一种橡胶密封圈的剩余寿命评估方法技术

本发明专利技术涉及一种橡胶密封圈的剩余寿命评估方法，待评估对象为装配在已贮存一定年限的弹药等武器装备上的且已产生一定压缩永久变形的橡胶密封圈，待评估对象的原始径向截面高度已知，利用橡胶密封圈在加速老化试验过程中产生的压缩永久变形变化规律，外推其在贮存温度下的压缩永久变形变化规律，进而以失效临界值为判据，评估旧橡胶密封圈的剩余寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及已在弹药等武器装备上装配并贮存一定年限后的橡胶密封圈，具体涉及针对该种类型橡胶密封圈的剩余寿命评估方法。
技术介绍
橡胶密封圈由于具有良好的密封特性，在弹药等武器装备密封结构中得到了广泛的应用，其结构密封性能的好坏直接影响弹药的寿命和工作可靠性。常用作橡胶密封圈的材料有硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶以及天然橡胶等，这些材料在环境的长期作用下会发生缓慢的物理化学性能和机械性能退化，致使橡胶密封圈失去密封能力，是限制弹药寿命的关键薄弱环节之一。目前，国内外关于橡胶密封圈的寿命评估方法主要为动力学曲线直线化法，该方法依据橡胶密封圈在不同加速老化温度下性能参数P的试验数据(如压缩永久变形或压缩应力松弛)，可以建立不同温度下橡胶密封圈的性能P和时间τ之间的关系，并得到其老化速度常数K与温度T之间的计算方程。通过对这个方程进行外推，可以计算出橡胶密封圈在贮存温度下的老化速度常数。如果确定了橡胶密封圈在时效时对应的性能参数量值，就可以计算出橡胶密封圈的寿命。这种方法只能用于评估新橡胶密封圈的寿命，因此对于已装配到弹上并随弹贮存一段时间后的橡胶密封圈的剩余寿命的评估，需首先利用与弹上橡胶密封圈相同牌号和尺寸的新橡胶密封圈开展加速试验。由于新旧橡胶密封圈之间的材料组分和尺寸会存在一定程度的差异，这必然会导致试验所得新橡胶密封圈的性能变化规律与弹上橡胶密封圈的实际性能变化规律的差异，影响橡胶密封圈的寿命评估精确度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种针对已装配在弹药等武器装备上并贮存一定年限的橡胶密封圈的剩余寿命评估方法。直接利用弹上拆解下的橡胶密封圈，通过开展加速试验并对试验数据进行处理和计算，可较真实、快速的获得已贮存一定年限的橡胶密封圈的剩余寿命。方法原理如下：以压缩永久变形ε作为橡胶密封圈的性能参数，假设橡胶密封圈已随弹贮存了τ0时间，则其受压方向的压缩永久变形ετ为： ϵ τ = D 0 - D 2 D 0 - D 1 - - - [ 1 ] ]]>式中，D0为橡胶密封圈受压方向原始截面高度；D1为橡胶密封圈在弹上的实际压缩高度；D2为拆解下的橡胶密封圈受压方向截面回弹高度。利用拆解出的该橡胶密封圈进一步开展加速老化试验，则橡胶密封圈在加速老化试验过程中，某一检测周期的总压缩永久变形ε为： ϵ = D 0 - D 2 ′ D 0 - D 1 - - - [ 2 ] ]]>式中，D′2为橡胶密封圈在加速老化试验过程中某一检测周期的受压方向截面回弹高度。总压缩永久变形包括随弹贮存τ0时间后已产生的压缩永久变形ετ和在加速老化试验过程中产生的压缩永久变形ε’。即:ε＝ετ+ε’ [3]经推导可以得出： ϵ , = ϵ - ϵ τ = D 2 - D 2 ′ D 0 - D 1 = ( 1 - ϵ τ ) D 2 - D 2 ′ D 2 - D 1 - - - [ 4 ] ]]>根据经验关系式[5]建立橡胶密封圈在加速老化试验中,不同老化温度下的压缩永久变形ε’与老化时间τ之间的关系式，进而得出橡胶密封圈在各温度下的老化速度常数。1-ε’＝Aexp(-Kτα) [5]A为数值接近1的常数，可利用试验数据拟合得到；α为大于0小于1的常数，可采用逐次逼近的方法确定，主要用于提高拟合方程与试验数据之间的相关性。根据Arrhenius方程[6]推算出旧密封圈在贮存温度下的老化速度常数Kc,反代入经验关系式就可以确定橡胶密封圈随弹贮存τ0时间后，在之后随弹贮存过程中的压缩永久变形随时间变化规律。 K = A ′ exp ( - E R T ) - - - [ 6 ] ]]>A′为常数，可利用橡胶密封圈在不同温度T下的老化速度常数拟合得到；E为橡胶密封圈发生老化反应的活化能，KJ/mol；R为气体常数，KJ/mol·K；T为绝对温度，K。1-ε’＝Aexp(-Kcτα) [7]得到橡胶密封圈在贮存温度下的性能随时间变化规律后，将橡胶密封圈的失效临界值εc带入即可求出其剩余贮存寿命τc，如式[8]所示。失效临界值εc可根据密封功能试验结果，按式[4]进行计算，D′2为橡胶密封圈密封失效时受压方向的截面回弹高度。 τ c = exp { 1 α ln &ls本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种橡胶密封圈的剩余寿命评估方法，其特征在于：所述方法包括下列步骤：计算橡胶密封圈已随弹贮存了τ0时间后其受压方向的压缩永久变形ετ：ϵτ=D0-D2D0-D1---[1]]]>式中，D0为橡胶密封圈受压方向原始截面高度；D1为橡胶密封圈在弹上的实际压缩高度；D2为拆解下的橡胶密封圈受压方向截面回弹高度；利用该橡胶密封圈开展加速老化试验，得到橡胶密封圈在加速老化试验过程中某一检测周期的受压方向截面回弹高度D′2，在加速老化试验过程中产生的压缩永久变形ε’为ϵ,=(1-ϵτ)D2-D2′D2-D1---[4]]]>利用公式[5]建立橡胶密封圈在加速老化试验中,不同老化温度下的压缩永久变形与老化时间之间的关系式，进而得出橡胶密封圈在各温度下的老化速度常数K；1‑ε’＝Aexp(‑Kτα)   [5]A为数值接近1的常数，α为大于0小于1的常数；根据Arrhenius方程推算出旧密封圈在贮存温度下的老化速度常数Kc，反代入经验关系式[7]就可以确定橡胶密封圈随弹贮存τ0时间后，在之后随弹贮存过程中的压缩永久变形随时间变化规律；1‑ε’＝Aexp(‑Kcτα)   [7]通过气密性功能试验，确定该橡胶密封圈失效时的受压方向截面回弹高度，计算得到该密封圈的失效临界值εc，将橡胶密封圈的失效临界值εc带入即可求出其剩余贮存寿命τc；根据公式[8]计算橡胶密封圈的剩余贮存寿命；τc=exp{1αln[1Kc(lnA1-ϵc)]}---[8]]]>其中，εc为橡胶密封圈的失效临界值；τc为剩余贮存寿命。...

【技术特征摘要】
1.一种橡胶密封圈的剩余寿命评估方法，其特征在于：所述方法包括下列步骤：计算橡胶密封圈已随弹贮存了τ0时间后其受压方向的压缩永久变形ετ： ϵ τ = D 0 - D 2 D 0 - D 1 - - - [ 1 ] ]]>式中，D0为橡胶密封圈受压方向原始截面高度；D1为橡胶密封圈在弹上的实际压缩高度；D2为拆解下的橡胶密封圈受压方向截面回弹高度；利用该橡胶密封圈开展加速老化试验，得到橡胶密封圈在加速老化试验过程中某一检测周期的受压方向截面回弹高度D′2，在加速老化试验过程中产生的压缩永久变形ε’为 ϵ , = ( 1 - ϵ τ ) D 2 - D 2 ′ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，周堃，何建新，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;50