汽車(chē)散熱器蓋壽命試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)-

1、試驗(yàn)與研究汽車(chē)散熱器蓋壽命試驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院機(jī)械系邱新橋張桂英摘要本文論述了汽車(chē)散熱器蓋壽命試驗(yàn)臺(tái)的組成、工作原理及主要技術(shù)參數(shù),并介紹了散熱器蓋的壽命試驗(yàn)方法。敘詞:散熱器蓋壽命試驗(yàn)臺(tái)研制1引言散熱器蓋對(duì)散熱器加水口起密封作用,這是大家所熟知的。除此之外,它還有一個(gè)重要的功能,即對(duì)散熱器的保護(hù)功能,這是由散熱器蓋上的壓力閥及真空閥實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)散熱器內(nèi)的冷卻液溫度發(fā)生變化時(shí),散熱器內(nèi)壓力也隨之變化,當(dāng)壓力大于或等于某一值時(shí),散熱器蓋上的壓力閥或真空閥就會(huì)打開(kāi),使散熱器內(nèi)的壓力保持在一定的范圍內(nèi),以保護(hù)散熱器免遭因內(nèi)部壓力的變化而引起的破壞。在散熱器蓋的使用過(guò)程中,其壓力閥及真空閥的開(kāi)閉

2、特性并不是一成不變的。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng),其開(kāi)閉特性可能發(fā)生改變,失去對(duì)散熱器的保護(hù)功能。散熱器的密封功能或保護(hù)功能的喪失,就意味著失效。因此在散熱器蓋新品種開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)其壽命進(jìn)行測(cè)試顯得十分重要。2試驗(yàn)臺(tái)組成及工作原理圖1為試驗(yàn)臺(tái)組成原理圖。其中局部放大圖 表明了散熱器蓋安裝在模擬加水口座(以下簡(jiǎn)稱(chēng)加水口座上。試驗(yàn)臺(tái)一次最多能同時(shí)對(duì)5個(gè)型號(hào)相同、參數(shù)基本相似的散熱器蓋樣品進(jìn)行試驗(yàn),圖中只畫(huà)出2個(gè)。若需要對(duì)不同型號(hào)的樣品進(jìn)行試驗(yàn),則更換加水口座即可。散熱器蓋壽命試驗(yàn),是在加水口座中提供具有一定溫度和壓力的液體,使其按一定的規(guī)律變化,模擬散熱器蓋實(shí)際工作環(huán)境及工作過(guò)程,以測(cè)出其有效的工作

3、時(shí)間。試驗(yàn)臺(tái)主要由溫度控制部分、壓力控制部分、液位控制部分及循環(huán)部分組成,見(jiàn)圖1。溫度控制部分主要由加熱裝置、冷卻裝置和測(cè)溫裝置組成。溫度信號(hào)從測(cè)溫裝置的溫度傳感器1或溫度傳感器2獲取。當(dāng)循環(huán)泵工作時(shí),溫度信號(hào)取自于傳感器2,當(dāng)循環(huán)泵停止時(shí),溫度信號(hào)取自于傳感器1。所獲取的溫度信號(hào)被送至FX2型程控器PC的溫度模塊,程控器PC將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后送至數(shù)碼管顯示,并根據(jù)溫度的高低及變化情況發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。當(dāng)溫度偏低時(shí),啟動(dòng)加熱裝置加熱,使溫度升高,當(dāng)溫度偏高時(shí)則啟動(dòng)冷卻裝置降溫。冷卻裝置是靠降溫泵將壓力容器外的冷卻液通過(guò)冷卻回路進(jìn)入壓力容器內(nèi)循環(huán),將壓力容器內(nèi)的熱量攜帶出來(lái),達(dá)到降溫的目的。

4、各執(zhí)行元件的動(dòng)作開(kāi)關(guān)由程控器PC完成。壓力控制部分主要由減壓閥Q、電氣比例閥D、壓力傳感器P、電磁閥F1及安全閥等組成。氣壓源可以從3個(gè)不同的通道進(jìn)入壓力容器,具體通道由電磁閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)決定。F11、F12、F133個(gè)電磁閥在同一時(shí)刻只能是1個(gè)打開(kāi)、2個(gè)關(guān)閉。設(shè)計(jì)3個(gè)通道的目的是為了實(shí)現(xiàn)不同方式的壓力控制及不同壓力快速切換,以滿(mǎn)足試驗(yàn)對(duì)壓力的不同控制方式及快速自動(dòng)切換的要求。有2組壓力傳感器,一組裝在氣路上,即P11、P12、P13;另一組裝在靠近加水口座的液體回路上,即P21、P22等。這兩組傳感器的測(cè)量結(jié)果稍有差別,這是由循環(huán)泵壓力以及管路壓差引起的,測(cè)量時(shí)以P2的讀數(shù)為準(zhǔn)。但是,當(dāng)電磁閥

5、F2、F3關(guān)閉時(shí),P2讀數(shù)即為0,此時(shí)可以通過(guò)P1預(yù)調(diào)各通道壓力。循環(huán)部分主要由循環(huán)泵等器件組成,其作用是使加水口內(nèi)的液體保持均衡的溫度。循環(huán)泵將壓力容器內(nèi)的循環(huán)液體經(jīng)過(guò)電磁閥F3送入加水口座內(nèi)。循環(huán)液從加水口座流出有2個(gè)出口,當(dāng)循環(huán)回路壓力增大使散熱器蓋上的壓力閥打開(kāi)時(shí),循環(huán)液分別是從出口1和出口2兩個(gè)出口流出的。從出口1流出的液體經(jīng)過(guò)電磁閥F2回流到壓力容器內(nèi),從出口2流出的液體流到補(bǔ)液裝置的儲(chǔ)液箱中。當(dāng)循環(huán)回路的壓力小于散熱器蓋壓力閥的開(kāi)啟壓力時(shí),壓力閥呈關(guān)閉狀態(tài),循環(huán)液只能從加水口座的出口1回流到壓力容器中。當(dāng)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)散熱器蓋樣品試驗(yàn)時(shí),盡管型號(hào)相同,但壓力閥的開(kāi)啟壓力會(huì)有所差異,

6、這時(shí)可調(diào)節(jié)節(jié)流閥J,使P21、P22的壓力值有所不同,以保證各試驗(yàn)樣品的壓力閥同時(shí)打開(kāi)或同時(shí)關(guān)閉。液位控制部分的作用是保證壓力容器內(nèi)的循環(huán)液82汽車(chē)研究與開(kāi)發(fā)試驗(yàn)與研究體具有一定的液面高度。它由液位監(jiān)測(cè)裝置和補(bǔ)液裝置組成。當(dāng)散熱器蓋上的壓力閥開(kāi)啟時(shí),壓力容器內(nèi)的部分液體會(huì)通過(guò)壓力閥泄漏到補(bǔ)液裝置儲(chǔ)液箱中,壓力容器內(nèi)的液體會(huì)隨之減少,液面會(huì)隨之降低。當(dāng)液面降至一定的高度時(shí),液位監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出信號(hào),啟動(dòng)補(bǔ)液泵工作,使液面高度恢復(fù)到正常狀態(tài)。液位監(jiān)測(cè)裝置由金屬浮筒、浮筒導(dǎo)管和電磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)組成。當(dāng)液面發(fā)生變化時(shí),金屬浮筒的高度隨之變化,電磁感應(yīng)開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)出金屬浮筒的正常位置和極限位置,并將相應(yīng)信號(hào)傳給試驗(yàn)

7、臺(tái)控制系統(tǒng)。需要說(shuō)明的是,這里不能使用壓力式液位傳感器,因?yàn)閴毫θ萜鲀?nèi)的壓力本身是變化的。 圖1試驗(yàn)臺(tái)組成原理圖3散熱器蓋壽命試驗(yàn)3.1壓力閥開(kāi)啟壽命試驗(yàn)在壽命試驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)定期測(cè)量壓力閥及真空閥的開(kāi)啟壓力,并與正常值比較,看其變化是否超過(guò)允許誤差值。若其中之一超過(guò)允許誤差值,則視為失效。本試驗(yàn)臺(tái)可直接測(cè)量壓力閥的開(kāi)啟壓力,而真空閥的開(kāi)啟壓力則要用其它設(shè)備測(cè)量,在此論述從略。每次只能測(cè)量1個(gè)工位上的壓力閥的開(kāi)啟壓力。測(cè)量時(shí),為了使讀數(shù)更準(zhǔn)確,各泵應(yīng)停止工作。若測(cè)量第一工位上的壓力閥的開(kāi)啟壓力,則相應(yīng)的液體回路上的電磁閥F 21、F 31打開(kāi),其它液體回路電磁閥關(guān)閉。壓力由氣源供應(yīng),氣源可從第2

8、路或第3路進(jìn)入壓力容器。若從第2路進(jìn)入,則電磁閥F 12打開(kāi),F 11、F 13關(guān)閉。從小到大調(diào)節(jié)第2路上的壓力閥Q 2,觀察第1工位上加水口座右邊的透明視管,看是否有液體流出,當(dāng)有液體流出時(shí),則表明壓力閥打開(kāi),此時(shí)相應(yīng)的壓力表P 21的讀數(shù)即為被測(cè)壓力閥的開(kāi)921999年第3期試驗(yàn)與研究啟壓力。 對(duì)于同型號(hào)同參數(shù)的壓力閥樣品,可在不同的工位上同時(shí)進(jìn)行壓力閥開(kāi)啟壽命試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí),溫度按要求設(shè)定,由溫度控制部分保證試驗(yàn)溫度。循環(huán)部分回路上相應(yīng)工位的電磁閥F 2、F 3應(yīng)打開(kāi)。壓力控制部分,第1路氣源關(guān)閉,即電磁閥F 11關(guān)閉,F 12、F 13交替打開(kāi),加壓曲線如圖2所示,圖中p 為壓力閥開(kāi)啟壓

9、力。調(diào)整Q 2、Q 3,將第2路和第3路氣源的壓力分別調(diào)整到被測(cè)壓力閥的正常開(kāi)啟壓力的90%和110%的壓力值,即0.9p 和1.1p 。調(diào)整壓力時(shí),以壓力表P 2的讀數(shù)為準(zhǔn)。圖2中壓力波形是通過(guò)控制電磁閥F 12、F 13的開(kāi)、關(guān)實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)F 12打開(kāi)、F 13關(guān)閉時(shí),呈低壓波形,壓力為0.9p ,當(dāng)F 12關(guān)閉、F 13打開(kāi)時(shí),呈高壓波形,壓力為1.1p 。電磁閥開(kāi)、關(guān)的切換、開(kāi)關(guān)計(jì)數(shù)及時(shí)間控制是由程控器PC 實(shí)現(xiàn)的。 圖2壓力閥開(kāi)啟試驗(yàn)加壓曲線在試驗(yàn)過(guò)程中,因?yàn)閴毫﹂y經(jīng)常呈開(kāi)啟狀態(tài),有部分液體會(huì)通過(guò)壓力閥流出壓力容器,容器內(nèi)液面會(huì)隨之降低。當(dāng)壓力容器內(nèi)液面降低到一定值時(shí),液面監(jiān)測(cè)裝置將自

10、動(dòng)給補(bǔ)液裝置發(fā)出信號(hào),啟動(dòng)補(bǔ)液泵工作,使壓力容器內(nèi)液面恢復(fù)正常。3.2老化試驗(yàn)散熱器蓋在使用過(guò)程中,由于溫度和壓力的作用,部分零件會(huì)老化,散熱器蓋上的壓力閥和真空閥的開(kāi)啟性能參數(shù)會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致失效。老化試驗(yàn)是模擬散熱器蓋的實(shí)際工作環(huán)境,讓散熱器蓋承受一定的壓力和溫度,且壓力和溫度按一定的規(guī)律變化,以測(cè)試出散熱器蓋壓力閥和真空閥在老化失效前的工作壽命,以h (小時(shí)為單位。老化試驗(yàn)加溫曲線如圖3上半部分所示。試驗(yàn)時(shí),溫度周期變化是由溫度控制部分自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,24h 為一個(gè)試驗(yàn)周期。循環(huán)部分保證加水口座的溫度與壓力容器的溫度基本一致。老化試驗(yàn)時(shí),相同型號(hào)的試驗(yàn)樣品可在幾個(gè)工位上同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。圖3老化

11、試驗(yàn)加溫加壓曲線老化試驗(yàn)加壓曲線如圖3下半部分所示,圖中p 為壓力閥開(kāi)啟壓力。從圖中可以看出,壓力的變化與溫度的變化同步進(jìn)行,壓力變化曲線也是由壓力控制部分自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。試驗(yàn)時(shí),氣路上電磁閥F 12、F 13關(guān)閉,F 11打開(kāi),即由第1路氣源提供所需的壓力。第1路氣源的壓力調(diào)節(jié)是由電氣比例閥D 1完成的。程控器PC 根據(jù)壓力波形圖,通過(guò)D A 轉(zhuǎn)換模塊向電氣比例閥發(fā)出模擬量控制信號(hào),使某一時(shí)刻的試驗(yàn)壓力與加壓曲線所要求的壓力一致。在老化試驗(yàn)過(guò)程中,每試驗(yàn)完一個(gè)周期,應(yīng)對(duì)試驗(yàn)樣品的壓力閥及真空閥的開(kāi)啟參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,若開(kāi)啟參數(shù)超出正常范圍,則表明失效,該試驗(yàn)樣品終止試驗(yàn)。4試驗(yàn)臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)壓力測(cè)控范圍:00.4M Pa ,精度1.5級(jí)溫度測(cè)量范圍:25105,精度&#