動密封熱失效試驗方法
2023-07-02 19:45:56 1
專利名稱：動密封熱失效試驗方法
技術領域：
本發明涉及實驗仿真領域，特別是涉及用於傳動裝置的密封件的動密封熱失效試驗方法。
背景技術：
傳動系統作為特種車輛的重要組成部分，其性能直接影響車輛的機動性(加速性、制動性、轉向性、通過性)、可靠性和使用壽命，傳動系統的失效，直接導致特種車輛喪失使用。密封件是傳動系統重要基礎部件之一，密封件一旦失效，就會導致控制油壓力低或油壓建不起來，系統油壓不穩定，將使整車喪失動力，無法完成直駛、轉向、制動等功能。密封件的使用範圍和耐久性差，工作時間達不到使用壽命的要求，將直接影響傳動裝置的最小維修裡程，導致整個傳動系統的可靠性大幅降低。密封件在使用過程中，不論是由於摩擦還是由於油液本身的升溫，都可能導緻密封件失效。在傳動裝置中的密封屬於動密封。因此，有必要對密封件進行動密封熱失效試驗，考核密封件在升溫狀態下密封性能的變化。因此，存在對一種動密封熱失效試驗方法的需要。
發明內容
針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，包括步驟:設置被試件動密封熱失效試驗所需的試驗壓力、介質溫度、試驗轉速和測試時間的參數；根據設定的介質溫度開始對傳動裝置進行加溫；利用微型傳感器傳送的信號判斷傳動裝置內的介質溫度達到設定的介質溫度時，給裝配有被試密封件的傳動裝置提供壓力直至傳動裝置內的油壓達到設定的測試壓力，並且啟動電機來使傳動裝置的試驗轉速達到設定的試驗轉速；保持介質溫度、測試壓力和試驗轉速不變，直到到達設定的測試時間後，並且記錄在達到設定的測試時間之前的關於被試密封件的溫升狀態和時間、壓力和轉速相關的試驗數據。其中，所述傳動裝置內的介質溫度是通過多個微型溫度傳感器檢測的，所述多個微型溫度傳感器通過用於緊固被試密封件的端蓋上的通孔均勻地布置在被試密封件周向上，並利用螺栓將微型溫度傳感器進行固定。其中，所述多為微型溫度傳感器的數量為3個。所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，進一步包括:保存所述試驗數據，並顯示整個試驗的數據結果和性能曲線。所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，進一步包括:在動密封熱失效試驗的同時實時監測試驗中的關於動密封熱失效試驗的參數變化。所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，進一步包括:根據所述的試驗數據，分析在預設的試驗壓力、介質溫度、試驗轉速和測試時間參數條件下，根據被試密封件的溫度和預設的測試時間、試驗壓力和試驗轉速的關係確定被試密封件的熱失效性能。本發明通過密封件溫升試驗，對密封環進行發熱分析及失效的研究，獲得影響密封性能和溫升的實際規律及試件溫升對密封性能的綜合影響。
圖1示出了根據用於被試密封件的微型溫度傳感器布置圖。圖2是根據本發明的微型溫度傳感器周向布置圖。圖3是被試密封件的溫度採集信號的流向示意圖。圖4是試件溫升-壓力關係曲線圖。圖5是試件溫升-轉速關係曲線圖。圖6是試件溫升-時間關係曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，而不是用於限制本發明。密封件是傳動系統重要基礎部件之一，密封件一旦失效，就會導致控制油壓力低或油壓建不起來，系統油壓不穩定，將使整車喪失動力，無法完成直駛、轉向、制動等功能。為了考核在傳動裝置中的密封件的動密封性能，需要對密封環在不同工況下溫度變化而進行單獨詳細的檢測。根據本發明，針對傳動裝置的密封件，在某一設定的供油壓力和試驗轉速下，在設定的測試時間裡，觀測密封環的溫度變化情況，記錄傳動裝置的洩漏量、扭矩和試件溫度的變化。當達到測試時間後，試驗結束。通過這樣，可以確定被試密封件在溫升過程中的動密封性能。為研究密封環的溫度特性，在對密封環進行溫升試驗檢測過程中，需要將微型溫度傳感器布置在油腔端蓋內部接近密封件處實現對試件的近似溫升檢測。根據本發明，油腔端蓋同時作為被試密封件的匹配件、主軸支撐座。由於在油腔前後端蓋內部設置多點溫度傳感器，可以對被試密封件周向溫升進行檢測，從而可以實現被試密封件周向溫升均勻性等情況的分析、提升試件溫升近似檢測結果的準確性。參見圖1，示出了根據用於被試密封件的微型溫度傳感器布置圖。如圖1所示，傳動裝置的殼體靜止，旋轉軸相對殼體轉動。密封元件裝入密封環槽後，依靠自身彈力使其外圓柱面緊貼殼體的內圓柱面。工作介質通過間隙，同時作用於密封元件的左側端面和內側圓柱面上。當轉軸旋轉時，帶動密封元件內側工作介質轉動，產生的徑向離心力進一步加強了徑向密封效果。所以密封元件外圓柱面被其內圓柱面上的壓力壓緊在殼體的內圓柱面上，形成第一個密封面。但由於密封元件右側面受工作介質壓力作用，使其左側面和密封環槽左側貼緊，形成第二個密封面，這樣造成工作介質洩漏的兩個密封面均被密封元件貼合，實現密封的目的。參見圖1，密封件裝入密封環槽中。端蓋緊壓著密封件以固定密封環。端蓋可以通過緊固螺釘固定到被試的傳動裝置的殼體上。在端蓋端面上均分分布有多個通孔，用於容納微型溫度傳感器。每一個通孔在靠近不與密封件接觸的端面側設置有螺紋孔，以供容納螺栓來緊固微型溫度傳感器。本發明中，優選地，在端蓋端面上均勻分布3個通孔。通過微型溫度傳感器，可以在油腔端蓋內部接近密封件處實現對試件的近似溫升檢測。圖1中，僅示出了油腔的一端，實際上油腔還存在另一端。假設圖1所示的是油腔前端蓋。根據本發明，在油腔的前後端蓋內的每個密封環均勻地布置微型溫度傳感器來進行近似溫升檢測。優選地，在前後端蓋內的每個密封環布置溫度測點數為3個，沿著密封環周向均勻布置，實現對被試密封件周向溫升均勻性等情況的分析，周向布置形式如圖2所示。左端面(位於圖1未示出的油腔後端蓋)溫度、右端面(位於圖1所示的油腔前端蓋)溫度及腔體中介質溫度的測試均採用熱電偶。當每個密封件布置3個溫度傳感器時，對於具有兩個兩個試驗油腔的情形，兩個試驗油腔的前後端蓋共布置12個溫度傳感器。根據本發明，將多個微型溫度傳感器通過用於緊固被試密封件的端蓋上的通孔均勻地布置在被試密封件周向上，並利用螺栓將微型溫度傳感器進行固定。然後，利用均勻分布在被試密封件周向的多個溫度傳感器對被試密封件進行溫升近似檢測以獲得密封件周向的溫升信息。試件溫度的檢測是通過溫度傳感器和溫度變送器把溫度信號轉換成與之相對應的標準的電壓信號，再通過數據採集轉接端子板傳送到數據採集板卡，數據採集板卡進行A/D轉換使這些信號被工業控制計算機所接收並進行數據分析處理及顯示，得到溫度檢測數據(如圖3所示)。動密封熱失效試驗參數設置熱失效試驗中的檢測參數是描述密封試件溫升試驗所需的參數設定值。動密封熱失效試驗前，根據熱失效試驗需要設定具體的指標，進行設置完成試驗。設定的主要試驗參數說明如下，如表I所示。表I熱失效試驗主要試驗檢測參數
參數名稱參數意義
試驗壓力試驗過程中的供油壓力
介質溫度試驗油腔的試驗油溫
試驗轉速磨合試驗密封環的旋轉速度
測試時間在規定的時間內進行溫升試驗
試驗油腔的選擇選擇試驗的油腔，可同時選擇兩個或其中一個根據本發明的動密封熱失效試驗方法，首先，如前所述，將多個均勻的微型溫度傳感器通過用於緊固被試密封件的端蓋上的通孔均勻地布置在被試密封件(試件)周向上，並將微型傳感器固定。優選地，微型傳感器的數量是3個。然後，根據動密封熱失效試驗的需要，預先設置檢測參數。如表I所示，預設的檢測參數至少包括試驗壓力、介質溫度、試驗轉速和測試時間。對於具有至少兩個試驗油腔的測試系統，還需要設置試驗油腔的選擇。接下來，測試系統根據預先設定的介質溫度開始加熱。根據微型傳感器傳送的信號判斷達到預設的介質溫度後，測試系統自動打開油泵電機，開始給裝配有被試密封件(試件)的傳動裝置提供壓力。然後，測試系統自動啟動電機，電機傳動扭矩給傳動裝置，使傳動裝置達到預設的試驗轉速後，測試系統在採樣時間裡記錄和處理試驗數據。保持傳動裝置內的介質溫度、供油壓力和試驗轉速不變，直到到達設定的測試時間後，溫升熱失效試驗自動結束。保存試驗數據到預先設定的目錄下，顯示整個試驗的數據結果和性能曲線。在動密封熱失效試驗的同時可以實時監測熱失效試驗中傳動裝置的參數變化。終止動密封熱失效試驗後測試系統自動保存已進行完的試驗數據。根據試驗獲得的試驗數據，分析在預設的檢測參數條件下，試件的溫度和預設的參數如時間、壓力和轉速的關係。參見圖4、圖5和圖6，示出了採用本發明的動密封熱失效試驗方法獲得的密封綜合洩露試驗功率損失和壓力、轉速、溫度的關係曲線。在圖4-6的示例中，設定操縱油壓分別為 1.0MPaU.5MPa、2.0MPa 和 2.5MPa，主軸轉速分別取 1000rpm、3000rpm 和 5000rpm 時，測定密封環的溫升狀態和時間、壓力和轉速的關係。根據圖4-6可知，試件的洩漏量的試驗值隨著轉速、介質壓力和溫度的增加而增力口。密封洩漏量受介質壓力的影響較為顯著，在不同壓力的試驗工況下，洩漏試驗曲線的傾斜程度不斷加大。在不同的介質溫度下，洩漏量同樣變化明顯。從試驗結果和圖4-6的曲線中，可以得出:當轉速恆定，密封摩擦力矩隨介質壓力的增大而增大。而且試驗結果進一步試驗表明，當達到某一壓力後，密封環的摩擦力矩突然升高，這是因為壓力增大導緻密封環活動區間減小，潤滑狀態被破壞，並且發現測試試件有變形。所以在設計密封件的過程中，要注意改善密封環的端面參數，這將提高密封件承受的工作壓力。在恆定介質壓力下，密封的功率變化隨轉速的升高呈明顯線型變化，表明轉速越高，功率損失越大，即表明密封的洩漏量越大。轉速是影響試件溫升的主要因素，隨著轉速的提高，摩擦熱在密封縫隙產生高溫，試件溫升會有顯著的增加。當溫度超過材料的使用溫度時，密封環可能產生斷裂、熔融和熱裂等故障。為了保證密封環長期穩定可靠地運行，必須採取控制溫升的措施，使其溫度處於正常工作範圍之內。試件的溫升同樣隨著介質壓力的增加而有升高的趨勢，表明介質壓力也是試件溫升的影響因素。根據本發明，通過密封件溫升試驗，對密封環進行發熱分析及失效的研究，可以獲得影響密封性能和溫升的實際規律及試件溫升對密封性能的綜合影響。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，包括步驟: 設置被試件動密封熱失效試驗所需的試驗壓力、介質溫度、試驗轉速和測試時間的參數； 根據設定的介質溫度開始對傳動裝置進行加溫； 利用微型傳感器傳送的信號判斷傳動裝置內的介質溫度達到設定的介質溫度時，給裝配有被試密封件的傳動裝置提供壓力直至傳動裝置內的油壓達到設定的測試壓力，並且啟動電機來使傳動裝置的試驗轉速達到設定的試驗轉速； 保持介質溫度、測試壓力和試驗轉速不變，直到到達設定的測試時間後，並且記錄在達到設定的測試時間之前的關於被試密封件的溫升狀態和時間、壓力和轉速相關的試驗數據。
2.如權利要求1所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，其中，所述傳動裝置內的介質溫度是通過多個微型溫度傳感器檢測的，所述多個微型溫度傳感器通過用於緊固被試密封件的端蓋上的通孔均勻地布置在被試密封件周向上，並利用螺栓將微型溫度傳感器進行固定。
3.如權利要求2所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，其中，所述多為微型溫度傳感器的數量為3個。
4.如權利要求1所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，進一步包括: 保存所述試驗數據，並顯示整個試驗的數據結果和性能曲線。
5.如權利要求1所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，進一步包括: 在動密封熱失效試驗的同時實時監測試驗中的關於動密封熱失效試驗的參數變化。
6.如權利要求4所述的對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，進一步包括: 根據所述的試驗數據，分析在預設的試驗壓力、介質溫度、試驗轉速和測試時間參數條件下，根據被試密封件的溫度和預設的測試時間、試驗壓力和試驗轉速的關係確定被試密封件的熱失效性能。
全文摘要
本發明公開了一種對裝配在傳動裝置中的被試密封件進行動密封熱失效試驗的方法，包括步驟設置被試件動密封熱失效試驗所需的試驗壓力、介質溫度、試驗轉速和測試時間的參數；根據設定的介質溫度開始對傳動裝置進行加溫；利用微型傳感器傳送的信號判斷傳動裝置內的介質溫度達到設定的介質溫度時，給裝配有被試密封件的傳動裝置提供壓力直至傳動裝置內的油壓達到設定的測試壓力，並且啟動電機來使傳動裝置的試驗轉速達到設定的試驗轉速；保持介質溫度、測試壓力和試驗轉速不變，直到到達設定的測試時間後，並且記錄在達到設定的測試時間之前的關於被試密封件的溫升狀態和時間、壓力和轉速相關的試驗數據。
文檔編號G01M3/26GK103115755SQ201110364030
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者徐宜, 張鶴, 李洪武, 卜樹峰, 黨玲, 宋美球, 周曉軍, 呂慶軍, 李永軍, 吳才成, 張洪彥, 劉雲鵬, 程燕 申請人:中國北方車輛研究所