骨架密封圈壓入、脫出力測定方法的研究

　　該文研究了一種骨架密封圈壓入及脫出力的試驗方法，測定方法是在一定的溫度條件下，密封圈在帶有測力裝置的試驗機的作用下，以一定的速度運動設定的位移以使密封圈壓入腔體或從腔體中脫出，并得到位移-力曲線和最大力值。此方法規(guī)定了骨架密封圈壓入、脫出力試驗方法，適應于內包骨架、外露骨架及裝配式骨架密封圈壓入、脫出力的性能評價。

　　概述

　　在汽車用骨架密封圈的實際使用中，有時因密封圈外徑和安裝座孔配合過盈量過大，密封圈在被壓入裝配座孔中造成裝配力過大，產品外圓出現(xiàn)壓偏、卡住、啃傷、橡膠擠出、變形等異常，造成裝配失效。有時因密封圈外徑和安裝座孔配合過盈量小，或因安裝座孔材料熱膨脹系數(shù)大、密封腔內壓異常，或在使用中受到振動等因素的影響，真空技術網(http://genius-power.com/)認為易造成密封圈從裝配孔中脫出失效而漏油，進而污染空氣。

　　為有效地驗證骨架密封圈裝配尺寸與用戶安裝座孔配合狀態(tài)的合理性，需要一種骨架密封圈壓入及脫出力的試驗方法，從而避免骨架密封圈與安裝座孔的配合過盈量過大或者過小等因素所導致的骨架密封圈變形損壞或者脫落失效，提高骨架密封圈的使用壽命。

1、采用的測量裝置及試驗工裝

　　本測定方法，試驗裝置采用電子式萬能試驗機或電子式拉力試驗機，通過對測量裝置操作臺面裝置的測量，設計并制作了測試件所需壓入、脫出力試驗用墊塊、壓塊及腔體工裝，如圖1所示。對測試件的壓入力、脫出力等采取計算機數(shù)據采集。從而得到試驗結果數(shù)據或圖形，然后再通過微處理器的顯示器顯示，或通過微處理器的輸出口向外部存儲設備進行數(shù)據輸出及保存。

圖1 試驗工裝

2、骨架密封圈壓入力及脫出力的測定方法

　　本測定方法是在采用電腦系統(tǒng)拉力試驗機上進行，本機為AC伺服馬達傳動，經皮帶及齒輪帶動，使橫擔上升或下降，使試樣密封圈經壓入或壓出裝配腔體后的力由電腦系統(tǒng)分析力量感應器所得數(shù)據。其方法步驟、數(shù)據采集等電腦顯示內容有：測試壓入力、脫出力各輸入有：試樣密封圈規(guī)格、材料號、試樣外徑，試樣高度，座孔內徑、測試速度等，點擊測試按鈕測試壓入力、脫出力，電腦自動記錄試樣壓入力、脫出力測試數(shù)據、圖形。

　　2.1、測試條件

　　我們取一定數(shù)量不同規(guī)格的被測骨架密封圈(油封)，通過測定試驗、分析，比較不同的試驗速度、試驗溫度及外圓狀態(tài)(涂油、干燥)下的壓入力值、脫出力值，確定了被測密封圈的數(shù)量、試驗條件和技術要求。

　　(1)每次的壓入、脫出力試驗測試，采用同一規(guī)格的骨架密封圈各不少于3件(指外圓在一種潤滑方式下)進行測定，其外徑尺寸及外觀應符合圖紙要求或相關技術標準。

　　(2)本測定方法是按《GB/T 2941 橡膠物理實驗方法試樣制備和調節(jié)通用程序》中規(guī)定的一種標準實驗室溫度、濕度下進行的。

　　(3)工裝裝配腔體內孔直徑符合圖紙要求的尺寸及公差，腔體材質適用于黑色金屬或按要求的其它材料，表面粗糙度應符合圖紙要求或按《GB/T 1031產品幾何技術規(guī)范(GPS) 表面結構輪廓法表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》中規(guī)定的不得超過Ra3.2μm，Rz12.5μm。

　　(4)壓入時配合部潤滑方式：

　　潤滑方式1，壓入試驗前被測骨架密封圈外圓涂覆要求的潤滑油；

　　潤滑方式2，壓入試驗前被測骨架密封圈外圓保持干燥狀態(tài)(不脫脂)；

　　潤滑方式3，壓入試驗前腔體涂覆要求的潤滑油。

　　(5)壓入及脫出時速度：本測定方法試驗測試速度是在30～50mm/min范圍內選擇。

　　(6)脫出試驗試樣放置時間：

　�、贅藴适覝孛摮鲈囼灒汗羌苊芊馊Ρ粔喝肭惑w，在標準室溫下放置規(guī)定時間后進行脫出力測試，規(guī)定時間可取10min±1min、20min±1min、30min±1min、60min±1min；

　�、诟邷孛摮鲈囼灒汗羌苊芊馊Ρ粔喝肭惑w，在溫度為其使用要求的最高工作溫度的環(huán)境試驗箱內保溫1h后，從試驗箱內取出在1min以內完成測試。

　　2.2、測試步驟

　　1)壓入力試驗測試步驟

　　(1)測試前準備。①把拉力機標點伸長計固定插銷拉起，將標點伸長計推向左后方固定,使用專用把手卸掉拉力機上下夾具；②設定試驗機上、下限安全保護裝置位置，使下限設定鈕在下限固定塊上方2mm處，上限設定鈕不動；③接通電源，打開儀器開啟電腦，打開測試程序；④按住控制面板上升按鈕，橫擔上升一定距離，使工裝放置或取出時不接觸到上夾具連接頭；⑤放置工裝、被測骨架密封圈。

　　依次放置墊塊定位工裝、墊塊、裝配腔體工裝，上壓縮夾具與工裝中心應在一條直線上。如圖2所示。將骨架密封圈水平放置在裝配腔體內孔上方，壓塊放置在骨架密封圈上，密封圈應平穩(wěn)、不傾斜。

圖2 工裝、試樣放置位置圖

　　(2)程序設定，選擇壓縮測試。①試件規(guī)格：在材料名稱欄輸入試件規(guī)格、膠號，在試樣寬度欄輸入試件外徑，在試件厚度欄輸入試件高度，在line值欄輸入座孔內徑；②測試前：輸入測試速度；③測試中：輸入變形極限點值，此數(shù)值比試件高度大2mm。例：試件高度為10mm，那么變形極限點值為12mm；④點擊測試按鈕，測試壓入力；⑤測試結束，自動記錄試樣壓入試驗數(shù)據、圖形。

　　2)脫出力試驗測試步驟

　�、賹⒁呀泬喝氲脑嚰�及工裝反過來放置在墊塊上；②程序設定，選擇壓縮測試，重復與壓入力測試的相同步驟，測試脫出力。

　　2.3、數(shù)據采集等電腦顯示內容

　　我們采用本測定方法，選用了兩種規(guī)格的試件，做了壓入力測試，其測試結果由電腦自動記錄的試件壓入力測試數(shù)據及圖形，如表1及其所對應的圖3～圖6所示。

表1 壓入力測試數(shù)據

3、骨架密封圈壓入力及脫出力理論計算

　　按測定方法，對數(shù)種規(guī)格的密封圈進行了多輪試驗測定驗證。通過試驗測定的密封圈壓入力和脫出力值，結合查閱的技術資料，推出了被試驗密封圈壓入力、脫出力理論推算公式，且理論推算值與實測值相比，誤差在可接受范圍內。

4、結束語

　　骨架密封圈壓入、脫出力試驗測試方法的研究制定，有效地驗證了骨架密封圈裝配尺寸與用戶安裝座孔配合狀態(tài)的合理性，從而避免骨架密封圈與安裝座孔的配合過盈量過大或者過小等因素所導致的骨架密封圈變形損壞或者脫落失效。同時增強了設計人員對與產品配合設計的意識，協(xié)助用戶提高對產品的裝配穩(wěn)定性和重要性的認識，提高骨架密封圈使用壽命具有重要意義，因此說，本試驗測試方法是有效可行的。