一种基于挤压痕迹的球头-锥面密封渗漏分析及测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于挤压痕迹的球头

【技术实现步骤摘要】
一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法


[0001]本专利技术属于涉及航空及汽车行业中高强度连接的球头与锥面密封结构，具体公开了一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，采用目视+测量挤压痕迹(以下简称压痕或密封带)的方法对该密封结构存在的潜在渗露风险进行深入分析及优化。

技术介绍

[0002]某涡轮增压发动机采用200bar高压燃油缸内直喷系统，燃油管路见附图1，其中第1处为低压燃油管与高压油泵入口连接，第2处为高压油泵出口与高压油管连接，第3处为高压油管与高压油轨入口连接。为方便拆卸和防止传统密封圈接头后期振动松脱导致燃油渗露，提高燃油管路的的安全性及耐久性，这些接口均采用球头锥面连接形式。
[0003]球头
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锥面密封原理，见附图2，球头1和内锥面3在外套螺母2拧紧之前为线接触，当在外套螺母2上施加力矩之后，球头和锥面就会拧紧在一起挤压接触而发生弹塑性变形，使得球头和锥面之间形成一个环状密封带(压痕)。
[0004]拧紧后虽然表象上不再渗露，但因零件形状误差以及粗糙度影响，分子级别的泄露通道仍然存在，见附图3，在强度允许的情况下，适当增大拧紧力矩能减少泄露通道，但过大的力矩会产生较大塑性变形，虽然能保证当时不漏，但后期在应力快速松弛的作用下容易产生渗露。
[0005]这种球头
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锥面密封连接方式前期多用在航空航天业，随着涡轮增压发动机的普及，开始在汽车行业推广使用。
[0006]对这种结构，国内知识产权多集中在两者应力松弛的研究和球头的设计及制造方面。行业内验证渗露与否仅通过实际运行后紫光灯照射目视、泄露仪检测等手段进行产品质量的直接表象检查、分析以及产品设计优化验证，并且重点关注球头、螺母与锥面的对中性、表面粗糙度、拧紧力矩等因素的研究，对密封带(压痕)的内在观察、测量及其相关因素的研究处于空白状态。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中存在的不足问题，本专利技术提供了一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，其聚焦于密封带(压痕)的观察、测量以及容易忽略的影响压痕相关因素，特别是压痕深度与圆度公差及两者硬度差的关系等。本专利技术通过一定数量的渗露案例研究，得出渗露的球头锥面密封存在压痕断带、压痕偏心及压痕粗糙三种缺陷，并且得出在拧紧力矩一定情况下压痕深度受球头锥面硬度差影响，压痕深度+拧紧前后该位置圆度变化值需要大于等于零件拧紧前压痕位置圆度定义值。
[0008]本专利技术公开了一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，在200bar高压燃油缸内直喷系统的低压燃油管与高压油泵入口连接处、高压油泵出口与高压油管连接处，高压油管与高压油轨入口连接处分别安装三个密封件，每个密封件包括球头、外套螺母和内锥面接头；拧紧外套螺母使得球头和锥面之间形成环状密封带；基于测量仪
器获取环状密封带的球头压痕深度、球头压痕宽度、锥面压痕深度、锥面压痕宽度、球头压痕的圆度、锥面压痕的圆度、压痕是否有断带，将环状密封带划分为A类压痕、B类压痕和C类压痕；对于A类压痕，整改球头压痕的圆度或锥面压痕的圆度，使得球头和锥面压痕位置圆度小于等于0.02mm；对于B类压痕，整改球头、螺母或锥面的对中性；对于C类压痕，整改球头或锥面的粗糙度，保证Rzmax不超过6.3um。
[0009]在本专利技术的一种优选实施方案中，按正常生产拧紧工艺对200bar高压燃油缸内直喷系统的三处球头锥面连接结构进行装配拧紧，之后发动机添加燃油在空载台架试验运行，将下线后用紫光灯检查渗漏的球头锥面拆下测量分析。
[0010]在本专利技术的一种优选实施方案中，用于拧紧位于低压燃油管与高压油泵入口连接处的球头、螺母及锥面接头之间的拧紧力矩为21NM；用于拧紧位于高压油泵出口与高压油管连接处的球头、螺母及锥面接头之间的拧紧力矩为32NM；用于拧紧位于高压油管与高压油轨入口连接处的球头、螺母及锥面接头之间的拧紧力矩为32NM。
[0011]在本专利技术的一种优选实施方案中，基于轮廓仪和圆度仪测量200bar高压燃油缸内直喷系统的三处球头锥面连接结构的球头压痕深度、球头压痕宽度、锥面压痕深度、锥面压痕宽度、球头压痕的圆度、锥面压痕的圆度，并与试验运行后正常不渗漏的发动机同样位置球头和锥面的球头压痕深度、球头压痕宽度、锥面压痕深度、锥面压痕宽度、球头压痕的圆度、锥面压痕的圆度进行对比。
[0012]在本专利技术的一种优选实施方案中，若压痕不能整圈闭合且存在密封带断带的称之为A类压痕；若压痕整圈宽度和深度不均匀(一边压痕深、宽，另外一边压痕浅、窄)则判断为B类压痕；若压痕整圈闭合且宽度和深度均匀但压痕高低凹凸不平的称之为C类压痕。
[0013]在本专利技术的一种优选实施方案中，通过压痕测量得到不渗漏需求的零件圆度、对中性、粗糙度等数值，然后与产品定义比较，产品定义不合理的需要优化产品设计，定义合理的则整改零件的符合性。
[0014]在本专利技术的一种优选实施方案中，经过试验检测出现渗漏的A类压痕后，不通过增加复拧次数来继续生产发动机，采用透光法快速挑选圆度合格的零件上线生产。
[0015]在本专利技术的一种优选实施方案中，拧紧后硬度低压痕深的零件压痕深度加上拧紧前后圆度变形量应该大于等拧紧前零件压痕位置的圆度定义值
[0016]在本专利技术的一种优选实施方案中，球头和内锥面之间的硬度差不超过125HV，在该范围内两者硬度差越大越易得到满意的压痕深度，对圆度误差容错性能力越强。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术聚焦于密封带(压痕)的观察、测量以及容易忽略的影响压痕相关因素，特别是压痕深度与圆度公差及两者硬度差的关系等。本专利技术通过一定数量的渗露案例研究，得出渗露的球头锥面密封存在压痕断带、压痕偏心及压痕粗糙三种缺陷，并且得出在拧紧力矩一定情况下压痕深度受球头锥面硬度差影响，压痕深度+拧紧前后该位置圆度变化值需要大于等于零件拧紧前对应压痕位置圆度定义值。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法的涡轮增压发动机三个球头
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锥面密封连接图；
[0019]图2是本专利技术一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法的球头
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锥
面密封结构图；
[0020]图3是本专利技术一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法的球头
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锥面密封泄露通道；
[0021]图4是本专利技术一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法的轮廓仪测量球头压痕深度、宽度示意图；
[0022]图5是本专利技术一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法的轮廓仪测量锥面压痕深度、宽度示意图；
[0023]图6是本专利技术一种基于挤压痕迹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，其特征在于：在200bar高压燃油缸内直喷系统的低压燃油管与高压油泵入口连接处、高压油泵出口与高压油管连接处，高压油管与高压油轨入口连接处分别安装三个密封件，每个密封件包括球头、外套螺母和内锥面接头；拧紧外套螺母使得球头和锥面之间形成环状密封带；基于测量仪器获取环状密封带的球头压痕深度、球头压痕宽度、锥面压痕深度、锥面压痕宽度、球头压痕的圆度、锥面压痕的圆度、压痕是否有断带；将环状密封带划分为A类压痕、B类压痕和C类压痕；对于A类压痕，整改球头压痕的圆度或锥面压痕的圆度，使得球头和锥面压痕位置的圆度小于等于0.02mm；对于B类压痕，整改球头、螺母或锥面的对中性；对于C类压痕，整改球头或锥面的粗糙度，保证Rzmax不超过6.3μm。2.根据权利要求1所述的基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，其特征在于：按正常生产拧紧工艺对200bar高压燃油缸内直喷系统的三处球头锥面连接结构进行装配拧紧，之后发动机添加燃油在空载台架试验运行，将下线后用紫光灯检查渗漏的球头锥面拆下测量分析。3.根据权利要求2所述的基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，其特征在于：用于拧紧位于低压燃油管与高压油泵入口连接处的球头、螺母及锥面接头之间的拧紧力矩为21NM；用于拧紧位于高压油泵出口与高压油管连接处的球头、螺母及锥面接头之间的拧紧力矩为32NM；用于拧紧位于高压油管与高压油轨入口连接处的球头、螺母及锥面接头之间的拧紧力矩为32NM。4.根据权利要求1所述的基于挤压痕迹的球头
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锥面密封渗漏分析及测量方法，其特征在于：基于轮廓仪和圆度仪测量200bar高压燃油缸内直喷系统的三处球头锥面连接结构的球头压痕深度、球头压痕宽度、锥面压痕深度、锥面...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪亮洲，戴兆明，许从召，张帅，
申请(专利权)人：神龙汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：