魏子云

摘 要：首先介紹了氣體泄漏量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)原理，通過(guò)理論推理及計(jì)算獲取到泄漏量的計(jì)算公式，計(jì)算出變速器氣密檢測(cè)時(shí)其泄漏量的大小、差壓的數(shù)值等。以發(fā)生滲油的某變速器總成為例，驗(yàn)證了變速器內(nèi)腔壓力與充氣時(shí)間是決定氣密試驗(yàn)參數(shù)的重要數(shù)據(jù)，并且通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證得到了新的氣密試驗(yàn)參數(shù)及各參數(shù)的合理性，新的氣密參數(shù)大大降低了變速器總成發(fā)生滲油、漏油的概率。

關(guān)鍵詞：泄漏量;差壓式檢漏法;氣體密封性

1 引言

密封性又稱氣密性、泄漏率，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)密封產(chǎn)品的質(zhì)量及性能要求也隨之提高，因此對(duì)于密封產(chǎn)品的檢測(cè)手段要求也越來(lái)越嚴(yán)格。對(duì)于變速器來(lái)說(shuō)，氣密性的好壞可直接影響變速器總成的質(zhì)量，因此在其生產(chǎn)過(guò)程中，具有嚴(yán)格的密封要求，以保證其氣密性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)汽車(chē)系統(tǒng)氣密性的檢測(cè)，主要是采用氣體作為檢測(cè)介質(zhì)，以氣體壓力變化為基本原理進(jìn)行測(cè)量。因此，差壓式氣密檢測(cè)技術(shù)作為一種適用性較廣的檢測(cè)方法被越來(lái)越多的應(yīng)用到生產(chǎn)及檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)此檢測(cè)方法的深入研究具有重要意義。

2 差壓式氣密泄漏檢測(cè)方法

2.1 差壓式檢漏法

差壓式檢漏方法是將壓縮氣體同時(shí)充入被測(cè)零件與標(biāo)準(zhǔn)容腔內(nèi)，保持一定時(shí)間，通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)壓力的變化，將這種變化與標(biāo)準(zhǔn)樣件（密封性完好）在同樣工況條件下的壓力值進(jìn)行比較，以判斷被測(cè)物是否存在泄漏。通過(guò)檢漏儀器根據(jù)壓力的變化定量地檢測(cè)出被測(cè)物的氣密性檢測(cè)是否合格。該方法測(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)行處理。因具有可執(zhí)行性好、更易辨別密封性、不損傷污染工件、測(cè)試過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際生產(chǎn)中已得到普遍的應(yīng)用[1]。

2.2 差壓檢漏法的檢測(cè)原理

壓差檢漏法的整個(gè)工作過(guò)程包括四個(gè)階段：充氣階段、穩(wěn)壓平衡階段、檢測(cè)階段、排氣階段。充氣階段：通過(guò)調(diào)壓閥設(shè)定系統(tǒng)測(cè)試壓力為P，測(cè)試氣體充滿檢漏儀內(nèi)部氣路、被測(cè)物與基準(zhǔn)容腔內(nèi)，充氣階段時(shí)間的具體長(zhǎng)短需依據(jù)檢測(cè)工況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。穩(wěn)壓平衡階段：被測(cè)物與基準(zhǔn)容腔形成了兩個(gè)獨(dú)立的密閉空間。平衡閥關(guān)閉后需經(jīng)一段時(shí)間，壓力穩(wěn)定后才能進(jìn)行精確檢測(cè)。檢測(cè)階段：該過(guò)程目的是檢測(cè)差壓傳感器輸出，由于泄漏產(chǎn)生的壓降在測(cè)試壓力附近與時(shí)間近似成比例，故可測(cè)量出一定時(shí)間內(nèi)壓差的變化值，從而判斷被測(cè)物是否泄漏。排氣階段：檢測(cè)完成后，兩個(gè)容器內(nèi)氣體通過(guò)排氣閥排出，完成一個(gè)檢測(cè)周期[2]。

3 氣體泄漏量計(jì)算

3.1 氣體泄漏量的計(jì)算

實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，需要將壓差檢測(cè)儀測(cè)得的差壓轉(zhuǎn)化為泄漏量值，以判斷被測(cè)物泄漏情況，因此，需要計(jì)算待測(cè)件的氣體泄漏量。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)會(huì)因氣體的泄漏而降低，假設(shè)檢測(cè)充入氣體壓強(qiáng)為p0，環(huán)境溫度不變的前提下，基準(zhǔn)容腔內(nèi)無(wú)泄漏，而待測(cè)件存在泄漏現(xiàn)象;現(xiàn)設(shè)定檢測(cè)儀初始充入壓力值為p0，待測(cè)件容積為V0，待測(cè)件產(chǎn)生泄漏，一段時(shí)間t后，氣體體積增加到V0+△v，壓力下降為p0-△p，根據(jù)氣體狀態(tài)方程可得[3]：

3.2 泄漏量與時(shí)間的關(guān)系

測(cè)試氣體充入時(shí)，氣體與管壁及容腔內(nèi)部發(fā)生摩擦，氣體分子間也有摩擦導(dǎo)致大量熱量產(chǎn)生，氣體溫度升高，壓力升高。測(cè)試壓力較高時(shí)，充氣過(guò)程產(chǎn)生的壓縮熱越多，充入氣體的溫度變化越大，不確定因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響越明顯[2]。

平衡和檢測(cè)時(shí)間參數(shù)與被測(cè)物的體積、泄漏大小有關(guān)，適合的檢測(cè)參數(shù)才能確保檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性。為了保證差壓在最佳測(cè)量范圍，降低充氣過(guò)程、平衡過(guò)程氣體動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)的變化，需等待氣體穩(wěn)定后方可進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)不能太短;為滿足實(shí)際生產(chǎn)要求，提高生產(chǎn)效率，測(cè)試周期又要盡可能縮短，因此，制定合理的檢測(cè)參數(shù)非常有必要。

4 某變速器總成氣密檢測(cè)參數(shù)的確定

4.1 某變速器總成的泄漏量計(jì)算

目前變速器總成氣密性檢測(cè)的方法有很多，有水檢法、肥皂液涂抹法、氣密探測(cè)法等，用氣體泄漏檢測(cè)法檢測(cè)變速器總成泄漏情況是目前最佳方法，變速器生產(chǎn)行業(yè)普遍使用這個(gè)方法。實(shí)際生產(chǎn)變速器總成氣密檢測(cè)時(shí)主要參數(shù)指標(biāo)包括：充氣壓力、充氣時(shí)間、保壓時(shí)間、測(cè)試時(shí)間以及允許泄漏量。變速器總成的氣密參數(shù)設(shè)計(jì)之初會(huì)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)先鎖定一版數(shù)據(jù)，實(shí)際生產(chǎn)后最終仍以試驗(yàn)方法決定最終的參數(shù)值。

現(xiàn)以某款電動(dòng)車(chē)變速器總成為例，介紹其氣密檢測(cè)參數(shù)的制定過(guò)程及并驗(yàn)證參數(shù)的合理性。電動(dòng)車(chē)變速器總成體積較小、質(zhì)量較輕、內(nèi)部零件數(shù)量偏少，一般其氣密檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為：總成輸入壓力0-50kpa，泄漏率在30-50cc/min。本文中所述的變速器總成體積Ve為6.606L，氣密檢測(cè)參數(shù)初步定為：充氣壓力25kPa，充氣時(shí)間5s，氣壓平衡+檢測(cè)時(shí)間20s，測(cè)試過(guò)程中，壓降≤16Pa，泄漏量約為20 cc/min。在變速器總成開(kāi)發(fā)階段使用該氣密檢測(cè)參數(shù)檢測(cè)泄漏量符合技術(shù)要求，同時(shí)采用水密檢測(cè)復(fù)檢，未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氣泡，但是在臺(tái)架試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)變速器總成存在滲油現(xiàn)象。為解決滲油問(wèn)題，需提高氣密出廠檢測(cè)規(guī)范要求，將泄漏量要求由20cc/min提高至10cc/min，同時(shí)對(duì)其他氣密檢測(cè)指標(biāo)逐一驗(yàn)證合理性。

對(duì)滲油變速器總成進(jìn)行反復(fù)氣密檢測(cè)，當(dāng)測(cè)試壓力為25kpa時(shí)，壓降實(shí)測(cè)：13-14pa（泄漏量≈18cc/min），當(dāng)把測(cè)試壓力提高后，壓降與泄漏量變化很大，測(cè)試壓力為35kpa時(shí)，壓降實(shí)測(cè)：22-23pa（泄漏量≈28cc/ min）。對(duì)比測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合變速器腔體工作壓力，以及生產(chǎn)節(jié)拍要求，將測(cè)試壓力鎖定為35kpa。

充氣壓力不變，將充氣時(shí)間由5s改為10-15s，避免充氣時(shí)間過(guò)短造成腔內(nèi)氣壓未達(dá)到指定壓力，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)同一變速器總成測(cè)得的泄漏量值差異很大;充氣時(shí)間為13s時(shí)，泄漏量值變化非常小，故最終鎖定充氣時(shí)間為13s。

采用充氣壓力35kPa、充氣時(shí)間13s的參數(shù)，變更平衡+檢測(cè)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)泄漏量變化并不明顯，故認(rèn)為目前的20s檢測(cè)要求較為合理。

綜上，最終鎖定氣密檢測(cè)參數(shù)為：充氣壓力35kPa，充氣時(shí)間13s;氣壓平衡時(shí)間10s，檢測(cè)時(shí)間10s;測(cè)試過(guò)程中泄漏量 < 10cc/Min。

根據(jù)2-1公式計(jì)算，得出對(duì)應(yīng)的壓降△p：

10=6606*△p*60/（1.1013*105*10）

計(jì)算得出壓降（差壓）△p=27.8Pa，四舍五入后，壓降最終鎖定為28pa。

針對(duì)新氣密參數(shù)的合理性的檢測(cè)通過(guò)如下措施進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)證：校驗(yàn)臺(tái)加載運(yùn)轉(zhuǎn)2小時(shí) ，靜止24小時(shí)，觀察無(wú)滲油;水密檢測(cè)，觀察無(wú)氣泡。

4.2 小結(jié)

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程可以看出，充氣時(shí)間、檢測(cè)時(shí)間與變速器內(nèi)腔壓力是影響氣密結(jié)果的主要因素。通過(guò)調(diào)整充氣壓力，加強(qiáng)了總成氣密檢測(cè)的敏感性;通過(guò)調(diào)整充氣時(shí)間，增長(zhǎng)了腔內(nèi)氣體平衡時(shí)間，以降低氣密檢測(cè)的不確定性;通過(guò)調(diào)整測(cè)試時(shí)間，提高氣密檢測(cè)的準(zhǔn)確性，新的氣密參數(shù)大大降低了變速器總成發(fā)生滲油、漏油的概率。

5 總結(jié)

文章首先介紹了氣體泄漏量的檢測(cè)方法及其檢測(cè)原理，然后通過(guò)理論推理及計(jì)算獲取到泄漏量的計(jì)算公式，從而計(jì)算出變速器做氣密檢測(cè)時(shí)其泄漏量的大小、差壓的數(shù)值等。然后以發(fā)生滲油的某變速器總成為例，驗(yàn)證了變速器內(nèi)腔壓力與充氣時(shí)間、檢測(cè)時(shí)間是決定氣密試驗(yàn)參數(shù)的重要數(shù)據(jù)，并且通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證得到了新的氣密試驗(yàn)參數(shù)及各參數(shù)的合理性。新的氣密參數(shù)大大降低了變速器總成發(fā)生滲油、漏油的概率。

參考文獻(xiàn)：

[1]周虎軍.汽車(chē)燃油系統(tǒng)的氣密性和通氣性檢測(cè)，畢業(yè)論文，2004.

[2]曾成洲.基于壓差原理的泄漏檢測(cè)方法研究及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，畢業(yè)論文，2012.

[3]劉春，王興.一種典型檢測(cè)儀的氣密性檢測(cè)原理[J]。液壓與氣動(dòng)，2008（12）：20-23.