1kg8080丝杠导轨润滑
小计----6,180-

二、工程与服务费用

序号项目名称计算方式总价 (元)备注
1设计开发费设备本体总价 ×12%30,793含机械设计、电气设计、软件设计、工装设计
2制造装配费设备本体总价 ×18%46,190含加工费、人工费、水电费、质检费
3出厂调试费设备本体总价 ×5%12,830含空载调试、负载调试、性能测试、安全测试
4运输费广东省内专车运输3,000含包装费、运输保险费
5现场安装调试费2 名工程师 3 天8,000含现场安装、调试、校准
6技术培训费2 名工程师 2 天5,000含操作培训、维护培训、软件培训
7质保服务费设备本体总价 ×3%7,698含 1 年整机质保、2 年核心部件质保
小计--113,511-

三、税费

序号项目名称计算方式总价 (元)备注
1增值税(设备本体总价 + 工程服务总价)×13%46,116税率 13%,开具增值税专用发票
小计--46,116-

四、总报价

项目金额 (元)大写金额
一.设备本体总价258,550人民币贰拾伍万捌仟伍佰伍拾元整
二.工程与服务总价113,511人民币壹拾壹万叁仟伍佰壹拾壹元整
三.税费46,116人民币肆万陆仟壹佰壹拾陆元整
四.总报价418,177人民币肆拾壹万捌仟壹佰柒拾柒元整

五、报价说明

付款方式

1. 合同签订后支付 30% 定金(125,453 元)

2. 设备出厂预验收合格后支付 60% 提货款(250,906 元)

3. 现场验收合格后支付 10% 尾款(41,818 元)

质保范围

4. 整机质保 1 年,核心部件(伺服电机、PLC、伺服阀、传感器)质保 2 年

5. 质保期内免费提供维修服务与零部件更换(人为损坏、不可抗力除外)

6. 质保期后终身提供成本价维修服务与技术支持

可选配置报价


可选配置规格型号单价 (元)备注
多工位升级双工位同时测试 2 个活塞(4 个油封)+85,000含双缸体、双液压回路、双泄漏检测
远程监控模块云端数据存储 + 手机 APP 查看+12,000含 1 年云服务费用
进口液压系统升级全部液压元件更换为力士乐品牌+68,000提升系统稳定性与寿命
高低温扩展油温控制范围 - 20℃~120℃+45,000含制冷机组与高温加热系统

 

工装定制

7. 本报价包含 1 套标准 φ50mm 活塞与缸体工装

8. 如需其他规格油封测试工装,每套加收 3,000~8,000 元(根据尺寸大小)

其他说明

9. 本报价不含客户现场的水、电、气等基础设施费用

10. 本报价不含设备安装基础施工费用

11. 如需延长质保期,每年加收设备总价的 5%