變速箱總成的密封性要求及檢測方法

魏子云

摘 要：首先介紹了氣體泄漏量的檢測方法及其檢測原理，通過理論推理及計算獲取到泄漏量的計算公式，計算出變速器氣密檢測時其泄漏量的大小、差壓的數值等。以發生滲油的某變速器總成為例，驗證了變速器內腔壓力與充氣時間是決定氣密試驗參數的重要數據，并且通過反復試驗驗證得到了新的氣密試驗參數及各參數的合理性，新的氣密參數大大降低了變速器總成發生滲油、漏油的概率。

關鍵詞：泄漏量;差壓式檢漏法;氣體密封性

1 引言

密封性又稱氣密性、泄漏率，是影響產品質量的重要因素之一。隨著科學技術的進步，人們對密封產品的質量及性能要求也隨之提高，因此對于密封產品的檢測手段要求也越來越嚴格。對于變速器來說，氣密性的好壞可直接影響變速器總成的質量，因此在其生產過程中，具有嚴格的密封要求，以保證其氣密性。當前國內外對汽車系統氣密性的檢測，主要是采用氣體作為檢測介質，以氣體壓力變化為基本原理進行測量。因此，差壓式氣密檢測技術作為一種適用性較廣的檢測方法被越來越多的應用到生產及檢測現場，對此檢測方法的深入研究具有重要意義。

2 差壓式氣密泄漏檢測方法

2.1 差壓式檢漏法

差壓式檢漏方法是將壓縮氣體同時充入被測零件與標準容腔內，保持一定時間，通過壓力傳感器檢測壓力的變化，將這種變化與標準樣件（密封性完好）在同樣工況條件下的壓力值進行比較，以判斷被測物是否存在泄漏。通過檢漏儀器根據壓力的變化定量地檢測出被測物的氣密性檢測是否合格。該方法測試效率高，不受主觀因素影響，而且測試后不需要對工件進行處理。因具有可執行性好、更易辨別密封性、不損傷污染工件、測試過程易于實現自動化等優點，實際生產中已得到普遍的應用[1]。

2.2 差壓檢漏法的檢測原理

壓差檢漏法的整個工作過程包括四個階段：充氣階段、穩壓平衡階段、檢測階段、排氣階段。充氣階段：通過調壓閥設定系統測試壓力為P，測試氣體充滿檢漏儀內部氣路、被測物與基準容腔內，充氣階段時間的具體長短需依據檢測工況進行相應調整。穩壓平衡階段：被測物與基準容腔形成了兩個獨立的密閉空間。平衡閥關閉后需經一段時間，壓力穩定后才能進行精確檢測。檢測階段：該過程目的是檢測差壓傳感器輸出，由于泄漏產生的壓降在測試壓力附近與時間近似成比例，故可測量出一定時間內壓差的變化值，從而判斷被測物是否泄漏。排氣階段：檢測完成后，兩個容器內氣體通過排氣閥排出，完成一個檢測周期[2]。

3 氣體泄漏量計算

3.1 氣體泄漏量的計算

實際生產應用中，需要將壓差檢測儀測得的差壓轉化為泄漏量值，以判斷被測物泄漏情況，因此，需要計算待測件的氣體泄漏量。根據理想氣體狀態方程PV=nRT，容器內氣體的壓強會因氣體的泄漏而降低，假設檢測充入氣體壓強為p0，環境溫度不變的前提下，基準容腔內無泄漏，而待測件存在泄漏現象;現設定檢測儀初始充入壓力值為p0，待測件容積為V0，待測件產生泄漏，一段時間t后，氣體體積增加到V0+△v，壓力下降為p0-△p，根據氣體狀態方程可得[3]：

3.2 泄漏量與時間的關系

測試氣體充入時，氣體與管壁及容腔內部發生摩擦，氣體分子間也有摩擦導致大量熱量產生，氣體溫度升高，壓力升高。測試壓力較高時，充氣過程產生的壓縮熱越多，充入氣體的溫度變化越大，不確定因素對檢測結果的影響越明顯[2]。

平衡和檢測時間參數與被測物的體積、泄漏大小有關，適合的檢測參數才能確保檢測結果的穩定性與可靠性。為了保證差壓在最佳測量范圍，降低充氣過程、平衡過程氣體動力學及熱力學的變化，需等待氣體穩定后方可進行測量，檢測時長不能太短;為滿足實際生產要求，提高生產效率，測試周期又要盡可能縮短，因此，制定合理的檢測參數非常有必要。

4 某變速器總成氣密檢測參數的確定

4.1 某變速器總成的泄漏量計算

目前變速器總成氣密性檢測的方法有很多，有水檢法、肥皂液涂抹法、氣密探測法等，用氣體泄漏檢測法檢測變速器總成泄漏情況是目前最佳方法，變速器生產行業普遍使用這個方法。實際生產變速器總成氣密檢測時主要參數指標包括：充氣壓力、充氣時間、保壓時間、測試時間以及允許泄漏量。變速器總成的氣密參數設計之初會依據經驗先鎖定一版數據，實際生產后最終仍以試驗方法決定最終的參數值。

現以某款電動車變速器總成為例，介紹其氣密檢測參數的制定過程及并驗證參數的合理性。電動車變速器總成體積較小、質量較輕、內部零件數量偏少，一般其氣密檢測標準為：總成輸入壓力0-50kpa，泄漏率在30-50cc/min。本文中所述的變速器總成體積Ve為6.606L，氣密檢測參數初步定為：充氣壓力25kPa，充氣時間5s，氣壓平衡+檢測時間20s，測試過程中，壓降≤16Pa，泄漏量約為20 cc/min。在變速器總成開發階段使用該氣密檢測參數檢測泄漏量符合技術要求，同時采用水密檢測復檢，未發現產生氣泡，但是在臺架試驗過程中發現變速器總成存在滲油現象。為解決滲油問題，需提高氣密出廠檢測規范要求，將泄漏量要求由20cc/min提高至10cc/min，同時對其他氣密檢測指標逐一驗證合理性。

對滲油變速器總成進行反復氣密檢測，當測試壓力為25kpa時，壓降實測：13-14pa（泄漏量≈18cc/min），當把測試壓力提高后，壓降與泄漏量變化很大，測試壓力為35kpa時，壓降實測：22-23pa（泄漏量≈28cc/ min）。對比測試結果，并結合變速器腔體工作壓力，以及生產節拍要求，將測試壓力鎖定為35kpa。

充氣壓力不變，將充氣時間由5s改為10-15s，避免充氣時間過短造成腔內氣壓未達到指定壓力，通過測試發現同一變速器總成測得的泄漏量值差異很大;充氣時間為13s時，泄漏量值變化非常小，故最終鎖定充氣時間為13s。

采用充氣壓力35kPa、充氣時間13s的參數，變更平衡+檢測時間，發現泄漏量變化并不明顯，故認為目前的20s檢測要求較為合理。

綜上，最終鎖定氣密檢測參數為：充氣壓力35kPa，充氣時間13s;氣壓平衡時間10s，檢測時間10s;測試過程中泄漏量 < 10cc/Min。

根據2-1公式計算，得出對應的壓降△p：

10=6606*△p*60/（1.1013*105*10）

計算得出壓降（差壓）△p=27.8Pa，四舍五入后，壓降最終鎖定為28pa。

針對新氣密參數的合理性的檢測通過如下措施進行反復驗證：校驗臺加載運轉2小時 ，靜止24小時，觀察無滲油;水密檢測，觀察無氣泡。

4.2 小結

通過反復試驗驗證過程可以看出，充氣時間、檢測時間與變速器內腔壓力是影響氣密結果的主要因素。通過調整充氣壓力，加強了總成氣密檢測的敏感性;通過調整充氣時間，增長了腔內氣體平衡時間，以降低氣密檢測的不確定性;通過調整測試時間，提高氣密檢測的準確性，新的氣密參數大大降低了變速器總成發生滲油、漏油的概率。

5 總結

文章首先介紹了氣體泄漏量的檢測方法及其檢測原理，然后通過理論推理及計算獲取到泄漏量的計算公式，從而計算出變速器做氣密檢測時其泄漏量的大小、差壓的數值等。然后以發生滲油的某變速器總成為例，驗證了變速器內腔壓力與充氣時間、檢測時間是決定氣密試驗參數的重要數據，并且通過反復試驗驗證得到了新的氣密試驗參數及各參數的合理性。新的氣密參數大大降低了變速器總成發生滲油、漏油的概率。

參考文獻：

[1]周虎軍.汽車燃油系統的氣密性和通氣性檢測，畢業論文，2004.

[2]曾成洲.基于壓差原理的泄漏檢測方法研究及系統開發，畢業論文，2012.

[3]劉春，王興.一種典型檢測儀的氣密性檢測原理[J]。液壓與氣動，2008（12）：20-23.