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轨道交通用活塞压缩机阀片密封性能试验

   1、引言
 
  基于一款广泛应用于轨道车辆的活塞压缩机(以下简称该型号),低、高压阀组件是其执行一级和二级压缩的重要部件,在吸气和排气两个过程中,阀片与阀座的密封性会直接影响到压缩空气的容积效率。而目前我司还没有直接测定阀片簧密封性能的试验台,只有在组装完毕后,对整机进行1min泄漏试验(75kPa),间接地对其密封性进行判定。此试验必须设定其他关联组件都处在理想密封状态,一旦出现整机泄漏测试不合格,对诸多泄漏因素需逐一排查,过程繁琐。因此,就有必要设计一个空压机阀片密封性能试验台,模拟空压机压缩空气时,吸入侧和排出侧的压力环境,对其进行一定时间的密封保压,以测定其密封性能。
 
  2、低、高压阀组件的基本组成及工作原理
 
  2.1 基本组成该型号活塞压缩机的低压阀组件结构示意图如图1所示;高压阀组件结构示意图如图2所示。

轨道交通用活塞压缩机阀片密封性能试验
 
  2.2 工作原理
 
  该型号活塞压缩机的低、高压阀组件在执行一级和二级压缩空气时的工作原理如图3所示。
轨道交通用活塞压缩机阀片密封性能试验
 
  当活塞向下运动时,气压减小,吸气阀打开,排气阀关闭,进行吸气;当活塞向上运动时,气压增大,吸气阀关闭,排气阀打开,进行排气。由于排气阀口比吸气阀口小,气压逐步增加,高压气缸容积比低压气缸小,形成整体气体压缩效应。其中,低、高压阀组件的安装通过双头螺柱和定位销定位,阀片的运动由保持板控制行程。
 
  3、阀片密封试验台的总体方案设计
 
  3.1 设计原理
 
  已知该型号活塞空压机一级压缩和二级压缩时的压力范围分别为195~225kPa和885kPa以上,
 
  因此以压缩空气为检测介质,通过向线性密封的压壳主腔内充入规定压力的气体(压力调整范围设定为1.0~9.0bar),模拟空压机压缩空气时吸入侧和排出侧的压力环境,对其进行1min的密封保压。通过一台差压检漏仪来对阀片的密封性能进行测试,若检测合格则亮绿灯,夹具自动解除压封;如检测不合格,设备红色灯光及声音报警,并配备专用废料箱。
 
  3.2 试验台的基本组成
 
  该型号活塞压缩机阀片密封性能试验台的总体方案设计,主要由机体机架、气动系统、检测系统、检测夹具和控制系统组成。设备整体机架全部采用铝型材搭建而成,防止设备长期受力变形后影响自身精度;底部安装4套可调地脚,以便调整设备的水平;工作台面采用20mm的金属板制作,表面进行电镀处理。检测夹具可模拟空压机低、高压阀组件的安装情况,采用双头螺柱和定位销进行定位,夹紧装置进行夹紧。设备电气控制系统采用PLC单元控制,将所有信息集中显示,并能够将每次检测后的数据进行存储,设备配置有触摸屏,能导出EXCEL格式的检测记录文件。试验台的外形结构示意图如图4所示。
轨道交通用活塞压缩机阀片密封性能试验
 
 

轨道交通用活塞压缩机阀片密封性能试验
 
 
 
  3.3 试验台的工作原理
 
  由于工件质量较轻,符合人工搬运条件,采用人工上下料,放入夹具装卸工位,通过双手绿色按钮方式进行启动,由气动滑台将工件拉入检测工位,采用气液增压缸密封工件(所有需要密封的点都必须经过加工,并且去毛刺以保证整个装置的气密性),每个封堵缸都设有信号开关,保证只有当所有气缸动作到位后,设备才进行充气检测。
 
  检测系统采用进口检漏仪为核心单元进行测试,采用差压对比检测原理,通过测量被测工件内容积的压力变化来进行测试。设备程序要考虑防止不合格品的流出,在不合格品发生时,指示灯闪烁报警并发出蜂鸣声,夹具锁止;必须通过手动按下红色复位按钮后才能释放夹具;当确认为不合格品,必须放入设备左侧的红色废料箱内,否则设备无法进入下一轮检测,工作流程原理图如图5所示。测试过程分为4个阶段:充气阶段寅平衡阶段寅测量阶段寅排气阶段,压力调整范围设定为1.0~9.0 bar,预计各阶段的时间节点如表1所示,单件检测时间设定为1min。以上时间只是初步预计时间,具体时间需要根据具体产品的检测腔体容积等情况调整。
轨道交通用活塞压缩机阀片密封性能试验
 
  4、结语
 
  该阀片密封性能试验台是针对特定型号的二级活塞压缩机所做的总体方案方案设计:主要由机体机架、气动系统、检测系统、检测夹具和控制系统等组成,设定参数压力调整范围1.0~9.0 bar,能够模拟空压机压缩空气时吸入侧和排出侧的压力环境,对其进行1min的密封保压,通过测定的压力差值对阀片的密封性能进行测定和分析。除了用于新产品制造和售后故障检修,也可以通过对此试验台进行控制程序变更,升级为测试验证阀片性能及有效动作次数寿命的耐久试验台,对单阀的疲劳寿命进行研究。
 
  参考文献
  [1] 活塞式压缩机设计编写组.活塞式压缩机设计[M].北京:机械工业出版社,1974.
  [2] 谭良.活塞式压缩机气阀运动分析及性能优化[D].大连:大连交通大学,2015.
  [3] 吕红旗,清华大学压缩机工程研究中心.压缩机设计生产新工艺新技术与安装调试及质量检测标准规范实用手册[M].北京:北方工业出版社,2011.
  [4] 张靖.检测技术与系统设计[M].北京:中国电力出版社,2002.
  [5] 李树发.压缩机气阀泄漏及密封治理[J].润滑与密封,1994,(1 ):71.
 

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