基于圆度仪检测油封零部件密封位置扭纹的应用.pdf

R e s e a r ch & D i s cu s s i o n 基于圆度仪检测油封零部件 密封位置扭纹的应用 A p p l i ca t i o nB a s e d o nR o u n d n e s sT e s t e rt oD e t e ct T w i s to fS e a lP o s i t i o no f0 i lS e a lP a r t s 严杰文魏纯古耀达谢佳亮张兢 ( 广州计量检测技术研究院，广州市5 1 0 6 6 3 ) Y a nJ i e w e nW e iC h u nG uY a o d aX i e J i a l i a n gZ h a n gJ i n g ( G u a n g z h o uI n s t i t u t eo fM e a s u r e m m ta n dT e s t i n gT e ch n o l o g y ，G u a n g z h o u510 6 6 3 ) 【摘要】本文介绍了基于圆度仪测量油封零部件密封圈位置扭纹的检测分析方法，这是一种对轴类密封零 件新的量化分析扭纹的方法，扭曲分析相对于传统的评价方法具有表面三维轮廓提取，通过对密 封接触表面的探针式扫描和数据变换，重构轴向面三维表面，准确的得到重构表面多参数的量化 信息。 【关键词】圆度仪油封扭纹检测方法 A b s t r a ct ：T h ep a p e ri n t r o d u ce san e wm e t h o df o rm e a s u r i n gt h et w i s to ft h es e a l i n gp a a so ft h eo i ls e a lp a r t sb a s e d o nt h er o u n d n e s sm e t e r T h i si san e wm e t h o df o rq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ft h et w i s to ft h es h a f ts e a lp a a s T h et w i s t a n a l y s i sh a sat h r e e C o n t o u re x t r a ct i o n ，t h r o u g ht h es e a l e dco n t a cts u r f a ceo f t h ep r o b es ca na n dd a t at r a n s f o r m a t i o n ， r e co n s t r u ct i o no ft h ea x i a ls u r f a ceo ft h et h r e e - d i m e n s i o n a ls u r f a ce ，a ccu r a t er e co n s t r u ct i o no ft h es u r f a ceo ft h e m u l t i p a r a m e t e rq u a n t i t a t i v ei n f o r m a t i o n K e yw o r d s ：R o u n d n e s sT e s t e r O i lS e a lT w i s t e dD e t e ct i o nM e t h o d 引言 在机械零部件中，密封件是非常普遍的，旋转 轴的密封通常由两个唇口型填料密封件和研磨的圆柱 表面贴合组成，能够防止油泄漏。这在工业上有许多 应用，如：汽车、家用电器( 比如：洗衣机) 和食品 加工业等大部分使用旋转轴的场合。扭纹影响密封件 的有效性和滞留时间，扭曲分析是一种新的量化轴表 面的方法，对很可能漏油或过早失效的表面进行检测 显得非常重要【l 2 】。 检测表面组织结构的主要作用是十分重要的， 因为它是造成密封泄漏或者使用寿命过短的主要原 因。在密封过程中，泄漏是主要的考核指标。然而， 泄漏的主要问题来源于旋转轴上的旋转痕迹，这些痕 迹能够引起泵送作用，痕迹的深度和波纹度状况能够 与密封面相连接，导致水流入或者油流失。因此，需 要控制密封唇表面的扭纹度和表面粗糙度。 粗糙度对于密封系统的密封寿命来说，是一 个关键影响参数，密封部位的表面粗糙度一般在 R a ( 0 2 0 8 ) J _ t m 、R z ( 1 0 5 0 ) p m 。R a 称为轮廓算术平 均偏差或称中心线平均值。它是轮廓上各点高度在测 量长度范围内的算术平均值，属于一维形貌参数， R z 称为最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和。而对于 密封位置表面质量来说，太高的表面粗糙度值将导致 密封唇的过早磨损和润滑油的泄漏，太低的粗糙度会 导致润滑油在密封唇边界的输送不畅而致使轴在旋转 时密封部位硬化和产生裂纹甚至表面灼烧，尤其是在 较高的周向旋转速度时( 如图1 ) 。如果在具有一定 表面粗糙度的密封表面部位形成了具有导程角的扭 纹，则在旋转过程中，润滑油就会顺着扭纹导程方向 流出，形成泄漏，因此，在密封件的密封唇位置不能 产生有导程角的扭纹存在，在测量过程中需有效反应 和评价密封部位的扭纹情况【3 5 。 蛳轴 R 叫I I d e ds I 而 麓熙22 。0 1 未- 5 - 寸2 2 旆，胙釜倍晶产州斗导持士辑啻_ 作者简介：严杰文，工程师，工作单位为广州计量检测技术研究。 院。图1 密封唇位置示意图图 S 加两岬 h i 出 图2 密封唇位置扭纹的检测 1 扭纹分析的测量方法 为解决测量密封轴件的扭纹测量问题，传统的 测量方法是用一根细线套串在轴的侧面上，然后旋转 圆轴，轴上扭纹在两个方向上有转动，轴向移动的距 离被记录下来。传统的方法主要以依靠操作员的技术 经验和知识储备的主观操作( 如图3 ) 。新的检测方 法是一种可以量化的测量方法，这种测量方法由戴姆 勒 查尔斯提出并优化( 如图4 ) 。T a l yH o b s o n 公司针 对轴类密封零件特点，在圆度仪上专门为油封部件在 加工过程形成的扭纹测试设计测试方案，开发了金刚 石测针轴向扫描测量方式以及软件分析系统。通过金 刚石测针扫描轴向表面在部件轴方面提取一系列痕迹 线路，在每一个痕迹过后，主轴通过已设定的旋转角度 进行旋转，可使用T a l y r o n d 记录新的痕迹得到轴向面的 i 维表面，这种测量方法能够去除主观判断的影响，还 可以对轴承密封质量进行数据和公差设置。 图3 扭纹的传统检测方法图 图4 扭纹测量新的检测方法 T a l y r o u n d 圆度仪配备了半径2 9 m 的金刚石探 针，可对轴类零件进行扭纹测量。测量过程需要注意 以下方面：首先，将轴件需要测量部位在圆度仪上 调心调平，选择轴向测量7 2 条引线方式，即在3 6 0 0 方 向分布7 2 条测量引线( 每5 0 采集一条引线) ，引线的 探讨 交流 R e s e a r ch & D i s cu s s i o n 2 实验样件测量及结果分析 对一实验样件l 进行扭纹测量并对测量结果分析， 被测量样件为轴件，其直径8 m m ，被密封区域圆周面 宽度约为5 m m ，依据前文所述测量过程对样件进行测 量，然后在T a l y m a p 分析软件下对测量数据进行分析， 得到扭纹测量结果和表面粗度测量结果( 如图6 ) 。 图6 样件的扭纹分析结果 由测量结果可知，表面扭纹螺纹数D G 为7 1 5 条，说明样件表面有扭纹存在，且此测量方式可行， 无需再细分测量。导程角的当结构方向从右底部到 左上部时，导程角方向表示右边( 符号+ 表示) ，当 结构方向从左底部到右上部时，导程角方向表示左 边( 符号一表示) 。此次测量的扭纹的导程角D 1 为 + 0 4 3 0 0 再对另一样件2 进行测量，其直径7 9 m m ，由测 量结果可知，其表面扭纹螺纹数D G 为0 1 5 条，说明 样件测量方式可行，无需再细分测量。扭纹的导程角 D1 为0 0 0 0 ( 如图7 ) 。 图7 样件的扭纹分析结果 从密封特性上看，样件l 具有一定的导程角，则 其密封部位在高速旋转时必然会造成油体的泄露，不 利于有效的密封件。样件2 导程角为0 ，则样件2 密封 部位的密封效果为最佳状态。 由于测量过程测针对表面信息的数据提取，再 对数据进行三维表面重构。在T a l y m a p 软件还可以评 价测量区域的表面线粗糙度评价结果( 如图8 ) 。同 时，表面的三维结果重构能够得到三维表面轮廓，评 价出面粗糙度测量值S a ( 如图9 ) 。 “航。 - Ah 一一J 。h ， L W ”“ 1 1 f w ”、J Vw 。、r ”w 1 “ ，。 图8 表面线粗糙度分析结果 乙。圜 图9 三维表面结构分析结果 由表1 可知，两个具有不同扭纹导程角的被测件 的表面粗糙度测量结果相差甚小，则说明表面粗糙度 与扭纹参数没有直接关联性。这是因为密封部位扭纹 的评价介于波纹度与轮廓度，是表面的类宏观表征。 而对于表面粗糙度则只考虑其微观面，过滤了表面形 状。因此，表面粗糙度质量指标更多的与加工方式关 联。扭纹参数的不同结果表征与加工工艺关联。由表 l 测量数据结果可知被测件密封部位表面粗糙度指标 均在R a ( 0 2 0 8 ) g m 、R z ( 1 0 - 5 0 ) g m 的范围内。说明被 测件密封部位表面质量满足密封性能指标的加 二制造 要求。 表1 样件表面参数测量结果 参数样件1样件2 R a O 2 2 9 m0 2 5 9 m 表面线粗糙度 R z 1 4 6 9 m 1 5 7 9 m S a0 5 2 u m 0 4 2 U m 表面面粗糙度 S z 5 6 2 9 m5 0 5 9 m 3 结语 基于圆度仪测量密封件密封位置导程参数的测 量过程，这种新的测量方法是通过测量系统和软件分 析系统将参数量化，准确分析密封部位导程参数以及 表面粗糙度值。新方法的测量应用，对有效防止旋转 密封件部位的油体泄露以及密封环对轴承的污染和分 析密封件的摩擦磨损提供了有效的评价参考。 参考文献 【l 】彭旭东等密封技术的现状与发展趋势 J 液 压气动与密封