专利名称：动密封热失效试验方法
技术领域：
本发明涉及实验仿真领域，特别是涉及用于传动装置的密封件的动密封热失效试验方法。
背景技术：
传动系统作为特种车辆的重要组成部分，其性能直接影响车辆的机动性(加速性、制动性、转向性、通过性)、可靠性和使用寿命，传动系统的失效，直接导致特种车辆丧失使用。密封件是传动系统重要基础部件之一，密封件一旦失效，就会导致控制油压力低或油压建不起来，系统油压不稳定，将使整车丧失动力，无法完成直驶、转向、制动等功能。密封件的使用范围和耐久性差，工作时间达不到使用寿命的要求，将直接影响传动装置的最小维修里程，导致整个传动系统的可靠性大幅降低。密封件在使用过程中，不论是由于摩擦还是由于油液本身的升温，都可能导致密封件失效。在传动装置中的密封属于动密封。因此，有必要对密封件进行动密封热失效试验，考核密封件在升温状态下密封性能的变化。因此，存在对一种动密封热失效试验方法的需要。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，包括步骤:设置被试件动密封热失效试验所需的试验压力、介质温度、试验转速和测试时间的参数；根据设定的介质温度开始对传动装置进行加温；利用微型传感器传送的信号判断传动装置内的介质温度达到设定的介质温度时，给装配有被试密封件的传动装置提供压力直至传动装置内的油压达到设定的测试压力，并且启动电机来使传动装置的试验转速达到设定的试验转速；保持介质温度、测试压力和试验转速不变，直到到达设定的测试时间后，并且记录在达到设定的测试时间之前的关于被试密封件的温升状态和时间、压力和转速相关的试验数据。其中，所述传动装置内的介质温度是通过多个微型温度传感器检测的，所述多个微型温度传感器通过用于紧固被试密封件的端盖上的通孔均匀地布置在被试密封件周向上，并利用螺栓将微型温度传感器进行固定。其中，所述多为微型温度传感器的数量为3个。所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，进一步包括:保存所述试验数据，并显示整个试验的数据结果和性能曲线。所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，进一步包括:在动密封热失效试验的同时实时监测试验中的关于动密封热失效试验的参数变化。所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，进一步包括:根据所述的试验数据，分析在预设的试验压力、介质温度、试验转速和测试时间参数条件下，根据被试密封件的温度和预设的测试时间、试验压力和试验转速的关系确定被试密封件的热失效性能。本发明通过密封件温升试验，对密封环进行发热分析及失效的研究，获得影响密封性能和温升的实际规律及试件温升对密封性能的综合影响。
图1示出了根据用于被试密封件的微型温度传感器布置图。图2是根据本发明的微型温度传感器周向布置图。图3是被试密封件的温度采集信号的流向示意图。图4是试件温升-压力关系曲线图。图5是试件温升-转速关系曲线图。图6是试件温升-时间关系曲线图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，而不是用于限制本发明。密封件是传动系统重要基础部件之一，密封件一旦失效，就会导致控制油压力低或油压建不起来，系统油压不稳定，将使整车丧失动力，无法完成直驶、转向、制动等功能。为了考核在传动装置中的密封件的动密封性能，需要对密封环在不同工况下温度变化而进行单独详细的检测。根据本发明，针对传动装置的密封件，在某一设定的供油压力和试验转速下，在设定的测试时间里，观测密封环的温度变化情况，记录传动装置的泄漏量、扭矩和试件温度的变化。当达到测试时间后，试验结束。通过这样，可以确定被试密封件在温升过程中的动密封性能。为研究密封环的温度特性，在对密封环进行温升试验检测过程中，需要将微型温度传感器布置在油腔端盖内部接近密封件处实现对试件的近似温升检测。根据本发明，油腔端盖同时作为被试密封件的匹配件、主轴支撑座。由于在油腔前后端盖内部设置多点温度传感器，可以对被试密封件周向温升进行检测，从而可以实现被试密封件周向温升均匀性等情况的分析、提升试件温升近似检测结果的准确性。参见图1，示出了根据用于被试密封件的微型温度传感器布置图。如图1所示，传动装置的壳体静止，旋转轴相对壳体转动。密封元件装入密封环槽后，依靠自身弹力使其外圆柱面紧贴壳体的内圆柱面。工作介质通过间隙，同时作用于密封元件的左侧端面和内侧圆柱面上。当转轴旋转时，带动密封元件内侧工作介质转动，产生的径向离心力进一步加强了径向密封效果。所以密封元件外圆柱面被其内圆柱面上的压力压紧在壳体的内圆柱面上，形成第一个密封面。但由于密封元件右侧面受工作介质压力作用，使其左侧面和密封环槽左侧贴紧，形成第二个密封面，这样造成工作介质泄漏的两个密封面均被密封元件贴合，实现密封的目的。参见图1，密封件装入密封环槽中。端盖紧压着密封件以固定密封环。端盖可以通过紧固螺钉固定到被试的传动装置的壳体上。在端盖端面上均分分布有多个通孔，用于容纳微型温度传感器。每一个通孔在靠近不与密封件接触的端面侧设置有螺纹孔，以供容纳螺栓来紧固微型温度传感器。本发明中，优选地，在端盖端面上均匀分布3个通孔。通过微型温度传感器，可以在油腔端盖内部接近密封件处实现对试件的近似温升检测。图1中，仅示出了油腔的一端，实际上油腔还存在另一端。假设图1所示的是油腔前端盖。根据本发明，在油腔的前后端盖内的每个密封环均匀地布置微型温度传感器来进行近似温升检测。优选地，在前后端盖内的每个密封环布置温度测点数为3个，沿着密封环周向均匀布置，实现对被试密封件周向温升均匀性等情况的分析，周向布置形式如图2所示。左端面(位于图1未示出的油腔后端盖)温度、右端面(位于图1所示的油腔前端盖)温度及腔体中介质温度的测试均采用热电偶。当每个密封件布置3个温度传感器时，对于具有两个两个试验油腔的情形，两个试验油腔的前后端盖共布置12个温度传感器。根据本发明，将多个微型温度传感器通过用于紧固被试密封件的端盖上的通孔均匀地布置在被试密封件周向上，并利用螺栓将微型温度传感器进行固定。然后，利用均匀分布在被试密封件周向的多个温度传感器对被试密封件进行温升近似检测以获得密封件周向的温升信息。试件温度的检测是通过温度传感器和温度变送器把温度信号转换成与之相对应的标准的电压信号，再通过数据采集转接端子板传送到数据采集板卡，数据采集板卡进行A/D转换使这些信号被工业控制计算机所接收并进行数据分析处理及显示，得到温度检测数据(如图3所示)。动密封热失效试验参数设置热失效试验中的检测参数是描述密封试件温升试验所需的参数设定值。动密封热失效试验前，根据热失效试验需要设定具体的指标，进行设置完成试验。设定的主要试验参数说明如下，如表I所示。表I热失效试验主要试验检测参数
参数名称参数意义
试验压力试验过程中的供油压力
介质温度试验油腔的试验油温
试验转速磨合试验密封环的旋转速度
测试时间在规定的时间内进行温升试验
试验油腔的选择选择试验的油腔，可同时选择两个或其中一个根据本发明的动密封热失效试验方法，首先，如前所述，将多个均匀的微型温度传感器通过用于紧固被试密封件的端盖上的通孔均匀地布置在被试密封件(试件)周向上，并将微型传感器固定。优选地，微型传感器的数量是3个。然后，根据动密封热失效试验的需要，预先设置检测参数。如表I所示，预设的检测参数至少包括试验压力、介质温度、试验转速和测试时间。对于具有至少两个试验油腔的测试系统，还需要设置试验油腔的选择。接下来，测试系统根据预先设定的介质温度开始加热。根据微型传感器传送的信号判断达到预设的介质温度后，测试系统自动打开油泵电机，开始给装配有被试密封件(试件)的传动装置提供压力。然后，测试系统自动启动电机，电机传动扭矩给传动装置，使传动装置达到预设的试验转速后，测试系统在采样时间里记录和处理试验数据。保持传动装置内的介质温度、供油压力和试验转速不变，直到到达设定的测试时间后，温升热失效试验自动结束。保存试验数据到预先设定的目录下，显示整个试验的数据结果和性能曲线。在动密封热失效试验的同时可以实时监测热失效试验中传动装置的参数变化。终止动密封热失效试验后测试系统自动保存已进行完的试验数据。根据试验获得的试验数据，分析在预设的检测参数条件下，试件的温度和预设的参数如时间、压力和转速的关系。参见图4、图5和图6，示出了采用本发明的动密封热失效试验方法获得的密封综合泄露试验功率损失和压力、转速、温度的关系曲线。在图4-6的示例中，设定操纵油压分别为 1.0MPaU.5MPa、2.0MPa 和 2.5MPa，主轴转速分别取 1000rpm、3000rpm 和 5000rpm 时，测定密封环的温升状态和时间、压力和转速的关系。根据图4-6可知，试件的泄漏量的试验值随着转速、介质压力和温度的增加而增力口。密封泄漏量受介质压力的影响较为显著，在不同压力的试验工况下，泄漏试验曲线的倾斜程度不断加大。在不同的介质温度下，泄漏量同样变化明显。从试验结果和图4-6的曲线中，可以得出:当转速恒定，密封摩擦力矩随介质压力的增大而增大。而且试验结果进一步试验表明，当达到某一压力后，密封环的摩擦力矩突然升高，这是因为压力增大导致密封环活动区间减小，润滑状态被破坏，并且发现测试试件有变形。所以在设计密封件的过程中，要注意改善密封环的端面参数，这将提高密封件承受的工作压力。在恒定介质压力下，密封的功率变化随转速的升高呈明显线型变化，表明转速越高，功率损失越大，即表明密封的泄漏量越大。转速是影响试件温升的主要因素，随着转速的提高，摩擦热在密封缝隙产生高温，试件温升会有显著的增加。当温度超过材料的使用温度时，密封环可能产生断裂、熔融和热裂等故障。为了保证密封环长期稳定可靠地运行，必须采取控制温升的措施，使其温度处于正常工作范围之内。试件的温升同样随着介质压力的增加而有升高的趋势，表明介质压力也是试件温升的影响因素。根据本发明，通过密封件温升试验，对密封环进行发热分析及失效的研究，可以获得影响密封性能和温升的实际规律及试件温升对密封性能的综合影响。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，包括步骤: 设置被试件动密封热失效试验所需的试验压力、介质温度、试验转速和测试时间的参数； 根据设定的介质温度开始对传动装置进行加温； 利用微型传感器传送的信号判断传动装置内的介质温度达到设定的介质温度时，给装配有被试密封件的传动装置提供压力直至传动装置内的油压达到设定的测试压力，并且启动电机来使传动装置的试验转速达到设定的试验转速； 保持介质温度、测试压力和试验转速不变，直到到达设定的测试时间后，并且记录在达到设定的测试时间之前的关于被试密封件的温升状态和时间、压力和转速相关的试验数据。
2.如权利要求1所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，其中，所述传动装置内的介质温度是通过多个微型温度传感器检测的，所述多个微型温度传感器通过用于紧固被试密封件的端盖上的通孔均匀地布置在被试密封件周向上，并利用螺栓将微型温度传感器进行固定。
3.如权利要求2所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，其中，所述多为微型温度传感器的数量为3个。
4.如权利要求1所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，进一步包括: 保存所述试验数据，并显示整个试验的数据结果和性能曲线。
5.如权利要求1所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，进一步包括: 在动密封热失效试验的同时实时监测试验中的关于动密封热失效试验的参数变化。
6.如权利要求4所述的对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，进一步包括: 根据所述的试验数据，分析在预设的试验压力、介质温度、试验转速和测试时间参数条件下，根据被试密封件的温度和预设的测试时间、试验压力和试验转速的关系确定被试密封件的热失效性能。
全文摘要
本发明公开了一种对装配在传动装置中的被试密封件进行动密封热失效试验的方法，包括步骤设置被试件动密封热失效试验所需的试验压力、介质温度、试验转速和测试时间的参数；根据设定的介质温度开始对传动装置进行加温；利用微型传感器传送的信号判断传动装置内的介质温度达到设定的介质温度时，给装配有被试密封件的传动装置提供压力直至传动装置内的油压达到设定的测试压力，并且启动电机来使传动装置的试验转速达到设定的试验转速；保持介质温度、测试压力和试验转速不变，直到到达设定的测试时间后，并且记录在达到设定的测试时间之前的关于被试密封件的温升状态和时间、压力和转速相关的试验数据。
文档编号G01M3/26GK103115755SQ201110364030
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者徐宜, 张鹤, 李洪武, 卜树峰, 党玲, 宋美球, 周晓军, 吕庆军, 李永军, 吴才成, 张洪彦, 刘云鹏, 程燕 申请人:中国北方车辆研究所