由于理论的“0”泄漏是不存在的,所以泄漏量测试系统一定是有读数的,关于泄漏量要求方面,SAE AS820A明确规定,静压力下每件密封件允许的泄漏量不大于5滴/min,压力脉冲状态下每件密封件允许的泄漏量不大于1滴/h。
1.2 往复型密封件动密封性能评价技术
在作动筒进行作动过程中,往复型密封件需承受活塞运动的摩擦、高压力或变压力环境冲击、环境温度变化以及内部摩擦生热、振动偏载等复杂载荷的耦合影响,其“动”密封性能考核十分严苛。
图2给出了往复型密封件动密封性能的测试原理,整个测试装置主要包括以下9大部分:
-活塞杆 2-行程加载活塞 3-衬套 4-偏载衬套 5-偏载活塞 6-温度测量评价系统 7-泄漏量评价系统 8-注油孔 9-测试试样
图2 往复型密封件动密封性能测试原理
(1)活塞杆:模拟作动筒内部活塞,与相应衬套和测试密封件组合成类作动筒功能系统;
(2)行程加载活塞:通过控制活塞运动,实现(1)中活塞杆正向或逆向行程;
(3)衬套:内设有沟槽,用于安装测试用密封件,与活塞杆配合;
(4)偏载衬套:与活塞杆配合,实现径向偏载(也可加装测试用密封件);
(5)偏载活塞:通过外加油压实现活塞杆径向偏载;
(6)温度测量系统:用于测量往复型密封件所处的温度环境;
(7)泄漏量评价系统:用于测量往复型密封件的泄漏量;
(8)注油孔:用于与液压源相连,为整个系统供给恒压或可变压力;
(9)测试试样。
动密封性能测试的环境剖面加载如下:
(1)系统工作压力:通过件⑧施加静压或压力脉冲,可模拟往复型密封件服役过程中所处的高压、变压环境;
(2)老化效应:通过环境箱施加-55 ℃或150℃的老化温度,并用件⑥进行测量,在密封件承受初始压缩、航空液压油或滑油浸渍的工作环境剖面下,模拟往复型密封件的老化环境;
(3)行程:通过外加液压驱动件②进行作动,推动件①正向或逆向运动实现活塞杆行程的加载;
(4)振动偏载(径向):通过液压对件⑤施加载荷,其会推动件①偏向另一侧,此时本侧的测试密封件处于“松”状态,另一侧的测试密封件处于“紧”状态;调整外部液压供给系统实现另一侧液压供给,同时本侧液压断供,即实现两侧液压的瞬间转换,此时本侧的测试密封件处于“紧”状态,另一侧的测试密封件处于“松”状态,瞬时转换会使密封件密封更倾向于“泄漏”,从而达到考核目的。
动密封泄漏量的要求与静密封相同。
1.3 往复型密封件抗挤出性能(磨损量)评价技术
在作动筒进行作动过程中,往复型密封件需承受复杂载荷的耦合作用,其极易发生磨损、挤出失效,因此需对其抗挤出性能(磨损量)进行系统客观地评价。
往复型密封件抗挤出性能(磨损量)的测试原理同图2。
抗挤出性能(磨损量)的测试评价选取偶数件密封件,一半未老化安装,另一半老化后安装。之后将其装入试验夹具中(图2),经受5000次短行程循环(总行程0.156inch/循环),速率为300cpm,压力为实际工作压力,温度为室温,不计量泄漏量。试验完成后,使样品静置挥发掉液压油,之后采取称重或截面损失法进行磨损量计算,进而评估在规定的行程循环下往复型密封件的使用寿命。
需指出的是,动密封性能和抗挤出性能(磨损量)对样本量需求较高,在实际的性能评价过程中,可适当加长活塞杆的长度,相应地,与之相配合的衬套及偏载衬套也会加长,这样就有足够的空间来加工更多的沟槽,在一次试验中测试更多的密封件,从而积累更多样本测试数据,使评价结果更为客观。在样本量增加后,会遇到单次行程不满足实际要求的状况,可通过增加作动频次来补偿。
2. 总结
本文通过对航空往复型密封件所处复杂环境的分析,提出了静密封性能、动密封性能和抗挤出性能(磨损量)评价技术,系统阐述了各评价技术的试验夹具结构及原理,为往复型密封件的性能考核提供了切实可行的方法参考,具体结论如下:
(1)静密封性能、动密封性能和抗挤出性能(磨损量)评价技术均关注测试部位的压力以及环境老化效应;
(2)动密封性能评价技术引入了径向偏载,考察了往复型密封件在实际服役过程中所处的振动环境;
(3)抗挤出性能(磨损量)评价技术对往复型密封件在复杂环境下的服役能力及寿命进行了评估,为设计选用提供了有力参考。