本發(fā)明涉及已在彈藥等武器裝備上裝配并貯存一定年限后的橡膠密封圈，具體涉及針對(duì)該種類型橡膠密封圈的剩余壽命評(píng)估方法。
背景技術(shù)：
：橡膠密封圈由于具有良好的密封特性，在彈藥等武器裝備密封結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)密封性能的好壞直接影響彈藥的壽命和工作可靠性。常用作橡膠密封圈的材料有硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠以及天然橡膠等，這些材料在環(huán)境的長(zhǎng)期作用下會(huì)發(fā)生緩慢的物理化學(xué)性能和機(jī)械性能退化，致使橡膠密封圈失去密封能力，是限制彈藥壽命的關(guān)鍵薄弱環(huán)節(jié)之一。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于橡膠密封圈的壽命評(píng)估方法主要為動(dòng)力學(xué)曲線直線化法，該方法依據(jù)橡膠密封圈在不同加速老化溫度下性能參數(shù)P的試驗(yàn)數(shù)據(jù)(如壓縮永久變形或壓縮應(yīng)力松弛)，可以建立不同溫度下橡膠密封圈的性能P和時(shí)間τ之間的關(guān)系，并得到其老化速度常數(shù)K與溫度T之間的計(jì)算方程。通過(guò)對(duì)這個(gè)方程進(jìn)行外推，可以計(jì)算出橡膠密封圈在貯存溫度下的老化速度常數(shù)。如果確定了橡膠密封圈在時(shí)效時(shí)對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)量值，就可以計(jì)算出橡膠密封圈的壽命。這種方法只能用于評(píng)估新橡膠密封圈的壽命，因此對(duì)于已裝配到彈上并隨彈貯存一段時(shí)間后的橡膠密封圈的剩余壽命的評(píng)估，需首先利用與彈上橡膠密封圈相同牌號(hào)和尺寸的新橡膠密封圈開(kāi)展加速試驗(yàn)。由于新舊橡膠密封圈之間的材料組分和尺寸會(huì)存在一定程度的差異，這必然會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)所得新橡膠密封圈的性能變化規(guī)律與彈上橡膠密封圈的實(shí)際性能變化規(guī)律的差異，影響橡膠密封圈的壽命評(píng)估精確度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種針對(duì)已裝配在彈藥等武器裝備上并貯存一定年限的橡膠密封圈的剩余壽命評(píng)估方法。直接利用彈上拆解下的橡膠密封圈，通過(guò)開(kāi)展加速試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，可較真實(shí)、快速的獲得已貯存一定年限的橡膠密封圈的剩余壽命。方法原理如下：以壓縮永久變形ε作為橡膠密封圈的性能參數(shù)，假設(shè)橡膠密封圈已隨彈貯存了τ0時(shí)間，則其受壓方向的壓縮永久變形ετ為：ϵτ=D0-D2D0-D1---[1]]]>式中，D0為橡膠密封圈受壓方向原始截面高度；D1為橡膠密封圈在彈上的實(shí)際壓縮高度；D2為拆解下的橡膠密封圈受壓方向截面回彈高度。利用拆解出的該橡膠密封圈進(jìn)一步開(kāi)展加速老化試驗(yàn)，則橡膠密封圈在加速老化試驗(yàn)過(guò)程中，某一檢測(cè)周期的總壓縮永久變形ε為：ϵ=D0-D2′D0-D1---[2]]]>式中，D′2為橡膠密封圈在加速老化試驗(yàn)過(guò)程中某一檢測(cè)周期的受壓方向截面回彈高度?？倝嚎s永久變形包括隨彈貯存τ0時(shí)間后已產(chǎn)生的壓縮永久變形ετ和在加速老化試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的壓縮永久變形ε’。即:ε＝ετ+ε’[3]經(jīng)推導(dǎo)可以得出：ϵ,=ϵ-ϵτ=D2-D2′D0-D1=(1-ϵτ)D2-D2′D2-D1---[4]]]>根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式[5]建立橡膠密封圈在加速老化試驗(yàn)中,不同老化溫度下的壓縮永久變形ε’與老化時(shí)間τ之間的關(guān)系式，進(jìn)而得出橡膠密封圈在各溫度下的老化速度常數(shù)。1-ε’＝Aexp(-Kτα)[5]A為數(shù)值接近1的常數(shù)，可利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到；α為大于0小于1的常數(shù)，可采用逐次逼近的方法確定，主要用于提高擬合方程與試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。根據(jù)Arrhenius方程[6]推算出舊密封圈在貯存溫度下的老化速度常數(shù)Kc,反代入經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式就可以確定橡膠密封圈隨彈貯存τ0時(shí)間后，在之后隨彈貯存過(guò)程中的壓縮永久變形隨時(shí)間變化規(guī)律。K=A′exp(-ERT)---[6]]]>A′為常數(shù)，可利用橡膠密封圈在不同溫度T下的老化速度常數(shù)擬合得到；E為橡膠密封圈發(fā)生老化反應(yīng)的活化能，KJ/mol；R為氣體常數(shù)，KJ/mol·K；T為絕對(duì)溫度，K。1-ε’＝Aexp(-Kcτα)[7]得到橡膠密封圈在貯存溫度下的性能隨時(shí)間變化規(guī)律后，將橡膠密封圈的失效臨界值εc帶入即可求出其剩余貯存壽命τc，如式[8]所示。失效臨界值εc可根據(jù)密封功能試驗(yàn)結(jié)果，按式[4]進(jìn)行計(jì)算，D′2為橡膠密封圈密封失效時(shí)受壓方向的截面回彈高度。τc=exp{1αln[1Kc(lnA1-ϵc)]}---[8]]]>本發(fā)明具有以下有益效果：本方法可用于彈用橡膠密封圈的貯存壽命評(píng)估。與現(xiàn)有橡膠密封圈壽命評(píng)估方法相比具有更好的普適性，可用于新橡膠密封圈的貯存壽命評(píng)估，也可用于隨彈貯存一定年限的舊橡膠密封圈的剩余貯存壽命評(píng)估。在采用本方法對(duì)舊橡膠密封圈的剩余壽命進(jìn)行評(píng)估時(shí)，由于是直接利用彈上拆解的橡膠密封圈，降低了因配方和尺寸差異等因素造成的影響，剩余貯存壽命的評(píng)估結(jié)果比現(xiàn)有壽命評(píng)估方法更加準(zhǔn)確、可靠。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要指出的是，以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述
發(fā)明內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例已貯存10年的某型導(dǎo)彈彈射裝置靜密封圈剩余貯存壽命評(píng)估：(1)已有壓縮永久變形分析通過(guò)對(duì)該型橡膠密封圈的原始尺寸、拆解后受壓方向截面回彈量及其在彈上的裝配結(jié)構(gòu)、尺寸進(jìn)行測(cè)量和分析，明確了其原始截面直徑D0＝2.5mm，拆解后受壓方向的截面回彈高度D2＝2.163mm，在彈上的壓縮高度D1＝1.7mm。通過(guò)式[1]可得出該橡膠密封圈在隨彈貯存10年后的壓縮永久變形為：ϵ10=D0-D2D0-D1=2.5-2.1632.5-1.7=0.421]]>(2)加速老化試驗(yàn)和外推常溫下性能變化規(guī)律利用該橡膠密封圈進(jìn)一步開(kāi)展在70℃、80℃、90℃和100℃四個(gè)溫度點(diǎn)的加速老化試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間和對(duì)應(yīng)的受壓方向截面回彈高度，如表1所示：表1彈射裝置靜密封圈受壓方向截面回彈高度按照式[4]可計(jì)算出舊橡膠密封圈在加速老化過(guò)程中所產(chǎn)生的壓縮永久變形，如表2所示：表2彈射裝置靜密封圈壓縮永久變形計(jì)算結(jié)果利用經(jīng)驗(yàn)公式[5]對(duì)上述各老化溫度下的壓縮永久變形數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如表3所示：表3彈射裝置靜密封圈壓縮永久變形與時(shí)間擬合方程溫度擬合方程相關(guān)系數(shù)70℃1-ε‘＝1.0009exp(-0.0928τ0.56)r＝-0.979180℃1-ε‘＝0.9787exp(-0.1024τ0.56)r＝-0.947290℃1-ε‘＝0.9363exp(-0.1035τ0.56)r＝-0.9432100℃1-ε‘＝0.9351exp(-0.1527τ0.56)r＝-0.9604利用Arrhenius方程對(duì)上述各溫度下的老化速度常數(shù)進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如式[9]所示：K=22.56exp(-1901.6T)---[9]]]>按照式[9]可外推計(jì)算出該橡膠密封圈在隨彈貯存溫度為25℃下的老化速度常數(shù)K25＝0.0382，反代入經(jīng)驗(yàn)公式[5]即可獲得該橡膠密封圈在隨彈貯存10年后，在隨后的貯存時(shí)間內(nèi)壓縮永久變形隨時(shí)間的變化方程,如式[10]所示：1-ε‘＝0.9647exp(-0.0382τ0.56)[10](3)失效臨界值確定和剩余壽命計(jì)算通過(guò)氣密性功能試驗(yàn)，確定該橡膠密封圈失效時(shí)的受壓方向截面回彈高度為1.49mm，按式[4]計(jì)算得到該密封圈的失效臨界值εc＝0.894。將其反代入式[10]，根據(jù)式[8]可計(jì)算出彈射裝置靜密封圈在25℃下的剩余貯存壽命為3.8年。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3