成都航利航空科技有限责任公司,四川省,成都市,彭州市, 611937
1引言
橡胶密封圈是一类广泛应用于各种机械设备上[1],在规定的温度、压力、压缩率以及不同的气、液环境,于静止或运动状态下起密封作用的零件[2]。在规定的压力、温度及不同的液体和气体介质中,密封圈起到了固定和活动密封的作用,密封效果表征通过一系列方法进行[3]。其中,GB/T 1690-2010《硫化橡胶或热塑性橡胶耐液体试验方法》规定了一种通过测试橡胶在试验液体中浸泡前、后性能的变化,来评价液体对橡胶的作用,进而表征橡胶密封性能。因此,设计一种结构简单、操作方便准确,能考核验证较多参数的橡胶圈密封性能表征装置显得尤为重要。
2一种橡胶圈密封性能表征装置
2.1装置结构
如图1~3所示,一种橡胶圈密封性能表征装置,包括底座7和连接其上的支杆9,底座7起整套装置连接支撑的作用,是由304不锈钢制成的方形板座,其上方制有用于安装透明罩1的透明罩安装槽701和用于安装支杆9的支杆安装孔702。
透明罩安装槽701是截面呈长方形的环形凹槽,凹槽宽度略大于透明罩1壁厚。支杆安装孔702位于底座7的中上部,支杆9插入支杆安装孔702后焊接固定。支杆9尾部制有外螺纹,支杆安装孔702制有与其配套的内螺纹,二者通过螺纹连接固定。支杆9是一根安装在底座7上的圆柱形杆,由304不锈钢制成,其一端焊接固定在支杆安装孔702上。
支杆9的中上部设有规格结构相同的上下两块卡板10,卡板10的一侧制有与支杆9配套使用的通孔。两块卡板10之间的距离设置为略大于油罐11的厚度。油罐11是有较大内腔空间的罐体,由金属板材焊接加工而成。一侧设有用于检测油压的压力表12和用于调节油压的增压泵13,压力表12和增压泵13配合使用。
随着检测的进行,油液不可避免的从待测密封圈4处渗漏,造成油罐11内油压降低,压力表12压力读数小于设定压力,通过调节增压泵13即可保持罐内油压稳定。油罐11的另一侧制有一小孔,此小孔用于将油罐11内的油液输送至待测橡胶圈4处。在小孔一侧的油罐11外壁上制有互成120°角的三个规格结构相同的螺杆5,螺杆5位于油罐11小孔一侧外壁的较外部,与油罐11焊接固定。
检测卡板3上制有与螺杆5配套使用的通孔,通孔内孔径略大于螺杆5外径,与螺杆5配套使用。螺帽6是结构规格相同的三个螺帽,通过调节螺帽6位置可控制待测橡胶圈4的压缩量。螺杆5的自由端制有与螺帽6配套使用的外螺纹,螺帽6与螺杆5配套使用。
在卡板3和油罐11的外部,设有用于加热的螺旋管2。螺旋管2是整体呈螺旋状的无缝金属管,管内装有电阻丝,空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成。检测时,油罐11、检测卡板3和待测橡胶圈4置于螺旋管2内部形成的空间中。油罐11的小孔一侧设有热电偶14,热电偶14用于测量橡胶圈测试时油液的温度,头部从小孔中穿出,略伸出油罐11小孔一侧外壁,用于测量和控制橡胶圈检测时的实际温度。螺旋管2的下部设有量筒8用于收集检测过程中漏出的油液,量筒8是计量合格的玻璃器皿。检测准备时,上述结构安装完成后,其外部设有透明罩1,透明罩1是有一定厚度的有机玻璃,且安装固定于透明罩安装槽701中。
图1 本装置结构示意图
图2 本装置结构正视图
图中:1-透明罩,2-螺旋管,3-检测卡板,4-待测橡胶圈,5-螺杆,6-螺母,7-底座,8-量筒,9-支杆,10-卡板,11-油罐,12-压力表,13-增压泵,14-热电
2.2操作方法
S1、将油罐11的开口端向上,在其内腔注满待检测使用的油液;
S2、将待测橡胶圈4放置于油罐11开口端表面,且待测橡胶圈4中心与油罐11小孔中心基本重合;
S3、通过三个螺杆5将检测卡板3安装于待测橡胶圈4上部,并由螺母6带紧;
S4、使用游标卡尺测量检测卡板3与油罐11管壁之间的距离,调整螺母6松紧程度,控制待测橡胶圈4的压缩量;
S5、将完成S1~S4步骤的油罐11开孔向左横放,卡紧固定安装于两卡板10之间;
S6、通过螺旋管2设定测试温度;
S7、通过增压泵13设定测试压力;
S8、将透明罩1罩于测试装置外部,开始检测;
S9、通过在规定时间读取量筒8内收集的油液来表征橡胶圈的密封性能。
2.3装置优点
装置结构简单。本文提供的橡胶圈密封性能表征装置,包括底座7和连接其上的支杆9,支杆9上固定有上下两卡板10,油罐11卡紧固定于两卡板10之间。油罐11一端中部开有一小孔,端部制有互成120°角的三螺杆5,螺杆5上连接有检测卡板3,检测卡板3制有与螺杆5配套的三个通孔。检测卡板3和油罐11的开孔一侧之间位置装配待测橡胶圈4,并由螺母6固定。在检测卡板3和油罐11的外部,设有用于加热的螺旋管2,加热温度通过热电偶14测量和控制。螺旋管2的下部设有量筒8用于收集检测过程中漏出的油液,上述装置外设有透明罩1。装置结构简单,连接部件少,可在标准实验室或生产现场操作使用。
橡胶圈密封性能考核验证参数较多。本装置可以通过调节螺母6、螺旋管2、增压泵13和注入不同油液分别考核验证橡胶圈压缩量、温度、压力和密封油液对橡胶圈密封性能的影响,客观的表征了橡胶圈实际使用过程中的密封性能,为橡胶圈批次性质量考核、失效件漏油量分析提供了一种可量化的密封性表征装置。
3结论
针对现有测量技术的弊端[4],通过发明结构简单、操作方便的测量装置,实现对橡胶圈密封性能参数准确、快捷的考核验证,在航空修理检测中具有重要意义。对于如何更精确的测量橡胶密封圈的截径,还需要进一步的探讨和研究。
[1]卢新波等,O形圈材料选择与密封结构设计[J],液压启动与密封,2012年第2期
[2]胡殿印等,橡胶O形圈密封结构的有限元分析[J],北京航空航天大学学报,2005年第2期
[3]王思静等,橡胶老化机理与研究方法进展[J],合成材料老化与应用,2009年第38卷第2期
[4]张文静,金属橡胶密封件泄漏率分析及试验研究[D],哈尔滨工业大学,2014年7月
作者简介:张晓峰,男,汉族,籍贯:四川成都,非金属技术员/工程师,大学本科,研究方向:材料检测