测量气动元件气体泄漏量的试验方法.pdf

测 试 试验 汽 车 实 川 技 术 AI J T0MOBII E APPI lED TEC[ t NOl 0GV 2 0 l 4 年 第l 2 期 201 4 NO．】2 测量气动元件气体泄漏量的试验方法 许 明 中 陕西法 士特 齿轮 有限责任 公司，陕西 西安 7 1 0 1 1 9 摘 要 气动零部件密封性能很重要 ，压 降法和流量法各有优缺点 ，选择合适 的方法很重要 。 关键词密封性；泄漏量压降法；测试方法 中图分类号U 4 6 7 ． 3 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 - 7 9 8 8 2 0 1 4 1 2 - 8 0 - 0 2 Te s t me t h o d o f me a s ur e t he c o mpo ne n t s l e a ka ge Xu M i ng z h o n g S h a a n x i F a s t Ge a r Co ． ， Lt d ． ， S h a a n x i Xi ’ a n 7 1 0 1 1 9 Ab s t r a c t P n e u ma t i c c o mp o n e n t s s e a l p e r f o r ma n c e i s v e r y i mp o r t a n t ． W e mu s t c h o o s e g o o d i d e a l f r o m t h e me t h o d s o f d i ffe r e n t i a l p r e s s u r e o r fl o w, wh i c h c a n b e u s e d me a s u r e the c o mp o n e n t s l e a k a g e 。 Ke y wo r d s s e a l p e r f o r ma n c e ；l e a k a g e ； d i ffe r e n t i a l pr e s s u r e me t h o d；t e s t me t h o d CL C NO． U4 6 7 ． 3 Do c u me n t C o d e A Ar t i c l e I D 1 6 7 1 - 7 9 8 8 2 0 1 4 1 2 - 8 0 - 0 2 引言 随着汽车技术的不断发展，整车气动元件对密封性的测 试提出了更高的要求，各厂家对不同的气动元件，如气阀等 提 出了在 不同环境温度下 的密封性 能要求 ，详细规 定了不同 气动元件气体 泄漏量 的数值 指标 ，比如要 求气 阀在 常温状态 下，从进气 口通入 0 ． 8 MP a气体，开关转换前后，要求泄漏 量3 s c c m 每 分钟 3 毫升 。我们以往对气动零部件的密封 测试所采用的主观泄漏评判方法和压降法 已经不能满足规范 中对 气动元件 的测试要求，需要寻求一种 新的测量 方法 。 结合现有试验设备，通过改变测试方法并采用专用的测 试仪表，我们设计了一种新的测量气动元件泄漏量的精准测 试方法，即质量流量法。采用该种方法检测气动元件的密封 性能 ，可 以在不 同环境温度下精确地测试 出气动元件 的泄漏 量。本文对压降法测试气体泄漏量和采用质量流量法测试气 体泄漏量的两种试验方法做 以简单介绍。 1 、两种试验方法分析比较 1 ． 1 压降法 1 ． 1 ． 1测试 原理 图 作者简介 许明中，就职于陕西法士特齿轮有限责任公司。 1 m气 源2 m 截止阀3 -- - 标 准储气罐4 m 压力表 1 ． 1 ．2 测试原理 在一定压力下的密闭容器中的气体，随着时间的推移或 多或少会产生一定 的泄漏 ，随着泄漏量 的增加 ，容器 内的气 体质量减少，气压将不断下降。 泄漏量 与压 降和容积 的关系可 以通过如 下公式r 1 1 进 行计算 v 二 p V q 1 1 式 中P一 标准 大气压力； Vl 为标准储气罐容积； V 一为被试件及气路的容积； q 一为气体流量 。 P 1 一初始压力值 P 厂 最终压力值 t 一初始时间 t 2 一最终 时间 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 1 汽车实用技术 2 0 1 4 年第 1 2 期 1 ． 1 ． 3 测 试 过 程 1 ． 1 ． 3 ． 1 连接好被试件后，打开截止阀 2 ，对储气罐 3及 被试件进行充气； 1 ． 1 ． 3 ． 2充气完成，压力表 4的值稳 定后 ，关 闭截止 阀 2 ， 记录压力值 P 1 ，并开始计时 t 1 ； 1 ． 1 _ 3 _ 3 等待一段时 间，结束计时 t 2 ，并记录 压力值 P 2 ； 1 ． 1 ． 3 ． 4按上述 1 1 公式计算泄漏量及速率。 1 ． 1 ．4 压降法的特 点 1 ． 1 ． 4 ． 1 效率低，要求测试仪器精度高。 为了稳定压力， 试验中设置了标准储气罐 3来进行保压。 采取这种方法测量大容积的小泄漏量时， 由于泄漏速度较慢， 如果采用常用的分辨率为 0 ． O 1 MP a 普通压力表来读数，那么 需要的测试时间会很长，试验效率非常低。 举 例 来说 ，标 准 储气 罐 容积 为1升 ，初始 压 力值 为 0 ． 8 0 MP a ，假设测试件泄漏速率为 5 s c c m 每分钟 5毫升 ， 如果使用分辨率为 0 ． O 1 MP a 压力表来读数 ，要使压力表读数 从 0 ． 8 0 MP a降至 0 ． 7 9 MP a ， 通过计算 ， 将需要 2 0 0分钟左右 。 而如果使用分辨率为 0 ． O 0 1 MP a高精度压力表，要使压力表 读数从 0 ． 8 0 0 MP a 降至 0 ． 7 9 9 MP a ，至少也需要 2 0分钟 以上 。 如果 泄漏速率 5 s c c m，那测试时 间将 更长 ，效率非 常低 。 如果采用更高精度 的压 降测量专用设备 ，造价很高 。 1 ． 1 ．4 ． 2测试值不准确。 公式中容积 v】、V2 的值都不是很精确。vl 不仅报告标 准容积体积，还应加上相通的管路容积；特别是被测件的容 积 V， ， 由于其 内部结构复杂， 无法通过计算获得其准确容积 ， 导致通过 1 一 1 公式计算 的泄漏量不准确 。 1 ． 1 ． 4 _ 3不能测试稳压条件下的泄漏测试 。 上述测试过程是一个压降过程，不能保持压力，所以不 能对被测件在某一固定压力下的泄漏特性进行测试。 1 ． 1 ． 4 ． 4环境温度变化对测量结果影响较大 。 在个别特殊工况下，要求对被测件在不同环境温度下进 行密 封性能测试 ，低温要求． 4 0 C，高温要求 1 2 0 C。考虑到 其它测试仪器的耐高低温性能，测试时仅将被测件置于高、 低温环境仓 中。这样在进行测试 时，被测件 中的气体和常温 储气罐 中的气体会有较大 的温度差 ，当储气罐 的气体去补充 被测件中的泄漏气体时，在热胀冷缩的作用下，由储气罐进 入被 测件 中的气体将和被测件 中泄露 出去 的气体体积不 同， 直接导致测试值和实际泄露值产生较大差异，造成测试不准 确。如低温试验要求． 4 0 ℃，被测件中． 4 0 C的气体泄漏出去， 必须 从常 温气罐 中补充 ，相 同质量 的气 体在常温 下和在 一 4 O ℃下的体积是不同的，将会使测试值偏高。 1 ． 2质 量流量法 I ．2 ． 1测试原理 图 1 ． 2 ． 2 测 试 原 理 将被测件和气源接通，在一定气体压力下，被测件产生 泄漏后，气源能够对被测件进行气体补充，泄漏出多少，气 源就会补充相 同压力下的气体多少。补充的气 体均 流经质 量 流量计 ，质量流量计将直接显示出流入被测件 的气 体量 。 该种方法不受被测件所处的环境温度影响，所补充进被 测件的气体先经过质量流量计计量后再送至被测件中，不受 气体 随温度变换而产生 的热胀冷缩影响。 1 ． 2 ． 3 测 试 过 程 1 ． 2 ． 3 ． 1连接 好上述气 路及被测件 ，调节调压 阀，读取压 力表值 ，使气压稳定至设定气压 ； 1 ． 2 ． 3 ． 2根据被测件的泄漏范围， 选择 “ 流量计 1 ” 或 “ 流 量计 2 ” 。 注 “ 流量计 1 ”和 “ 流量计 2 ”是不 同量程 的气 体质量流量计 。 例如选择 “ 流量计 1 ”的量程 ，则关闭 “ 开 关 阀 2 ”和 “ 开关 阀 3 ” ； 1 ． 2 ． 3 ． 3稳定 2 0秒左右 ，读取 “ 流量计 1 ”读数 ，此 即为 测试件状态下的气体泄漏流量，测试即完成。 如换 向阀类 ，在进行测量 时需要进行气路转换 ，此 时则 要关 闭 “ 开关 阀 1 ”和 “ 开关阀 2 ” ，打开 “ 开关 阀 3 ” ，给被 测件供气， 完成气路转换后， 关闭“ 开关阀 3 ” ， 再重复2 ． 2 ． 3 ． 2 和 2 ． 2 ． 3 ． 3步骤。 1 -2 ． 4质量流量 法的特点 1 ． 2 ． 4 ． 1测量精度高 ，操作方 便，被测 件的泄漏流量 可直 接读取，不用 计算； 1 ． 2 ． 4 ． 2测量系统直接采用质量流量计获取泄漏流 量，不 用依赖体积的计算确 定泄漏 量，任何 不规 则形状 的被测件均 可进行准确测试； 1 ． 2 ． 4 ． 3可 以在某一稳定压力下，在不同的温度 条件 下， 对气动元件的泄漏 流量进 行测量 ，测试 结果不受环 境温度 影 响。 2 、结束语 虽然 传统的压 降法 是一种 重要的气动元件密封性 能的测 试方法，但其在测量气动元件泄漏量过程中存在效率低、受 环境温度变化影响大、计算复杂等缺 陷，使得 测试 结果可能 偏离真实情况，影响了测试 的准确性 。采 用质 量流 量法测试 气动元件密封性能的试验方法，是在传统的压降法不能满足 一 些气动元件的准确测试要求的情况下，通过改变测试方法 并采用专用的测试仪表一 质量流量计 ，开发的～‘ 种新的气动 元件泄漏量的测试方法，这种新方法很好地解决了传统的压 降法进行气动元件密封性能检测时存在的效率低下、准确性 不高、计算复杂的局限性，该方法可对气动元件的气体泄漏 量进行精准测量 ，适用于变速器上不 同用途 ，不 同形状 ，不 同联接的气动元件的密封性检测 ， 并且联接 简单、 操作方便 、 测试精度高 ，试验结果直观准确 。该方法 的使用对提高气动 元件密封性能测试 的准确性和效率具有重要的意义 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m