發(fā)動(dòng)機(jī)前后油封氣密性檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)的氣密性是發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮系統(tǒng)工作性能好壞的綜合指標(biāo)。氣密性越好，轉(zhuǎn)速也就越高，扭矩也會(huì)越大。氣密性差的發(fā)動(dòng)機(jī)不僅功率小，而且還會(huì)因吸油性能差等原因造成工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)難以調(diào)整以及容易停車等現(xiàn)象。在工廠生產(chǎn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)因氣密性差造成的報(bào)廢率比較高，發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性檢測(cè)已成為自動(dòng)生產(chǎn)線上一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。本文對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的專門用于發(fā)動(dòng)機(jī)前后油封氣密性檢測(cè)的裝置作一簡(jiǎn)要介紹。

2、氣密性檢測(cè)的幾種方法

氣密性檢測(cè)可按測(cè)試手段分為兩大類，一類為水沒式泄漏檢測(cè)法(又稱濕式浸水法)，即在向工件腔內(nèi)充入一定壓力的氣體時(shí)，將其浸人水中或涂肥皂泡，根據(jù)目測(cè)肥皂泡或水中的氣泡來判斷工件是否有漏及泄漏的程度。目前，這種方法在冰箱、空調(diào)的密封管道以及箱體檢漏時(shí)仍普遍采用。這種方法測(cè)試效率低，受主觀因素影響較大，無法定量測(cè)量，同時(shí)用這種方法測(cè)試后，還必須對(duì)工件進(jìn)行干燥和防銹處理。另一類為干式泄漏檢測(cè)法，即不再用浸水法，而是向工件腔內(nèi)充入一定壓力的氣體，通過壓力傳感器的信號(hào)輸出來判斷工件是否有泄漏，并可根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)壓力傳感器輸出的變化值來計(jì)算出其泄漏率。干式檢測(cè)法有液壓測(cè)量法、流量檢漏法、壓差檢漏法、負(fù)壓測(cè)量法、氦氣檢漏法等，其測(cè)試效率高，不受主觀因素影響，而且測(cè)試后不需要對(duì)工件進(jìn)行其他處理，克服了水沒法的缺點(diǎn)。同時(shí)，干式檢測(cè)法可定量評(píng)測(cè)工件的泄漏狀態(tài)，并可方便地納人零件的自動(dòng)化加工線或流水線使用，不足之處是在通常情況下無法確定發(fā)生泄漏的部位。

3、裝置的主要用途和組成

自行研制的氣密性檢測(cè)裝置已應(yīng)用于神龍汽車襄樊工廠的EW10發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線上。主要用來檢測(cè)EW10發(fā)動(dòng)機(jī)前后油封的氣密性，如果改造一下專用夾具，也可用于其他發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性的檢測(cè)。該裝置實(shí)現(xiàn)了氣密性檢測(cè)的半自動(dòng)化，工作人員只需簡(jiǎn)單操作就能完成氣密性檢測(cè)功能，還能實(shí)時(shí)顯示出氣密性數(shù)據(jù)。

該裝置主要由檢測(cè)部分、執(zhí)行部分、控制部分組成，ATEQ F2P測(cè)漏儀構(gòu)成裝置檢測(cè)部分，夾具構(gòu)成執(zhí)行部分，控制部分元件有Siemens 57-224PLC、線上上位工控機(jī)及電磁閥、氣動(dòng)閥等。由檢測(cè)儀來判定密封性是否合格并將檢測(cè)的具體數(shù)據(jù)通過通信口傳送給裝配線上的上位機(jī)；PLC通過操作面板接受操作人員的指令、控制檢測(cè)儀的檢測(cè)過程和方式，并在操作面板上實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果和報(bào)警信息。操作人員的控制指令主要是通過夾具上的按鈕來完成，通過相應(yīng)的功能按鈕，PLC接受指令，然后控制電磁閥狀態(tài)，改變氣路，同時(shí)控制檢測(cè)單元面板上的指示燈亮滅，指示出當(dāng)前測(cè)量狀態(tài)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4、ATEQ F2P儀器

4.1 簡(jiǎn)介

ATEQ F2P是ATEQ公司生產(chǎn)的一種用于生產(chǎn)線上進(jìn)行氣密性檢查的氣/氣型泄漏檢測(cè)儀，它是特別為全自動(dòng)和半自動(dòng)工作臺(tái)所設(shè)計(jì)。ATEQ F2P利用壓差法測(cè)量工件的氣密性，即對(duì)無泄漏的標(biāo)準(zhǔn)件和被測(cè)工件同時(shí)充入相同壓力的壓縮氣體并打開標(biāo)準(zhǔn)件和待測(cè)件間的平衡閥使兩者內(nèi)的充壓氣體連通，待穩(wěn)定后關(guān)閉平衡閥使待測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)件間的充壓氣體互相隔離，利用壓差傳感器測(cè)量?jī)晒ぜ膲毫Σ睿瑥亩鴻z驗(yàn)被測(cè)件氣密性是否合格。壓差法檢測(cè)原理如圖2。

圖2 壓差法檢測(cè)原理圖

ATEQ F2P作為一種較先進(jìn)的泄漏檢測(cè)儀，提供了非常方便、易于操作的功能。ATEQ F2P提供了一個(gè)測(cè)試結(jié)果顯示窗口，可實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，被測(cè)件、基準(zhǔn)件合格與否都能通過指示燈顯示出來，測(cè)試壓力、軟件版本號(hào)等參數(shù)以及測(cè)試結(jié)果，則通過LED數(shù)碼管顯示屏以量化形式顯示出來，結(jié)果形象直觀。對(duì)于測(cè)量參數(shù)如測(cè)試壓力，充氣、穩(wěn)定、測(cè)試、等待時(shí)間，測(cè)試壓力范圍，RS232串行口參數(shù)等的配置和修改，只需在儀器面板上操作即可完成。ATEQ F2P能夠?qū)y(cè)試參數(shù)存儲(chǔ)起來，并且能夠存儲(chǔ)8套程序，這樣就不用經(jīng)常修改測(cè)試參數(shù)，為使用者提供了很大的方便。ATEQ F2P還提供了幾個(gè)接口，用來從外部輸人控制信號(hào)，向外部輸出結(jié)果，有利于自動(dòng)生產(chǎn)線上上位機(jī)對(duì)儀器的控制操作。儀器內(nèi)部使用體積較小的標(biāo)準(zhǔn)化元件，氣路輸出口采用AVS型接頭，輸人輸出端口電路采用CNOMO標(biāo)準(zhǔn)，提高了標(biāo)準(zhǔn)化水平和儀器的可靠性。

4.2 側(cè)量方法

用ATEQ F2P進(jìn)行氣密性測(cè)量時(shí)，有兩種測(cè)量方法，即直接測(cè)量法和間接測(cè)量法。直接測(cè)量法是在對(duì)被測(cè)件和基準(zhǔn)件同時(shí)充氣結(jié)束后，ATEQ F2P關(guān)閉平衡閥將兩者分開，測(cè)量?jī)烧叩膲翰睿瑴y(cè)量結(jié)束后，通過排氣閥排出兩者中的充壓氣體。而間接測(cè)量法，則是ATEQF2P與一罩體相聯(lián)，把待測(cè)件放在罩體內(nèi)，向被測(cè)件中充人高壓氣體，此時(shí)罩體內(nèi)氣體相對(duì)為低壓，如果被測(cè)件泄漏，則罩體內(nèi)氣壓上升，如果罩體泄漏，則其內(nèi)氣壓會(huì)下降。與直接法相比，間接法受外界溫度、壓力影響較小，但由于工件需放入罩體內(nèi)，并向罩體內(nèi)充人高壓氣體，因此，間接測(cè)量法常用于測(cè)試在高壓下不受影響且不變形的工件，也不適合外形較大的工件。在我們研制的裝置中采用的是直接測(cè)量法。

5、氣密性檢測(cè)過程和裝置氣路原理圖

圖3是工件密封性測(cè)量的一個(gè)循環(huán)過程，可分為5個(gè)步驟，即夾緊、充氣、穩(wěn)定、測(cè)試和排氣。

圖3 工件測(cè)量過程

圖4是氣密性檢測(cè)裝置的氣路原理圖。壓縮空氣氣源由工廠提供，進(jìn)人檢漏儀(ATEQ F2P )之前，壓縮空氣須經(jīng)氣源處理單元干燥、去雜、減壓，測(cè)試，同時(shí)，操作者通過操作按鈕打開氣閥，使壓縮氣體進(jìn)入氣缸推動(dòng)夾具，夾緊發(fā)動(dòng)機(jī)油封。此時(shí)，充氣閥關(guān)閉，暫不充氣。

圖4 氣路原理圖

經(jīng)過如圖3所示夾緊時(shí)間后，充氣閥打開，連通被測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)件的平衡閥關(guān)閉，經(jīng)過過濾的干燥氣源隨后同時(shí)進(jìn)人發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)件和被測(cè)件的前后油封內(nèi)部。充氣結(jié)束后，充氣閥關(guān)閉，平衡閥打開，被測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)件連通，等待穩(wěn)定后，關(guān)閉平衡閥，此時(shí)，如果被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)前后油封在密封端面處有微量泄漏的話，則由壓差傳感器測(cè)得的被測(cè)件和標(biāo)準(zhǔn)件之間的氣壓差經(jīng)處理后會(huì)轉(zhuǎn)換成泄漏量，并即時(shí)顯示在面板上，測(cè)漏儀通過RS232接口與線上上位機(jī)通信，并將測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。當(dāng)測(cè)試時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣體排出，測(cè)試結(jié)束。

6、裝置使用注意事項(xiàng)

(1) 應(yīng)保持裝置中氣體的干燥和潔凈，否則不僅會(huì)污染試件，而且還會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。
(2) 應(yīng)注意裝置使用過程中的溫度變化ATEQF2P檢漏儀的測(cè)量原理是建立在等溫過程之上的，溫度變化對(duì)其測(cè)試結(jié)果有著決定性的影響。因此，采用檢漏儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)盡可能地避免溫度變化。
(3) 應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn)件和被測(cè)件兩者的容積要相等如果容積不等，則會(huì)引起氣壓變化，影響測(cè)量準(zhǔn)確性。
(4) 由于測(cè)量原理是基于壓差測(cè)量法的，因此標(biāo)準(zhǔn)件和待測(cè)工件材料、形狀、容積、連接的氣管長(zhǎng)度和直徑等都應(yīng)該相同。

7、結(jié)束語(yǔ)

所研制的裝置已應(yīng)用于神龍公司襄樊工廠發(fā)動(dòng)機(jī)車間，對(duì)EW10發(fā)動(dòng)機(jī)前后油封的氣密性進(jìn)行了測(cè)試，準(zhǔn)確率達(dá)到了99%以上。實(shí)踐證明，該裝置很好地滿足了高精度、高效率的設(shè)計(jì)要求，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)前后油封氣密性檢測(cè)的半自動(dòng)化，使生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率大大提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度得到減輕，值得推廣應(yīng)用。

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原載《液壓氣動(dòng)與密封》