專利名稱：動密封熱失效試驗方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及實驗仿真領域，特別是涉及用于傳動裝置的密封件的動密封熱失效試驗方法。
背景技術(shù)：
傳動系統(tǒng)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(zhuǎn)向性、通過性)、可靠性和使用壽命，傳動系統(tǒng)的失效，直接導致特種車輛喪失使用。密封件是傳動系統(tǒng)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(tǒng)油壓不穩(wěn)定，將使整車喪失動力，無法完成直駛、轉(zhuǎn)向、制動等功能。密封件的使用范圍和耐久性差，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里程，導致整個傳動系統(tǒng)的可靠性大幅降低。密封件在使用過程中，不論是由于摩擦還是由于油液本身的升溫，都可能導致密封件失效。在傳動裝置中的密封屬于動密封。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(tài)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(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)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(zhì)溫度、試驗轉(zhuǎn)速和測試時間的參數(shù)；根據(jù)設定的介質(zhì)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(nèi)的介質(zhì)溫度達到設定的介質(zhì)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(nèi)的油壓達到設定的測試壓力，并且啟動電機來使傳動裝置的試驗轉(zhuǎn)速達到設定的試驗轉(zhuǎn)速；保持介質(zhì)溫度、測試壓力和試驗轉(zhuǎn)速不變，直到到達設定的測試時間后，并且記錄在達到設定的測試時間之前的關(guān)于被試密封件的溫升狀態(tài)和時間、壓力和轉(zhuǎn)速相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)。其中，所述傳動裝置內(nèi)的介質(zhì)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于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，并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(shù)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(shù)據(jù)，并顯示整個試驗的數(shù)據(jù)結(jié)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(jiān)測試驗中的關(guān)于動密封熱失效試驗的參數(shù)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(jù)所述的試驗數(shù)據(jù)，分析在預設的試驗壓力、介質(zhì)溫度、試驗轉(zhuǎn)速和測試時間參數(shù)條件下，根據(jù)被試密封件的溫度和預設的測試時間、試驗壓力和試驗轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定被試密封件的熱失效性能。本發(fā)明通過密封件溫升試驗，對密封環(huán)進行發(fā)熱分析及失效的研究，獲得影響密封性能和溫升的實際規(guī)律及試件溫升對密封性能的綜合影響。


圖1示出了根據(jù)用于被試密封件的微型溫度傳感器布置圖。圖2是根據(jù)本發(fā)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采集信號的流向示意圖。圖4是試件溫升-壓力關(guān)系曲線圖。圖5是試件溫升-轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線圖。圖6是試件溫升-時間關(guān)系曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，而不是用于限制本發(fā)明。密封件是傳動系統(tǒng)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(tǒng)油壓不穩(wěn)定，將使整車喪失動力，無法完成直駛、轉(zhuǎn)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(huán)在不同工況下溫度變化而進行單獨詳細的檢測。根據(jù)本發(fā)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(zhuǎn)速下，在設定的測試時間里，觀測密封環(huán)的溫度變化情況，記錄傳動裝置的泄漏量、扭矩和試件溫度的變化。當達到測試時間后，試驗結(jié)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(huán)的溫度特性，在對密封環(huán)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(nèi)部接近密封件處實現(xiàn)對試件的近似溫升檢測。根據(jù)本發(fā)明，油腔端蓋同時作為被試密封件的匹配件、主軸支撐座。由于在油腔前后端蓋內(nèi)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(xiàn)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(jié)果的準確性。參見圖1，示出了根據(jù)用于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(zhuǎn)軸相對殼體轉(zhuǎn)動。密封元件裝入密封環(huán)槽后，依靠自身彈力使其外圓柱面緊貼殼體的內(nèi)圓柱面。工作介質(zhì)通過間隙，同時作用于密封元件的左側(cè)端面和內(nèi)側(cè)圓柱面上。當轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，帶動密封元件內(nèi)側(cè)工作介質(zhì)轉(zhuǎn)動，產(chǎn)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(nèi)圓柱面上的壓力壓緊在殼體的內(nèi)圓柱面上，形成第一個密封面。但由于密封元件右側(cè)面受工作介質(zhì)壓力作用，使其左側(cè)面和密封環(huán)槽左側(cè)貼緊，形成第二個密封面，這樣造成工作介質(zhì)泄漏的兩個密封面均被密封元件貼合，實現(xiàn)密封的目的。參見圖1，密封件裝入密封環(huán)槽中。端蓋緊壓著密封件以固定密封環(huán)。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，用于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?zhèn)仍O置有螺紋孔，以供容納螺栓來緊固微型溫度傳感器。本發(fā)明中，優(yōu)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(nèi)部接近密封件處實現(xiàn)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(jù)本發(fā)明，在油腔的前后端蓋內(nèi)的每個密封環(huán)均勻地布置微型溫度傳感器來進行近似溫升檢測。優(yōu)選地，在前后端蓋內(nèi)的每個密封環(huán)布置溫度測點數(shù)為3個，沿著密封環(huán)周向均勻布置，實現(xiàn)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(位于圖1未示出的油腔后端蓋)溫度、右端面(位于圖1所示的油腔前端蓋)溫度及腔體中介質(zhì)溫度的測試均采用熱電偶。當每個密封件布置3個溫度傳感器時，對于具有兩個兩個試驗油腔的情形，兩個試驗油腔的前后端蓋共布置12個溫度傳感器。根據(jù)本發(fā)明，將多個微型溫度傳感器通過用于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，并利用螺栓將微型溫度傳感器進行固定。然后，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(zhuǎn)換成與之相對應的標準的電壓信號，再通過數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)接端子板傳送到數(shù)據(jù)采集板卡，數(shù)據(jù)采集板卡進行A/D轉(zhuǎn)換使這些信號被工業(yè)控制計算機所接收并進行數(shù)據(jù)分析處理及顯示，得到溫度檢測數(shù)據(jù)(如圖3所示)。動密封熱失效試驗參數(shù)設置熱失效試驗中的檢測參數(shù)是描述密封試件溫升試驗所需的參數(shù)設定值。動密封熱失效試驗前，根據(jù)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(shù)說明如下，如表I所示。表I熱失效試驗主要試驗檢測參數(shù)
參數(shù)名稱參數(shù)意義
試驗壓力試驗過程中的供油壓力
介質(zhì)溫度試驗油腔的試驗油溫
試驗轉(zhuǎn)速磨合試驗密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度
測試時間在規(guī)定的時間內(nèi)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(jù)本發(fā)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于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，并將微型傳感器固定。優(yōu)選地，微型傳感器的數(shù)量是3個。然后，根據(jù)動密封熱失效試驗的需要，預先設置檢測參數(shù)。如表I所示，預設的檢測參數(shù)至少包括試驗壓力、介質(zhì)溫度、試驗轉(zhuǎn)速和測試時間。對于具有至少兩個試驗油腔的測試系統(tǒng)，還需要設置試驗油腔的選擇。接下來，測試系統(tǒng)根據(jù)預先設定的介質(zhì)溫度開始加熱。根據(jù)微型傳感器傳送的信號判斷達到預設的介質(zhì)溫度后，測試系統(tǒng)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。然后，測試系統(tǒng)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(zhuǎn)速后，測試系統(tǒng)在采樣時間里記錄和處理試驗數(shù)據(jù)。保持傳動裝置內(nèi)的介質(zhì)溫度、供油壓力和試驗轉(zhuǎn)速不變，直到到達設定的測試時間后，溫升熱失效試驗自動結(jié)束。保存試驗數(shù)據(jù)到預先設定的目錄下，顯示整個試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果和性能曲線。在動密封熱失效試驗的同時可以實時監(jiān)測熱失效試驗中傳動裝置的參數(shù)變化。終止動密封熱失效試驗后測試系統(tǒng)自動保存已進行完的試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗獲得的試驗數(shù)據(jù)，分析在預設的檢測參數(shù)條件下，試件的溫度和預設的參數(shù)如時間、壓力和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。參見圖4、圖5和圖6，示出了采用本發(fā)明的動密封熱失效試驗方法獲得的密封綜合泄露試驗功率損失和壓力、轉(zhuǎn)速、溫度的關(guān)系曲線。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(zhuǎn)速分別取 1000rpm、3000rpm 和 5000rpm 時，測定密封環(huán)的溫升狀態(tài)和時間、壓力和轉(zhuǎn)速的關(guān)系。根據(jù)圖4-6可知，試件的泄漏量的試驗值隨著轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力和溫度的增加而增力口。密封泄漏量受介質(zhì)壓力的影響較為顯著，在不同壓力的試驗工況下，泄漏試驗曲線的傾斜程度不斷加大。在不同的介質(zhì)溫度下，泄漏量同樣變化明顯。從試驗結(jié)果和圖4-6的曲線中，可以得出:當轉(zhuǎn)速恒定，密封摩擦力矩隨介質(zhì)壓力的增大而增大。而且試驗結(jié)果進一步試驗表明，當達到某一壓力后，密封環(huán)的摩擦力矩突然升高，這是因為壓力增大導致密封環(huán)活動區(qū)間減小，潤滑狀態(tài)被破壞，并且發(fā)現(xiàn)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(huán)的端面參數(shù)，這將提高密封件承受的工作壓力。在恒定介質(zhì)壓力下，密封的功率變化隨轉(zhuǎn)速的升高呈明顯線型變化，表明轉(zhuǎn)速越高，功率損失越大，即表明密封的泄漏量越大。轉(zhuǎn)速是影響試件溫升的主要因素，隨著轉(zhuǎn)速的提高，摩擦熱在密封縫隙產(chǎn)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(huán)可能產(chǎn)生斷裂、熔融和熱裂等故障。為了保證密封環(huán)長期穩(wěn)定可靠地運行，必須采取控制溫升的措施，使其溫度處于正常工作范圍之內(nèi)。試件的溫升同樣隨著介質(zhì)壓力的增加而有升高的趨勢，表明介質(zhì)壓力也是試件溫升的影響因素。根據(jù)本發(fā)明，通過密封件溫升試驗，對密封環(huán)進行發(fā)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(guī)律及試件溫升對密封性能的綜合影響。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)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(fā)明的保護范圍。
權(quán)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(zhì)溫度、試驗轉(zhuǎn)速和測試時間的參數(shù)； 根據(jù)設定的介質(zhì)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(nèi)的介質(zhì)溫度達到設定的介質(zhì)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(nèi)的油壓達到設定的測試壓力，并且啟動電機來使傳動裝置的試驗轉(zhuǎn)速達到設定的試驗轉(zhuǎn)速； 保持介質(zhì)溫度、測試壓力和試驗轉(zhuǎn)速不變，直到到達設定的測試時間后，并且記錄在達到設定的測試時間之前的關(guān)于被試密封件的溫升狀態(tài)和時間、壓力和轉(zhuǎn)速相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)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(nèi)的介質(zhì)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于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，并利用螺栓將微型溫度傳感器進行固定。
3.如權(quán)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(shù)量為3個。
4.如權(quán)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(shù)據(jù)，并顯示整個試驗的數(shù)據(jù)結(jié)果和性能曲線。
5.如權(quán)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(jiān)測試驗中的關(guān)于動密封熱失效試驗的參數(shù)變化。
6.如權(quán)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(jù)所述的試驗數(shù)據(jù)，分析在預設的試驗壓力、介質(zhì)溫度、試驗轉(zhuǎn)速和測試時間參數(shù)條件下，根據(jù)被試密封件的溫度和預設的測試時間、試驗壓力和試驗轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定被試密封件的熱失效性能。
全文摘要
本發(fā)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(zhì)溫度、試驗轉(zhuǎn)速和測試時間的參數(shù)；根據(jù)設定的介質(zhì)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(nèi)的介質(zhì)溫度達到設定的介質(zhì)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(nèi)的油壓達到設定的測試壓力，并且啟動電機來使傳動裝置的試驗轉(zhuǎn)速達到設定的試驗轉(zhuǎn)速；保持介質(zhì)溫度、測試壓力和試驗轉(zhuǎn)速不變，直到到達設定的測試時間后，并且記錄在達到設定的測試時間之前的關(guān)于被試密封件的溫升狀態(tài)和時間、壓力和轉(zhuǎn)速相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)。
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(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)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, 劉云鵬, 程燕 申請人:中國北方車輛研究所