汽车散热器盖寿命试验台的开发-

1、试验与研究汽车散热器盖寿命试验台的开发湖北汽车工业学院机械系邱新桥张桂英摘要本文论述了汽车散热器盖寿命试验台的组成、工作原理及主要技术参数,并介绍了散热器盖的寿命试验方法。叙词:散热器盖寿命试验台研制1引言散热器盖对散热器加水口起密封作用,这是大家所熟知的。除此之外,它还有一个重要的功能,即对散热器的保护功能,这是由散热器盖上的压力阀及真空阀实现的。当散热器内的冷却液温度发生变化时,散热器内压力也随之变化,当压力大于或等于某一值时,散热器盖上的压力阀或真空阀就会打开,使散热器内的压力保持在一定的范围内,以保护散热器免遭因内部压力的变化而引起的破坏。在散热器盖的使用过程中,其压力阀及真空阀的开闭

2、特性并不是一成不变的。随着使用时间的延长,其开闭特性可能发生改变,失去对散热器的保护功能。散热器的密封功能或保护功能的丧失,就意味着失效。因此在散热器盖新品种开发或生产过程中,对其寿命进行测试显得十分重要。2试验台组成及工作原理图1为试验台组成原理图。其中局部放大图 表明了散热器盖安装在模拟加水口座(以下简称加水口座上。试验台一次最多能同时对5个型号相同、参数基本相似的散热器盖样品进行试验,图中只画出2个。若需要对不同型号的样品进行试验,则更换加水口座即可。散热器盖寿命试验,是在加水口座中提供具有一定温度和压力的液体,使其按一定的规律变化,模拟散热器盖实际工作环境及工作过程,以测出其有效的工作

3、时间。试验台主要由温度控制部分、压力控制部分、液位控制部分及循环部分组成,见图1。温度控制部分主要由加热装置、冷却装置和测温装置组成。温度信号从测温装置的温度传感器1或温度传感器2获取。当循环泵工作时,温度信号取自于传感器2,当循环泵停止时,温度信号取自于传感器1。所获取的温度信号被送至FX2型程控器PC的温度模块,程控器PC将其转化为数字信号后送至数码管显示,并根据温度的高低及变化情况发出相应的控制信号。当温度偏低时,启动加热装置加热,使温度升高,当温度偏高时则启动冷却装置降温。冷却装置是靠降温泵将压力容器外的冷却液通过冷却回路进入压力容器内循环,将压力容器内的热量携带出来,达到降温的目的。

4、各执行元件的动作开关由程控器PC完成。压力控制部分主要由减压阀Q、电气比例阀D、压力传感器P、电磁阀F1及安全阀等组成。气压源可以从3个不同的通道进入压力容器,具体通道由电磁阀的开关状态决定。F11、F12、F133个电磁阀在同一时刻只能是1个打开、2个关闭。设计3个通道的目的是为了实现不同方式的压力控制及不同压力快速切换,以满足试验对压力的不同控制方式及快速自动切换的要求。有2组压力传感器,一组装在气路上,即P11、P12、P13;另一组装在靠近加水口座的液体回路上,即P21、P22等。这两组传感器的测量结果稍有差别,这是由循环泵压力以及管路压差引起的,测量时以P2的读数为准。但是,当电磁阀

5、F2、F3关闭时,P2读数即为0,此时可以通过P1预调各通道压力。循环部分主要由循环泵等器件组成,其作用是使加水口内的液体保持均衡的温度。循环泵将压力容器内的循环液体经过电磁阀F3送入加水口座内。循环液从加水口座流出有2个出口,当循环回路压力增大使散热器盖上的压力阀打开时,循环液分别是从出口1和出口2两个出口流出的。从出口1流出的液体经过电磁阀F2回流到压力容器内,从出口2流出的液体流到补液装置的储液箱中。当循环回路的压力小于散热器盖压力阀的开启压力时,压力阀呈关闭状态,循环液只能从加水口座的出口1回流到压力容器中。当同时进行多个散热器盖样品试验时,尽管型号相同,但压力阀的开启压力会有所差异,

6、这时可调节节流阀J,使P21、P22的压力值有所不同,以保证各试验样品的压力阀同时打开或同时关闭。液位控制部分的作用是保证压力容器内的循环液82汽车研究与开发试验与研究体具有一定的液面高度。它由液位监测装置和补液装置组成。当散热器盖上的压力阀开启时,压力容器内的部分液体会通过压力阀泄漏到补液装置储液箱中,压力容器内的液体会随之减少,液面会随之降低。当液面降至一定的高度时,液位监测装置发出信号,启动补液泵工作,使液面高度恢复到正常状态。液位监测装置由金属浮筒、浮筒导管和电磁感应开关组成。当液面发生变化时,金属浮筒的高度随之变化,电磁感应开关监测出金属浮筒的正常位置和极限位置,并将相应信号传给试验

7、台控制系统。需要说明的是,这里不能使用压力式液位传感器,因为压力容器内的压力本身是变化的。 图1试验台组成原理图3散热器盖寿命试验3.1压力阀开启寿命试验在寿命试验过程中,应定期测量压力阀及真空阀的开启压力,并与正常值比较,看其变化是否超过允许误差值。若其中之一超过允许误差值,则视为失效。本试验台可直接测量压力阀的开启压力,而真空阀的开启压力则要用其它设备测量,在此论述从略。每次只能测量1个工位上的压力阀的开启压力。测量时,为了使读数更准确,各泵应停止工作。若测量第一工位上的压力阀的开启压力,则相应的液体回路上的电磁阀F 21、F 31打开,其它液体回路电磁阀关闭。压力由气源供应,气源可从第2

8、路或第3路进入压力容器。若从第2路进入,则电磁阀F 12打开,F 11、F 13关闭。从小到大调节第2路上的压力阀Q 2,观察第1工位上加水口座右边的透明视管,看是否有液体流出,当有液体流出时,则表明压力阀打开,此时相应的压力表P 21的读数即为被测压力阀的开921999年第3期试验与研究启压力。 对于同型号同参数的压力阀样品,可在不同的工位上同时进行压力阀开启寿命试验。试验时,温度按要求设定,由温度控制部分保证试验温度。循环部分回路上相应工位的电磁阀F 2、F 3应打开。压力控制部分,第1路气源关闭,即电磁阀F 11关闭,F 12、F 13交替打开,加压曲线如图2所示,图中p 为压力阀开启压

9、力。调整Q 2、Q 3,将第2路和第3路气源的压力分别调整到被测压力阀的正常开启压力的90%和110%的压力值,即0.9p 和1.1p 。调整压力时,以压力表P 2的读数为准。图2中压力波形是通过控制电磁阀F 12、F 13的开、关实现的,当F 12打开、F 13关闭时,呈低压波形,压力为0.9p ,当F 12关闭、F 13打开时,呈高压波形,压力为1.1p 。电磁阀开、关的切换、开关计数及时间控制是由程控器PC 实现的。 图2压力阀开启试验加压曲线在试验过程中,因为压力阀经常呈开启状态,有部分液体会通过压力阀流出压力容器,容器内液面会随之降低。当压力容器内液面降低到一定值时,液面监测装置将自

10、动给补液装置发出信号,启动补液泵工作,使压力容器内液面恢复正常。3.2老化试验散热器盖在使用过程中,由于温度和压力的作用,部分零件会老化,散热器盖上的压力阀和真空阀的开启性能参数会发生变化,导致失效。老化试验是模拟散热器盖的实际工作环境,让散热器盖承受一定的压力和温度,且压力和温度按一定的规律变化,以测试出散热器盖压力阀和真空阀在老化失效前的工作寿命,以h (小时为单位。老化试验加温曲线如图3上半部分所示。试验时,温度周期变化是由温度控制部分自动实现的,24h 为一个试验周期。循环部分保证加水口座的温度与压力容器的温度基本一致。老化试验时,相同型号的试验样品可在几个工位上同时进行试验。图3老化

11、试验加温加压曲线老化试验加压曲线如图3下半部分所示,图中p 为压力阀开启压力。从图中可以看出,压力的变化与温度的变化同步进行,压力变化曲线也是由压力控制部分自动实现的。试验时,气路上电磁阀F 12、F 13关闭,F 11打开,即由第1路气源提供所需的压力。第1路气源的压力调节是由电气比例阀D 1完成的。程控器PC 根据压力波形图,通过D A 转换模块向电气比例阀发出模拟量控制信号,使某一时刻的试验压力与加压曲线所要求的压力一致。在老化试验过程中,每试验完一个周期,应对试验样品的压力阀及真空阀的开启参数进行测量,若开启参数超出正常范围,则表明失效,该试验样品终止试验。4试验台主要技术参数压力测控范围:00.4M Pa ,精度1.5级温度测量范围:25105,精度&#