密封试验大纲.doc

XXXX分析报告 版本：1.0

起落架缓冲器密封装置试验大纲

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上海交通大学
机械与动力工程学院
2010-11-1

XXXX分析报告 版本：1.0
第5页 共 5 页

目 录
试验规范及大纲引言
1．建立试验标准的意义
2．试验台基本结构
3．标准试验步骤
4．具体实现及操作流程

试验规范及大纲引言
飞机起落架缓冲器密封性能试验研究是本次项目的重点与核心。要从理论上精确得出液压往复密封的性能参数很困难，而在生产实践中也很难全面合理地对产品质量进行评估，只能从使用过程中得到一些极为有限的确定性较差的间接结果。针对这种情况，需要对缓冲器的动静密封组件进行密封性能试验。为此而制定了密封性能试验大纲。
由于考虑到试验的规范性，我们吸收了国内外关于往复机械的密封性能试验标准与规范。 往复机械的密封性能试验在国内可以参考的资料与标准非常之少，这样的试验难度是很大的。国外，英国流体力学研究组( British Hydromechanics Research Group)提出的测量液压机械往复密封性能的试验标准，列入了ISO TC131/SC7/WG7/N50。它描述了进行中、高压往复密封产品的性能试验所要求的标准试验过程，对试验环境和试验条件提出了一系列标准化的规定。对此可以做一些借鉴与参考，以形成密封性能试验大纲。
通过试验测量机械往复密封的性能、规范了往复密封试验的油缸结构，技术条件，试验环境和试验步骤，以下就是标准试验大纲。对往复密封标准试验进行了初步的尝试，获得一些有益的经验。试验需要遵循此试验标准的往复密封标准试验设计、试验方法和实现步骤，以及数据的监测处理过程等。
1．建立试验标准的意义
大量的实践研究表明，往复密封的性能不仅与它们的设计类型和所用的材料有关，而且还与它们的使用环境，诸如工作压力、温度、速度，工作油液品质、轴(轴承)表面粗糙度、表面硬度、装配公差，缸轴同心度等因素有着很大的关系。因此。为了尽量减少试验结果的不确定性，增加同类产品试验性能的可比性，完全有必要建立一套标准化的试验准则，规范往复密封试验的液压缸结构、技术规范、试验环境、试验内容以及操作步骤。
对于往复密封件使用性能的评价，最关心的是在某种工作环境下它的使用性能和摩擦力大小，其次是可靠性或耐久性。而使用性能又通过往复行程的累计值、初始泄漏点及泄漏量的大小来衡量，和往复密封的摩擦性能一样,是密封性能的几个重要指标，与实际应用密切相关。因此，明确规定密封件的往复行程、初始泄漏点和泄漏量以及摩擦力等性能参数的定义和测量方法，同时规定了需要严格控制的试验腔油压、运动副往复速度等运行环境参数及它们的变化特征。
2.试验台基本结构
根据标准试验方法，液压往复密封标准试验台基本结构设计如图1所示。
2.1试验油缸
试验油缸液压单元与控制单元为了模拟液压往复密封实际使用的工作状态，试验油缸液压单元与控制单元实现试验油缸油路循环，建立标准的试验油温、油压条件，维持油温恒定，产生与往复运动同步的油缸压力变化。

图1 液压往复密封试验台基本结构
其波形按主起落架缓冲器载荷时间历程曲线，正行程稳定压力根据密封件用途通常分设三挡:8 MPa,16 MPa和24MPa也可适当调节设定在其他值;返程压力按要求小于正程压力的3%。
2.1往复运动动力单元与控制单元
试验台的往复运动由往复运动动力传动单元及往复运动控制单元实现。往复运动控制单元产生周期性的往复运动逻辑控制信号，依据系统设定的速度波形，控制动力传动单元产生相应速度变化的往复动力，从而驱动试验油缸往复运行，并对往复行程次数计数、标准试验方法建议的速度波形为梯形波，也可设定为其他周期波形，用来模拟油缸各种运行状态。动力传动采用液压系统动力油缸电液比例驱动。它应该具有较宽的负载调节和动态响应范围，以及较大的过载能力，以适应不同规格型号的试验组件和往复速度范围调节。
2.2传感器及测量装置
试验系统通过一系列传感器对试验台往复运动过程中的试验密封组件的摩擦力、活塞往复速度、油缸压力、油缸温度、初始泄漏点及泄漏量等试验参量进行测量，其测量结果由计算机采样记录和人工记录两种，全部数据用计算机进行分析处理。摩擦力是通过测量活塞传动轴的往复推拉力，然后再剔除系统固有摩擦等其他因素引起的阻力获得的，往复速度可通过测量传动机构的瞬时线速度或角速度等方法得到。
根据标准要求，主要参数范围如下，往复行程为474 mm；往复速度为0. 05~0.4m/s，允许误差为士5%;试验压力为0~40MPa，允许误差为士2%,控制精度优于士3℃。泄漏监测分A和B两组，一次收集量程500 g，允许误差为0. 5%。
2.3计算机测控系统
计算机测控系统实现试验台的启停操作、往复逻辑控制;往复速度、波形、试验缸油压、试验报警和试验进程等参数的设定,对试验缸油温、杂质进行监测;实验数据的实时采样、处理、存储、显示。并可完成历史试验数据和周期波形及行程曲线的查询、显示、打印等。彩色触摸屏进行控制和显示:测试压力、滑杆速度、脉冲脉宽。
2.4试验环境要求及试验液压缸设计
为了模拟往复密封实际使用的工作状态，往复密封试验时需按标准建立油压条件，产生与往复运动同步的液压缸压力变化。其波形按要求为主起落架缓冲器载荷时间历程曲线，正程稳定压力。根据密封件用途通常分设3档:8 MPa ,16MPa , 24MPa;返程压力要求小于正程压力的3%。
活塞杆密封性能试验最重要的部件就是密封体，如图2所示。密封体的设计需要遵循相关标准，结构图2的密封式本次密封性能试验根据相关的标准和合同方的要求设计的。密封体式动、静密封组件在试验时候的安装载体，它需要符合动、静密封开槽要求，也需要有测量密封组件泄漏的部位或装置。密封体承受较高的压力，动载时候，里面的介质处于一定的运动状态，所以安全性非常重要。

1、5刮油环；2、试验圈A；3、压力油循环出口；4、试验圈B; 6、滑动轴承；7、漏油口B; 8、压力油循环入口；9、高压腔；10、漏油口A
图2 活塞杆密封试验缸
3标准试验步骤
根据往复密封试验标准，标准试验可分下面一些步骤来实现:
1. 根据ISO 4258-1985的规范，取样长度为0.8mm评定长度为4. 0 mm,沿轴向测出试验轴的表面粗糙度;
2. 用分辨率为0.02mm的非接触测量装置，测出试验前密封圈外形尺寸;
3. 安装试验密封件和新的泄漏收集刮油圈;
4. 使试验装置以设定的线速度v往复运动，并且将油压保持在试验压力恒定，维持运行1 h;
5. 将前向行程和返向行程的试验油压分别控制在和之间循环波动，使试验装置以设定的线速度v往复运动进行试验;
6. 在不中断的情况下作一个循环阶段测量，以线速度v做往复运动。如果循环被中断。则应剔除本阶段开始直至到达中断点所计量到的泄漏量，重新开始;
7. 每1h为记录周期。并且在一个循环阶段结束时，将每个密封圈的泄漏收集并记录下来;
8. 第7步完成后。以第6步骤的压力波动继续使试验装置进行往复运动;
9. 在不中断的情况下以线速度v进行第二次往复循环，这样步骤与第7步总共进行3次往复循环阶段;
10. 试验液压系统和试验动力装置停机;
11. 拆下试验密封件，重复第2步，测出试验后密封圈外形尺寸。拍下照片存档。
4具体实现及操作流程
将计算机测控技术应用于往复密封标准试验，可以改善试验标准中提出的传统仪表测量记录方法，使住复密封试验向跟规范的方向跨出新的一步。试验系统组成:液压驱动机构、密封静载\动载加载装置、液压驱动机构控制系统、密封静载\动载加载装置控制系统及压力、位移检测传感器组组成。
1、液压驱动系统
由变频调速泵组和位移检测传感器组成速度闭环控制，最大满足速度为400 m m /s，速度可调。
2、密封静\动载加载装置
静\动载加载装置由超高压变频泵组、高速开关阀及蓄能器组成，提供满足最大40MPa。静或脉冲动压油源。静压压力最大:40MPa；脉冲最快频率:1次/2秒。
3、彩色触摸屏:
彩色触摸屏进行控制和显示:测试压力
4、测试油缸及活塞杆系统:
能够实现长周期运行，并具有泄露腔，滑杆速度、脉冲脉宽，对泄露情况进行观察和采集。
仔细分析上述标准试验系统可见，除了进行试验准备及结束收尾工作外，主要分为试验环境设置，恒压动态摩擦试验，恒压静态摩擦试验，波动压力循环试验等阶段或为这些阶段的重复。这些过程可由计算机测控系统与手工操作共同完成。
往复密封标准试验是一个长时间的试验过程。要完成此种类型的试验，不仅要严格遵循试验标准，而且对试验设备本身也是一个严峻的考验。因此有下面一些问题值得注意。
①往复运动的动力不仅可用大功率低压液压系统驱动;
②往复动力驱动应该具有较宽的负载调节和动态响应范围，以及较大的过载能力，以适应不同型号规格的试验组件和速度调节范围;
③在往复运动为液压驭动的系统中，试验缸高压腔油路与往复驱动系统无关，是一个独立的子系统;
④试验缸高压腔油压虽高但流量相对较小，但规定正程加压是接近于主起落架缓冲器载荷时间历程曲线，因此高压油系统应有较好的快速性，能使高压腔油压获得较大的上升率和下降率;
⑤试验台设计应考虑减震措施，加强基座的稳定性，使试验台固有振动频率特性提高，幅度降低，才能保证动态测量数据(特别是摩擦力)的准确性;
⑥往复过程的方向切换阶段要注意提前引入适当的缓冲控制，避免换向带来较大的冲击震动影响数据测量的可靠性;
⑦试验的主要目的之一是进行往复密封的性能试验，因此试验周期长。往复切换次数相当多。继电器平均无故障周期相对较短。往复控制不宜采用继电器控制方案;
⑧数据采集应注意与往复运动同步，数据记录要求每个往复周期都保存，应合理筛选。避免海量数据的存储。