王興日，田 明

(長春理工大學(xué) 光電工程學(xué)院，長春 130022)

隨著國際一體化進程的不斷推進，汽車的生產(chǎn)和開發(fā)逐步走向國際化合作，我國正在由汽車大國向強國發(fā)展，車用各種零部件也在向標準化和規(guī)范化方向發(fā)展。繼排放和噪聲之后，汽車發(fā)動機密封性能的優(yōu)劣已成為衡量汽車質(zhì)量的重要標志之一。發(fā)動機密封缸墊是發(fā)動機上一個很重要的部件，它的性能好壞直接影響到發(fā)動機的性能穩(wěn)定，標志著發(fā)動機密封缸墊的最重要的參數(shù)就是它的壓縮率和回彈率兩個參數(shù)。

壓縮率和回彈率是密封墊片極其重要的物理特性指標。它直接關(guān)系到墊片材料在所密封部位最終的界面密封效果，從密封理論上講，墊片材料具備一定的壓縮率可以有效填塞金屬密封面在加工精度范圍內(nèi)產(chǎn)生的粗糙度和平面度及其缺陷;回彈率是墊片在一定的預(yù)緊扭矩作用下，墊片產(chǎn)生一定的壓縮變形后反作用于密封面上力的恢復(fù)性，直接影響預(yù)緊螺栓扭矩力保持能力。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖1-壓頭;2-配重;3-彈簧;4-導(dǎo)柱;5-立柱;6-伺服電機;7-螺母;8-絲杠;9-傳感器固定板;

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

墊片壓縮率、回彈率是評定墊片密封性能的一個單項性能計標，它直接影響墊片的密封效果，指標對控制墊片質(zhì)量好壞有一定的作用。本壓縮回彈試驗機測量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，被測墊片可以為各種材料，通過調(diào)節(jié)載荷和選擇壓頭大小對不同材料的密封墊片，以滿足不同材料墊片壓縮回彈率的測量調(diào)節(jié)。

根據(jù)GB-T_20671.2-2006，除了軟木墊片和軟木與泡沫橡膠材料的試樣為面積6.5cm2的原型外，其他材料試樣均應(yīng)為正方形，最小面積為6.5 cm2，可選厚度為0～10mm。對于加載所需的初載荷和主載荷按照GB-T_20671.2-2006中的相關(guān)要求，通過計算機軟件進行設(shè)置。

開始測量前，被測試件放在壓頭1下，壓頭為底部經(jīng)過硬化和磨光的鋼質(zhì)圓柱體。采用精密伺服電機6帶動絲杠8旋轉(zhuǎn)，絲杠旋轉(zhuǎn)使得絲杠上的螺母7即可以上下移動，移動的速度為慢勻速，可以通過計算機軟件控制伺服電機實現(xiàn)對移動速度的調(diào)節(jié)。隨著螺母7的升降，螺母壓緊或者釋放彈簧3，彈簧受力壓縮作用于配重2傳遞到下部的壓頭1上，壓頭的壓力作用于試件上，從而實現(xiàn)了對試件的加載和卸載控制。通過傳感器固定板9上的高精度光柵尺位移傳感器光柵尺對試件變形量的進行測量，時刻自動測量并記錄試件的厚度，同時在計算機上實時計算出試件在不同載荷下的壓縮率和回彈率并實時顯示。加載速度和時間由計算機控制，加載和卸載曲線、壓縮率和回彈率等試驗數(shù)據(jù)自動顯示和保存，并可打印報表和傳輸［1］。

2 試驗方法

(1)自發(fā)動機密封缸墊FDSFS-897上截取尺寸為30mm×30mm的正方形試樣三片，其厚度不大于10mm。本試驗選取的三片試樣01，02，03的厚度分別為0.85mm，1.3mm，1.8mm。

(2)將經(jīng)過干燥的試樣置于壓頭與下壓板之間，加載初荷載為0.68MPa，靜止15s記錄初荷載下的厚度T1。

(3)在10s內(nèi)加載全壓，此時荷載迅速增至34.98MPa。靜止60s記錄全荷載下的厚度T2。

(4)在10s內(nèi)迅速除去全荷載并保持初荷載0.68MPa。經(jīng)過60s記錄回彈壓力下的厚度T3。

(5)結(jié)果計算［2-3］:

壓縮率按式(1)、回彈率按式(2)計算

式中:Ys——試樣壓縮率，%

Ht——試樣回彈率，%

T1——試樣在初荷載下的厚度，mm

T2——試樣在全荷載下的厚度，mm

T3——試樣在回彈荷載下厚度，mm

3 試驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析

三片試樣在相同溫度，相同加載卸載條件下的變形情況如表1所示。

表1 不同厚度加載卸載條件下的變形數(shù)值統(tǒng)計

通過對三片不同厚度的密封墊片進行測量，得出了如表1的數(shù)據(jù)，計算機軟件實時的對數(shù)據(jù)進行記錄處理，并保存得到了各個試樣的壓縮回彈曲線如圖2、3、4所示:

圖2 試樣01的壓縮回彈曲線

圖3 試樣02的壓縮回彈曲線

試樣01在初載荷下的厚度T1=0.815mm，在全荷載下的厚度T2=0.720mm，在除去全荷載時的厚度T3=0.767mm。按公式(1)計算:

圖4 試樣03的壓縮回彈曲線

通過三片試樣的壓縮回彈曲線可以看出［4］，試樣在初始荷載下會有一定的變形，隨著加載荷載的增加，試樣的變形開始逐漸明顯，隨著荷載的加大，壓縮曲線斜率逐步增大，試樣變形過程比較平緩。當(dāng)荷載加載到全壓時，試樣的變形達到最大。在卸載開始時，回彈曲線斜率比較大，荷載減小到一定程度時，回彈曲線斜率逐步減小。表明在卸載初期，試樣的變形回彈較小，而是在卸載后期逐步回彈。而且，相對于不同厚度的試樣來說，隨著試樣厚度的增大，壓縮率增大，回彈率減小。

4 結(jié)語

試驗介紹了該控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，整個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對不同材料不同厚度的發(fā)動機氣缸密封墊片在常溫下的壓縮回彈性能檢驗，可以滿足對大多數(shù)廠家對發(fā)動機缸墊的檢驗需求。本系統(tǒng)使用的方法符合國家標準的要求，設(shè)計合理、使用靈活方便、實現(xiàn)了手動和自動相結(jié)合，整個測量過程操作簡單檢測效率高、系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)測量精度高并且實現(xiàn)了檢測的自動化，在實際生產(chǎn)實踐中具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］江濤.壓縮回彈試驗機微機測量控制系統(tǒng)閉環(huán)控制電路設(shè)計［J］.四川兵工學(xué)報，2009，30(11):88-89.

［2］李多民，段滋華，仇性啟.波齒復(fù)合墊片常溫壓縮回彈性能試驗研究［J］.潤滑與密封，2009，34(3):91-93，109.

［3］鄧海金，張德升，李明，等.柔性石墨汽缸墊復(fù)合板的壓縮回彈特性的研究［J］.潤滑與密封，1996(1):45-48.

［4］陳慶，陸曉峰，朱洪生.金屬纏繞墊片壓縮回彈性能試驗研究［J］.石油化工設(shè)備，2000，29(5):18-20.