CN112611522B - 一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储油器微量供油筛选方法，特别是一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，包括如下步骤：将出油芯阀粘接于储油腔的M3芯阀安装孔上；组装储油腔与气体漏率测试工装；储油腔和气体漏率测试工装组合体与氦质谱检漏仪相连接，放入对应的真空罐中开始抽真空，真空度达到1×10‑9Pa时，向储油腔内缓慢充入0.8±0.05MPa的氦气，测量并记录储油器的气体漏率值；进行漏率条件试验，确定初始的漏率条件；依据测试出的气体漏率值和初始的漏率条件筛除不合格芯阀，同时修正漏率条件，并根据修正后的漏率条件进行筛除。

Description

一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法
技术领域
本发明涉及一种储油器微量供油筛选方法，特别是一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法。
背景技术
控制力矩陀螺广泛应用于各种航天器中来稳定或调整航天器姿态，其核心机械部件高速轴承选用芯阀式储油器进行微量油供给以补充润滑油的损耗。储油器是否稳定供油对控制力矩陀螺的运转稳定性和寿命有直接影响，进而影响到航天器高性能和长寿命的实现。储油器供油率过小会造成高速轴承因润滑油缺乏而磨损加剧，造成润滑失效，储油器供油率过大易使轴承中润滑油黏滞阻力增大，产生运转不稳定，甚至啸叫。因而储油器微量供油的筛选是储油器装配中一重要环节，目前装配工艺上按照出油阀胶粘于储油腔、装储油腔密封盖、注油和胶封注油孔的流程完成整个储油器装配后开展储油器供油速率跑合测试，通过供油速率测试结果是否满足设计指标来判断该储油器是否合格。这种储油器装配完成后开展的微量供油速率跑合测试的筛选流程有效的保证了后续装入控制力矩陀螺的储油器的供油稳定性，但存在以下缺点：
当前储油器合格率极低，由于储油器的结构特点及高密封性的要求，供油速率测试不合格的储油器整个组件直接淘汰，无法再进行供油率速率的调节，导致合格储油器装配周期延长，甚至成为限制整个控制力矩陀螺装配的短板，且储油器零件和其中注入的精密轴承润滑油因整个组件淘汰而直接浪费掉，无法复用，造成成本极高。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，在整个储油器装配完成前，提供一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，提高储油器的装配合格率、缩短装配周期和降低成本。
本发明的技术解决方案是：一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，包括如下步骤：
将出油芯阀粘接于储油腔的M3芯阀安装孔上；
组装储油腔与气体漏率测试工装；
储油腔和气体漏率测试工装组合体与氦质谱检漏仪相连接，放入对应的真空罐中开始抽真空，真空度达到1×10-9Pa时，向储油腔内缓慢充入0.8±0.05MPa的氦气，测量并记录储油器的气体漏率值；
进行漏率条件试验，确定初始的漏率条件；
依据测试出的气体漏率值和初始的漏率条件筛除不合格芯阀，同时修正漏率条件，并根据修正后的漏率条件进行筛除。
进一步地，所述组装储油腔与气体漏率测试工装包括如下步骤：
准备加压法兰、堵头法兰及对应的加压法兰垫片和、堵头法兰垫片以及连接螺栓；
将加压法兰垫片和装入加压法兰；储油腔安装密封盖一端对准装在加压法兰上，将堵头法兰垫片装入堵头法兰中，将堵头法兰垫片和堵头法兰组合体安装在储油腔另一端；其中，堵头法兰上的出气孔对准储油腔上的M3芯阀安装孔；
连接螺栓从堵头法兰旋入通过加压法兰并锁紧；
检查储油腔与气体漏率测试工装是否装配到位；若装配到位，则继续；反之，调整连接螺栓，使储油腔与气体漏率测试工装已形成除出油芯阀外，其余各处密封性良好的密闭腔体。
进一步地，所述检查储油腔与气体漏率测试工装是否装配到位包括：沿圆周方向用游标卡尺测量加压法兰与堵头法兰之间的距离，若两两距离之差在±0.1mm，则判定装配到位；反之，则装配不到位。
进一步地，所述进行漏率条件试验包括如下步骤：
储油腔出油芯阀气体漏率检测后，所有出油芯阀继续后续注油和供油速率跑合测试的流程，建立出油芯阀气体漏率与储油器供油速率之间的对应关系；
根据需求的储油器供油速率，确定初始漏率条件的具体数值δ漏max和δ漏min，后续的出油芯阀先依据初始漏率条件的δ漏max和δ漏min值进行前置筛选。
进一步地，依据测试出的气体漏率值和初始的漏率条件筛除不合格芯阀包括如下步骤：
若气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，则判定该出油芯阀的渗流性满足使用要求，储油器可继续进行后续装配流程；否则判定该出油芯阀的材料孔隙结构不满足使用要求，并将此出油芯阀筛除；
储油腔更换出油芯阀，再次进行气体漏率测试。
进一步地，修正漏率条件包括如下步骤：
若至少五次的前置筛选的气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，其后续供油速率测试结果均大于需求的储油器供油速率范围，则将δ漏max变更为当前其中最大的气体漏率值δ漏；若至少五次的前置筛选的气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，其后续供油速率测试结果均小于需求的储油器供油速率范围，则将δ漏min变更为其中最小的当前气体漏率值δ漏。
进一步地，所述δ漏max为1×10-4Pa.m3/s，δ漏min为5×10-7Pa.m3/s。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明基于气体和液体通过同一孔隙结构时流量正相关的原理，提出在芯阀粘接于储油腔后，采用气体替代润滑油进行储油器微量供油前置筛选，在储油器注油前就可剔除渗流性明显不合格的出油阀，解决了现有的只在完成整个储油器装配后进行供油率跑合测试的筛选方法所存在的不合格储油器无法调节，只能整体淘汰，导致的装配周期长、成本高的问题。
(2)本发明所涉及的方法同样适用于所有类似结构储油器微量供油的前置筛选，也对于类似多孔材料结构部件渗流性的评价有借鉴意义。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明中储油腔与气体漏率测试工装装配图；
图3是本发明中储油器出油芯阀气体漏率检测系统框图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法做进一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1所示)：基于储油器微量供油速率是否合格的核心因素是润滑油通过出油芯阀的渗流性，而气体和液体的流动性虽存在一定差异，但两者通过孔隙材料的渗流性都主要受影响于材料孔隙结构的原理。
在本申请实施例所提供的方案中，一种采用气体替代润滑油前置筛选储油器微量供油的方法。具体内容如下：
在储油器结构和环境工况确定时，润滑油的出油量Q油与储油器孔隙λ孔呈正比，假定出油系数为η，测试天数为N，则储油器的供油速率Q油可表示为公式①：
δ供＝Q油/N＝η·λ孔/N……………………………………………………①
如图3所示，当储油腔1只粘接出油芯阀2，装入气体漏率检测工装形成密闭空间，通入恒定压力P的氦气时，储油器出油芯阀处的气体漏率δ漏与芯阀孔隙λ孔之间的关系如公式②所示，其中α为假定的气体流量系数：
δ漏＝α·λ孔·P………………………………………………………………②
基于储油器孔隙λ孔相同，变换公式①、②得到公式③：
δ供＝α·η·δ漏/(P·N)……………………………………③
可知在气体检测压力值P恒定的情况下，储油器的供油速率δ供与储油器芯阀气体漏率δ漏成正相关。
基于此，本发明在出油阀装配于储油腔后，注油前，采用氦气代替润滑油，通过检测恒定压力氦气通过出油芯阀的气体漏率对出油芯阀的渗流性(对应后续的供油速率)进行前置筛选，借助之前试验的多套储油器打压气体漏率δ漏和对应后续储油器供油速率δ供测试合格性之间的对应关系，确立了当δ漏min≤δ漏≤δ漏max时，出油芯阀的渗流性初步满足使用要求，可继续储油器后续装配流程，否则筛除出油芯阀的前置筛选判据。
在一种可能的实现方式中，主要实施步骤如下：
(1)出油芯阀5粘接于储油腔4的M3芯阀安装孔中。如图2所示，出油芯阀5涂抹环氧胶后拧入储油腔4M3芯阀安装孔中，安装到位后，在芯阀周围补胶，确保芯阀与储油腔芯阀安装孔周围已完全密封，不会出现气体或液体泄露的现象。
储油腔与气体漏率测试工装组装。如图2所示，本发明中设计的储油器气体漏率测试工装由加压法兰1、堵头法兰7及对应的加压法兰垫片2和3、堵头法兰垫片6以及连接螺栓8等组成。将加压法兰垫片2和3装入加压法兰1，储油腔4安装密封盖一端对准装在加压法兰1上，将堵头法兰垫片6装入堵头法兰7中，将堵头法兰垫片6和堵头法兰7组合体安装在储油腔4另一端，，其中堵头法兰7上的出气孔9要对准储油腔4上M3芯阀安装孔，连接螺栓8从堵头法兰7旋入通过加压法兰1并锁紧。检查储油腔与气体漏率测试工装是否装配到位，沿圆周方向用游标卡尺测量控制加压法兰与堵头法兰之间的距离，若两两距离之差在±0.1mm，则判定装配到位，反之，调整连接螺栓8，使圆周方向加压法兰与堵头法兰之间的距离之差在±0.1mm，使储油腔与气体漏率测试工装已形成除出油芯阀外，其余各处密封性良好的密闭腔体。
(3)使用常规的氦质谱检漏仪进行气体漏率检测。如图3所示，储油腔和气体漏率测试工装组合体与氦质谱检漏仪相连接，放入对应的真空罐中开始抽真空，真空度达到1×10-9Pa时，向储油腔内缓慢充入0.8±0.05MPa的氦气，测量并记录储油器的气体漏率值。
(4)进行漏率条件试验，确定初始的漏率条件。储油腔出油芯阀气体漏率检测后，所有出油芯阀继续后续注油和供油速率跑合测试的流程，建立出油芯阀气体漏率与储油器供油速率之间的对应关系，并根据需求的储油器供油速率，确定初始漏率条件的具体数值δ漏max和δ漏min，后续的出油芯阀先依据初始漏率条件的δ漏max和δ漏min值进行前置筛选。其中δ漏max为设定的气体漏率最大允许值，δ漏min为设定的气体漏率最小允许值。
依据测试出的气体漏率值筛除明显不合格芯阀。当气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max时，则判定该出油芯阀的渗流性满足使用要求，储油器可继续进行后续装配流程；否则判定该出油芯阀的材料孔隙结构不满足使用要求，并将此出油芯阀筛除，储油腔更换出油芯阀，再次进行气体漏率测试。
δ漏max和δ漏min的具体数值不是初始确定后一成不变的，而是随着筛选出的合格的出油芯阀气体漏率与储油器供油速率之间的对应关系不断修正完善的，具体修正方法为：若至少五次的前置筛选的气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，其后续供油速率测试结果均大于需求的储油器供油速率范围，则将δ漏max变更为当前其中最大的气体漏率值δ漏；若至少五次的前置筛选的气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，其后续供油速率测试结果均小于需求的储油器供油速率范围，则将δ漏min变更为其中最小的当前气体漏率值δ漏。
根据之前多批次的出油芯阀气体漏率和对应的储油器供油速率的数据，目前确定的δ漏max为1×10-4Pa.m3/s，δ漏min为5×10-7Pa.m3/s。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：
将出油芯阀(5)粘接于储油腔(4)的M3芯阀安装孔上；
组装储油腔与气体漏率测试工装；
储油腔和气体漏率测试工装组合体与氦质谱检漏仪相连接，放入对应的真空罐中开始抽真空，真空度达到1×10-9Pa时，向储油腔内缓慢充入0.8±0.05MPa的氦气，测量并记录储油器的气体漏率值；
进行漏率条件试验，确定初始的漏率条件；储油腔出油芯阀气体漏率检测后，所有出油芯阀继续后续注油和供油速率跑合测试的流程，建立出油芯阀气体漏率与储油器供油速率之间的对应关系，并根据需求的储油器供油速率，确定初始漏率条件的具体数值δ漏max和δ漏min，后续的出油芯阀先依据初始漏率条件的δ漏max和δ漏min值进行前置筛选；其中δ漏max为设定的气体漏率最大允许值，δ漏min为设定的气体漏率最小允许值；
依据测试出的气体漏率值和初始的漏率条件筛除不合格芯阀，同时修正漏率条件，并根据修正后的漏率条件进行筛除。
2.根据权利要求1所述的一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，其特征在于，所述组装储油腔与气体漏率测试工装包括如下步骤：
准备加压法兰(1)、堵头法兰(7)及对应的第一加压法兰垫片(2)和第二加压法兰垫片(3)、堵头法兰垫片(6)以及连接螺栓(8)；
将第一加压法兰垫片(2)和第二加压法兰垫片(3)装入加压法兰(1)；储油腔(4)安装密封盖一端对准装在加压法兰(1)上，将堵头法兰垫片(6)装入堵头法兰(7)中，将堵头法兰垫片(6)和堵头法兰(7)组合体安装在储油腔(4)另一端；其中，堵头法兰(7)上的出气孔(9)对准储油腔(4)上的M3芯阀安装孔；
连接螺栓(8)从堵头法兰(7)旋入通过加压法兰(1)并锁紧；
检查储油腔与气体漏率测试工装是否装配到位；若装配到位，则继续；反之，调整连接螺栓(8)，使储油腔与气体漏率测试工装已形成除出油芯阀外，其余各处密封性良好的密闭腔体。
3.根据权利要求2所述的一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，其特征在于，所述检查储油腔与气体漏率测试工装是否装配到位包括：沿圆周方向用游标卡尺测量加压法兰与堵头法兰之间的距离，若两两距离之差在±0.1mm，则判定装配到位；反之，则装配不到位。
4.根据权利要求1所述的一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，其特征在于，依据测试出的气体漏率值和初始的漏率条件筛除不合格芯阀包括如下步骤：
若气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，则判定该出油芯阀的渗流性满足使用要求，储油器可继续进行后续装配流程；否则判定该出油芯阀的材料孔隙结构不满足使用要求，并将此出油芯阀筛除；
储油腔更换出油芯阀，再次进行气体漏率测试。
5.根据权利要求1所述的一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，其特征在于，修正漏率条件包括如下步骤：
若至少五次的前置筛选的气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，其后续供油速率测试结果均大于需求的储油器供油速率范围，则将δ漏max变更为当前其中最大的气体漏率值δ漏；若至少五次的前置筛选的气体漏率值δ漏min≤δ漏≤δ漏max，其后续供油速率测试结果均小于需求的储油器供油速率范围，则将δ漏min变更为其中最小的当前气体漏率值δ漏。
6.根据权利要求1所述的一种基于替代流体的储油器微量供油前置筛选方法，其特征在于：所述δ漏max为1×10-4Pa.m3/s，δ漏min为5×10-7Pa.m3/s。
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