發動機前后油封氣密性檢測裝置的設計

發動機的氣密性是發動機壓縮系統工作性能好壞的綜合指標。氣密性越好，轉速也就越高，扭矩也會越大。氣密性差的發動機不僅功率小，而且還會因吸油性能差等原因造成工作不穩定，出現難以調整以及容易停車等現象。在工廠生產中，發動機因氣密性差造成的報廢率比較高，發動機氣密性檢測已成為自動生產線上一個不可缺少的重要環節。本文對我們設計的專門用于發動機前后油封氣密性檢測的裝置作一簡要介紹。

2、氣密性檢測的幾種方法

氣密性檢測可按測試手段分為兩大類，一類為水沒式泄漏檢測法(又稱濕式浸水法)，即在向工件腔內充入一定壓力的氣體時，將其浸人水中或涂肥皂泡，根據目測肥皂泡或水中的氣泡來判斷工件是否有漏及泄漏的程度。目前，這種方法在冰箱、空調的密封管道以及箱體檢漏時仍普遍采用。這種方法測試效率低，受主觀因素影響較大，無法定量測量，同時用這種方法測試后，還必須對工件進行干燥和防銹處理。另一類為干式泄漏檢測法，即不再用浸水法，而是向工件腔內充入一定壓力的氣體，通過壓力傳感器的信號輸出來判斷工件是否有泄漏，并可根據單位時間內壓力傳感器輸出的變化值來計算出其泄漏率。干式檢測法有液壓測量法、流量檢漏法、壓差檢漏法、負壓測量法、氦氣檢漏法等，其測試效率高，不受主觀因素影響，而且測試后不需要對工件進行其他處理，克服了水沒法的缺點。同時，干式檢測法可定量評測工件的泄漏狀態，并可方便地納人零件的自動化加工線或流水線使用，不足之處是在通常情況下無法確定發生泄漏的部位。

3、裝置的主要用途和組成

自行研制的氣密性檢測裝置已應用于神龍汽車襄樊工廠的EW10發動機裝配線上。主要用來檢測EW10發動機前后油封的氣密性，如果改造一下專用夾具，也可用于其他發動機氣密性的檢測。該裝置實現了氣密性檢測的半自動化，工作人員只需簡單操作就能完成氣密性檢測功能，還能實時顯示出氣密性數據。

該裝置主要由檢測部分、執行部分、控制部分組成，ATEQ F2P測漏儀構成裝置檢測部分，夾具構成執行部分，控制部分元件有Siemens 57-224PLC、線上上位工控機及電磁閥、氣動閥等。由檢測儀來判定密封性是否合格并將檢測的具體數據通過通信口傳送給裝配線上的上位機；PLC通過操作面板接受操作人員的指令、控制檢測儀的檢測過程和方式，并在操作面板上實時顯示檢測結果和報警信息。操作人員的控制指令主要是通過夾具上的按鈕來完成，通過相應的功能按鈕，PLC接受指令，然后控制電磁閥狀態，改變氣路，同時控制檢測單元面板上的指示燈亮滅，指示出當前測量狀態。系統結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

4、ATEQ F2P儀器

4.1 簡介

ATEQ F2P是ATEQ公司生產的一種用于生產線上進行氣密性檢查的氣/氣型泄漏檢測儀，它是特別為全自動和半自動工作臺所設計。ATEQ F2P利用壓差法測量工件的氣密性，即對無泄漏的標準件和被測工件同時充入相同壓力的壓縮氣體并打開標準件和待測件間的平衡閥使兩者內的充壓氣體連通，待穩定后關閉平衡閥使待測件和標準件間的充壓氣體互相隔離，利用壓差傳感器測量兩工件的壓力差，從而檢驗被測件氣密性是否合格。壓差法檢測原理如圖2。

圖2 壓差法檢測原理圖

ATEQ F2P作為一種較先進的泄漏檢測儀，提供了非常方便、易于操作的功能。ATEQ F2P提供了一個測試結果顯示窗口，可實時顯示測量結果，被測件、基準件合格與否都能通過指示燈顯示出來，測試壓力、軟件版本號等參數以及測試結果，則通過LED數碼管顯示屏以量化形式顯示出來，結果形象直觀。對于測量參數如測試壓力，充氣、穩定、測試、等待時間，測試壓力范圍，RS232串行口參數等的配置和修改，只需在儀器面板上操作即可完成。ATEQ F2P能夠將測試參數存儲起來，并且能夠存儲8套程序，這樣就不用經常修改測試參數，為使用者提供了很大的方便。ATEQ F2P還提供了幾個接口，用來從外部輸人控制信號，向外部輸出結果，有利于自動生產線上上位機對儀器的控制操作。儀器內部使用體積較小的標準化元件，氣路輸出口采用AVS型接頭，輸人輸出端口電路采用CNOMO標準，提高了標準化水平和儀器的可靠性。

4.2 側量方法

用ATEQ F2P進行氣密性測量時，有兩種測量方法，即直接測量法和間接測量法。直接測量法是在對被測件和基準件同時充氣結束后，ATEQ F2P關閉平衡閥將兩者分開，測量兩者的壓差，測量結束后，通過排氣閥排出兩者中的充壓氣體。而間接測量法，則是ATEQF2P與一罩體相聯，把待測件放在罩體內，向被測件中充人高壓氣體，此時罩體內氣體相對為低壓，如果被測件泄漏，則罩體內氣壓上升，如果罩體泄漏，則其內氣壓會下降。與直接法相比，間接法受外界溫度、壓力影響較小，但由于工件需放入罩體內，并向罩體內充人高壓氣體，因此，間接測量法常用于測試在高壓下不受影響且不變形的工件，也不適合外形較大的工件。在我們研制的裝置中采用的是直接測量法。

5、氣密性檢測過程和裝置氣路原理圖

圖3是工件密封性測量的一個循環過程，可分為5個步驟，即夾緊、充氣、穩定、測試和排氣。

圖3 工件測量過程

圖4是氣密性檢測裝置的氣路原理圖。壓縮空氣氣源由工廠提供，進人檢漏儀(ATEQ F2P )之前，壓縮空氣須經氣源處理單元干燥、去雜、減壓，測試，同時，操作者通過操作按鈕打開氣閥，使壓縮氣體進入氣缸推動夾具，夾緊發動機油封。此時，充氣閥關閉，暫不充氣。

圖4 氣路原理圖

經過如圖3所示夾緊時間后，充氣閥打開，連通被測件和標準件的平衡閥關閉，經過過濾的干燥氣源隨后同時進人發動機標準件和被測件的前后油封內部。充氣結束后，充氣閥關閉，平衡閥打開，被測件和標準件連通，等待穩定后，關閉平衡閥，此時，如果被測發動機前后油封在密封端面處有微量泄漏的話，則由壓差傳感器測得的被測件和標準件之間的氣壓差經處理后會轉換成泄漏量，并即時顯示在面板上，測漏儀通過RS232接口與線上上位機通信，并將測試結果存儲在計算機中。當測試時間到達設定值時，發動機內部氣體排出，測試結束。

6、裝置使用注意事項

(1) 應保持裝置中氣體的干燥和潔凈，否則不僅會污染試件，而且還會影響測量的準確性。
(2) 應注意裝置使用過程中的溫度變化ATEQF2P檢漏儀的測量原理是建立在等溫過程之上的，溫度變化對其測試結果有著決定性的影響。因此，采用檢漏儀進行測量時，應盡可能地避免溫度變化。
(3) 應注意標準件和被測件兩者的容積要相等如果容積不等，則會引起氣壓變化，影響測量準確性。
(4) 由于測量原理是基于壓差測量法的，因此標準件和待測工件材料、形狀、容積、連接的氣管長度和直徑等都應該相同。

7、結束語

所研制的裝置已應用于神龍公司襄樊工廠發動機車間，對EW10發動機前后油封的氣密性進行了測試，準確率達到了99%以上。實踐證明，該裝置很好地滿足了高精度、高效率的設計要求，能夠實現發動機前后油封氣密性檢測的半自動化，使生產線的生產效率大大提高，工人勞動強度得到減輕，值得推廣應用。

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原載《液壓氣動與密封》