CN104865024A - 一种用于测量铝合金轮毂或者轮胎气密性的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于测量铝合金轮毂或者轮胎的气密性的装置和使用该装置测量铝合金轮毂或者轮胎的气密性的方法。所述的装置包括安装到待测的轮毂或轮胎内的压力测量装置，与待测车轮的轮胎内处于气体连接的充气装置以及数据采集和处理装置，并且所述的充气装置包括流量测量部件。

Description

一种用于测量铝合金轮毂或者轮胎气密性的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种铝合金气密标准轮的检测装置及其检测方法。

背景技术

铝合金轮毂气密性是考核铝合金轮毂性能的一项重要指标，通常铝合金轮毂气密性检测方法有水气密检测法和氦气密检测方法。水气密检测法是普遍使用的方法，其原理是将轮毂内外封闭，对轮辋内腔充入一定压力的压缩空气，然后将轮毂浸入水中，通过人眼观测有无气泡溢出，如有连续气泡溢出则说明轮毂气密性不合格；如无气泡溢出则可判定轮毂气密性合格。氦气密检测方法是采用氦气作为示漏气体，通过氦质谱仪作为检测元件，通过分析氦分子数量得出轮毂的气密性的一种检测方法。做氦气密检测时，首先将轮毂封闭在密封罩内，先对轮毂内腔抽真空，然后向轮毂外腔及密封罩内充入氦气，如果轮毂存在泄漏，氦气分子会进入到轮毂内腔，进入的氦气分子会被真空泵抽到氦质谱仪内，通过分析得出轮毂的气密性。

为了检测氦气密检测装置的准确性，需要有泄漏量非常小的气密性标准轮做标准物，通过在气密性标准轮上安装标准漏嘴的方法可以实现对氦气密检测装置的校准。当标准漏嘴封闭时，氦气密检测装置检测出的泄漏量应该非常小，通常会达到10^-12～10^-13Pa*m³/s；当标准漏嘴打开时，氦气密检测装置应该检测出漏嘴的标准泄漏量，通常是10^-6Pa*m³/s。所以，氦气密检测装置的准确性校准，除了需要标准漏嘴外，还需要一种气密性标准轮。

检测领域的一般技术人员知道，在长期使用中气密性标准轮可能出现磨损和损坏，这将导致其气密性发生变化并可能不再适合用作气密性标准轮。由于气密性标准轮的要求较高，其制造和选择成本较高，不可能选取大量的气密性标准轮来进行频繁更换。因此在实际生产中，迫切需要一种结构简单、操作方便且检测准确的气密性标准轮检验装置。

在某些场合下，希望对少量的要求较高的车轮进行气密性检测。这也需要一种操作方便并且测量准确的车轮气密性检验装置。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种可重复利用、气密性良好、便于操作、检测原理及装置简单、容易制造且易于推广应用的铝合金气密标准轮的检测装置。同时，本发明希望提供一种方便操作且准确度高的检验铝合金气密标准轮的方法。

为了实现本发明的以上目的，提供了以下的技术方案：

在本发明的一个方面，提供了一种用于测量铝合金轮毂或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的装置包括安装到待测的轮毂或轮胎内的压力测量装置，与待测车轮的轮胎内处于气体连接的充气装置以及数据采集和处理装置，并且所述的充气装置包括流量测量部件。

在本发明一个优选的方面，所述的压力测量装置是安装到铝合金轮毂(1)上的轮胎(2)内部的胎压传感器(3)。

在本发明一个优选的方面，所述的充气装置包括压力表(5)、气体流量计(6)、连接管路(7)、截止阀(8)和气源(9)，并且所述的压力表(5)与铝合金轮毂(1)上的轮胎(2)内部处于气体连接，压力表(5)与气体流量计(6)处于气体连接，气体流量计(6)通过连接管路(7)与截止阀(8)处于气体连接，截止阀(8)与气源(9)处于气体连接。

在本发明一个优选的方面，所述的数据采集和处理装置包括数据采集装置和数据处理装置，所述的数据采集装置配置为从胎压传感器(3)接收胎压数据，并且将胎压数据传输到数据处理装置。

在本发明一个优选的方面，所述的数据处理装置是单片机。

在本发明一个优选的方面，所述的单片机中存储有控制和分析软件，该软件配置为：当测量开始时，从胎压传感器读取温度，并且在温度稳定时，控制向轮胎及轮毂的封闭空间充入压缩空气，在第一时间t₁达到第一压力p₁，关闭气门嘴和截止阀，并且记录第一时间t₁的充气累计流量值V；控制装置保持第二时间t₂，并且记录该时间下的第二压力p₂，t₂与t₁的间隔记为t；按照公式L＝(p₁-p₂)V/(tp₂)来计算轮毂的泄漏率；当L为≤5×10^-6Pam³/s时，输出待测轮毂或轮胎的气密性为合格；以及当L为>5×10^-6Pam³/s时，输出待测轮毂或轮胎的气密性为不合格。

在本发明一个优选的方面，所述的第一压力p₁是180-220kPa；优选地，为200kPa。

在本发明一个优选的方面，所述的胎压传感器(3)为实时检测的传感器。

在本发明的另一个方面，提供了一种测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的方法，所述的方法包括步骤：(1)将待测的车轮或者轮胎组装成车轮-轮胎的组合件，并安装到前文所述的装置，并且在恒温环境中平衡；(2)向轮胎及轮毂的封闭空间充入压缩空气，在第一时间t₁达到第一压力p₁，关闭气门嘴和截止阀，并且记录第一时间t₁的充气累计流量值V；(3)使步骤(2)的装置保持在恒温环境下，并且记录第二时间t₂及该时间下的第二压力p₂，t₂与t₁的间隔记为t；以及(4)按照公式L＝(p₁-p₂)V/(tp₂)来计算轮毂的泄漏率。

在本发明一个优选的方面，所述的第一压力p₁是180-220kPa；优选地，为200kPa。

本发明的技术方案有以下的优点：

(1)该装置依据理想气体状态方程能够通过计算的方式计算出轮毂的泄漏值，从而可以作为量值可以溯源的标准件使用，用于氦气密检测装置的日常校准；

(2)采用胎压传感器，可以实现密闭空间内气体胎压和温度的采集和记录；

(3)采用轮胎和气门嘴可以使得密闭空间的泄漏量接近0，同时取材方便；

(4)采用压力表和流量计，可以实现定量监控充入密闭空间内的气体，从而实现泄漏量的计算；

(5)采用笔记本电脑可以实现数据实时采集，方便检测的顺利进行和数据计算存储；

(4)该铝合金气密标准样轮的检测装置具有科学合理，结构简单，易于安装调试的特点。其检测的气密标准轮毂，最小泄漏量值可达10^-12～10^-13Pa*m³/s。

(5)采用压力表和数字流量计及截止阀串联的设计，可以获得轮胎充气时的压力及充入轮胎内的累计流量和充气累计时间，通过计算可以精确获得充入轮胎内的气体体积V。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1铝合金气密标准样轮的检测装置结构示意图，

其中1-铝合金轮毂，2-轮胎，3-胎压传感器，4-气门嘴，5-压力表，6-气体流量计，7-联接管路，8-截止阀，9-气源，10-笔记本电脑。

具体实施方式

实施例1：铝合金气密标准样轮的检测装置

下面结合附图详细说明铝合金气密标准样轮的检测装置。

铝合金气密标准样轮的检测装置，包括铝合金轮毂1，轮胎2，胎压传感器3，气门嘴4，压力表5，气体流量计6，联接管路7，截止阀8，气源9，笔记本电脑10。

笔记本电脑10中存储有控制和分析软件，该软件配置为：

当测量开始时，从胎压传感器读取温度，并且在温度稳定时，控制向轮胎及轮毂的封闭空间充入压缩空气，在第一时间t₁达到第一压力p₁，关闭气门嘴和截止阀，并且记录第一时间t₁的充气累计流量值V；

控制装置保持第二时间t₂，并且记录该时间下的第二压力p₂，t₂与t₁的间隔记为t；

按照公式L＝(p₁-p₂)V/(tp₂)来计算轮毂的泄漏率；

当L为≤5×10^-6Pam³/s时，输出待测轮毂或轮胎的气密性为合格；以及

当L为>5×10^-6Pam³/s时，输出待测轮毂或轮胎的气密性为不合格

铝合金轮毂1为被检测对象，安装有轮胎2，胎压传感器3和气门嘴4；充气***由压力表5、气体流量计6，联接管路7，截止阀8和气源9组成；笔记本电脑10安装有胎压传感器的信号接收装置及分析软件用来实时监测胎压变化情况。

依据理想气体状态方程设轮胎、轮毂的容积为V，停止加压时的压力为p₁，放置t时间后的压力为p₂，气体的温度为T，从容器中漏出的气体的量用ΔV表示。放置t时间后，此处假设轮胎及气门嘴为0泄漏量，则轮毂的泄漏率可以通过计算得到。

实施例2：采用铝合金气密标准样轮检测装置检测标样轮的检测方法

如实施例1中，所述，将铝合金气密标准样轮的检测装置安装完毕后，在20℃恒温环境中，对轮毂及轮胎内充入压缩空气。其中，气源压力采用恒压400KPa，流量为1m³/h；当压力表表压和胎压传感器压力值均达到200KPa时停止充气，并且记录充气时间为92秒，流量计显示值恒为1m³/h，通过计算可以得到充入轮毂和轮胎密闭空间的气体体积为25.5×10^-3m³。

然后将轮胎和轮毂静置于20℃恒温环境中，时间设定为180天，期间，笔记本电脑一直处于工作状态，实时监控胎压传感器的胎压及温度信号，如果胎压压降大于20KPa，则检测失效，停止检测；如果达到180天时，胎压压降小于20KPa，则记录此时胎压，比如胎压为199.5KPa，通过计算可以得到轮毂泄漏量L＝4.2×10^-12Pam³/s，则此轮毂即可作为气密标准轮使用，用于氦气密检测装置的本底泄漏量及日常校准使用。

采用本发明实施例1的装置对生产实践中使用的待测轮毂100个进行检测，并且与氦气密标准检测装置的检测结果进行比较。结果表明，100个通过铝合金气密标准样轮检测装置检测的待测轮毂中，99％以上的检测结果和氦气密标准检测装置检测的结果误差在±1％以内，完全能够满足生产需要。

实施例3：铝合金气密标准样轮的选取

如实施例1及2中，所述，根据概率理论，每次检测随机抽取10个铸造和10个锻造铝合金轮毂采用铝合金气密标准样轮的检测装置进行气密性检测。结果表明，锻造铝合金轮毂的气密性要优于铸造铝合金轮毂，锻造铝合金轮毂的气密性可以达到10^-13Pa*m³/s，每次可以选取泄漏量值最小的作为气密性标准样轮使用。

本领域的技术人员很容易可以得知，在检测状态下，轮毂和轮胎处于配合状态。如果一个轮毂-轮胎***在检测中处于合格的状态，那么表明轮胎一定也处于气密性的合格状态。因此该装置和方法也可以用于测量轮胎的气密性。

Claims (10)

1.一种用于测量铝合金轮毂或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的装置包括安装到待测的轮毂或轮胎内的压力测量装置，与待测车轮的轮胎内处于气体连接的充气装置以及数据采集和处理装置，并且所述的充气装置包括流量测量部件。

2.权利要求1所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的压力测量装置是安装到铝合金轮毂(1)上的轮胎(2)内部的胎压传感器(3)。

3.权利要求1所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的充气装置包括压力表(5)、气体流量计(6)、连接管路(7)、截止阀(8)和气源(9)，并且所述的压力表(5)与铝合金轮毂(1)上的轮胎(2)内部处于气体连接，压力表(5)与气体流量计(6)处于气体连接，气体流量计(6)通过连接管路(7)与截止阀(8)处于气体连接，截止阀(8)与气源(9)处于气体连接。

4.权利要求1所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的数据采集和处理装置包括数据采集装置和数据处理装置，所述的数据采集装置配置为从胎压传感器(3)接收胎压数据，并且将胎压数据传输到数据处理装置。

5.权利要求4所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的数据处理装置是单片机或者电子计算机。

6.权利要求5所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的单片机中存储有控制和分析软件，该软件配置为：

当测量开始时，从胎压传感器读取温度，并且在温度稳定时，控制向轮胎及轮毂的封闭空间充入压缩空气，在第一时间t₁达到第一压力p₁，关闭气门嘴和截止阀，并且记录第一时间t₁的充气累计流量值V；

控制装置保持第二时间t₂，并且记录该时间下的第二压力p₂，t₂与t₁的间隔记为t；

按照公式L＝(p₁-p₂)V/(tp₂)来计算轮毂的泄漏率；

当L为≤5×10^-6Pam³/s时，输出待测轮毂或轮胎的气密性为合格；以及

当L为>5×10^-6Pam³/s时，输出待测轮毂或轮胎的气密性为不合格。

7.权利要求6所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的第一压力p₁是180-220kPa；优选地，为200kPa。

8.权利要求1-7中任一项所述的用于测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的装置，其特征在于，所述的胎压传感器(3)为实时检测的传感器。

9.一种测量铝合金车轮或者轮胎的气密性的方法，其特征在于，所述的方法包括步骤：

(1)将待测的车轮或者轮胎组装成车轮-轮胎的组合件，并安装到权利要求1-7中任一项所述的装置，并且在恒温环境中平衡；

(2)向轮胎及轮毂的封闭空间充入压缩空气，在第一时间t₁达到第一压力p₁，关闭气门嘴和截止阀，并且记录第一时间t₁的充气累计流量值V；

(3)使步骤(2)的装置保持在恒温环境下，并且记录第二时间t₂及该时间下的第二压力p₂，t₂与t₁的间隔记为t；

(4)按照公式L＝(p₁-p₂)V/(tp₂)来计算轮毂的泄漏率。

10.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的第一压力p₁是180-220kPa；优选地，为200kPa。