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橡膠的透氣性檢測在汽車內(nèi)胎中的應(yīng)用

時間:2011-9-22閱讀:1407
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  目前汽車車輪內(nèi)胎大都采用丁基橡膠、或丁基橡膠和其它橡膠的并用膠,用于內(nèi)胎的橡膠材料除要求具有高強度的耐拉伸、耐撕裂性能外,還要求有良好的氣密性,以保證汽車長時間不需要充氣。要了解哪一種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的何種成分橡膠具有更好的氣密性,需要對相關(guān)產(chǎn)品做氣密性試驗。現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)一般的試驗方法為:把整只內(nèi)胎充足氣,并連上壓力表,觀察一段時間內(nèi)整只內(nèi)胎的壓降。這種整體性的測試方法目前除了通過觀察壓力表壓降的做法外,還沒有其它理想的實現(xiàn)方式。此測試方法精度低、耗時長,操作起來很不方便。GB/T7755——2003(硫化橡膠或熱塑性橡膠透氣性的測定)給出了一種測試橡膠材料氣密性的方法,能夠快速準確地檢驗出哪種橡膠更具有良好的氣密性,從而可進一步計算出用哪一種橡膠制做的車輪內(nèi)胎有更良好的密封性。
  
  2、GB/T7755測試原理簡介
  
  如下圖,把一個圓形試樣放入保持恒溫的透氣室模腔,試樣把模腔分割為上下兩部分,上腔施加一定的壓力,以使氣體在壓差下穿透試樣,所以也叫高壓側(cè),而下腔則一般被稱做低壓側(cè)。將高壓側(cè)連接到一個恒壓氣體貯存器上,確保在整個測試過程中高壓側(cè)保持恒壓,氣體穿過試樣向低壓側(cè)滲透,低壓側(cè)容積一定為V,故壓力會由P增加△P,滲透到低壓側(cè)的氣體體積為△V,則原來氣體的體積被壓縮為V-△V,采用一個高精密壓力傳感器監(jiān)測低壓側(cè)的壓力變化△P,即可由下式計算出氣體的滲透量△V:
  
  P·V=(P+△P)·(V-△V)(1)
  
  3、測試過程
  
  a、從待測材料上仔細選取平整、無劃痕、無穿孔、表面無附著物及其它缺陷的試樣,在其上裁取要求尺寸的圓形試樣、試樣厚度的大偏差不應(yīng)超過平均厚度的10%;
  
  b、用軟質(zhì)材料擦凈測試下腔表面的灰塵、或以前試驗時留下的真空油脂等;
  
  c、在下腔的密封區(qū)域均勻地涂上一層真空油脂;
  
  d、將裁好的多孔墊片放置在低壓側(cè),做為試樣的支撐,以抵抗高壓側(cè)氣體壓力負荷,使試樣在整個測試過程中不會產(chǎn)生明顯的變形,但不能讓多孔墊片接觸到真空油脂;
  
  e、試樣平整地放好,盡可能地讓多孔墊片和密封膠圈處于同心的位置;
  
  f、把高壓室和低壓室合在一起,并保持密封狀態(tài);
  
  g、將透氣室的高壓側(cè)與貯氣瓶連接,根據(jù)試樣的透氣性,試驗壓力可以設(shè)置為0.2MPa~0.5MPa;
  
  h、檢測低壓側(cè)的壓力上升情況。
  
  4、GB/T7755測試方法在汽車內(nèi)胎上的應(yīng)用
  
  GB/T7755測試方法應(yīng)用在汽車內(nèi)胎的透氣性檢測上,可以大大提高檢測精度,縮短測試時間。執(zhí)行這個標準的測試儀器,根據(jù)標準要求低壓側(cè)的容積應(yīng)做得很小,在本文中暫取為12ml,試樣滲透面積取為36cm2,儀器測試精度為0.3Pa,若儀器監(jiān)測到低壓側(cè)0.3Pa的壓力變化,可運用公式(1)計算氣體滲透量。
  
  式中取低壓側(cè)的壓力P=0.1MPa,V=12ml,△P=0.3Pa,可得出△V=3.6×10-5ml,即低壓側(cè)的容積增加了3.6×10-5ml,若高壓側(cè)的壓力按0.2MPa計算,則高壓側(cè)的氣體損失為1.8×10-5ml,此數(shù)值即為高壓側(cè)在試樣36cm2面積上的氣體滲透量。
  
  一個汽車內(nèi)胎的外表面積約為0.6m2,根據(jù)上面的計算結(jié)果可得出其滲透量為0.003ml,這個滲透量會引起一個容積為22L的輪胎多大的壓力降呢?按下式計算:
  
  P1·(V1-△V)=(P1-△P)·V1
  
  式中P1=0.2MPa為汽車內(nèi)胎內(nèi)部的壓力;
  
  V1=22L為汽車內(nèi)胎的容積;
  
  △V=0.003ml為汽車內(nèi)胎的泄露量。
  
  可得出△P=0.0272Pa,
  
  也就是說,同一種材料在相同的測試條件下,當用GB/T7755測試方法可以監(jiān)測到0.3Pa的壓力變化時,傳統(tǒng)檢測方法只能監(jiān)測到0.0272Pa的壓力變化,如果希望用傳統(tǒng)方法監(jiān)測到0.3Pa的輪胎壓力變化,必須要付出11倍于GB/T7755測試方法所用的時間。如果再考慮傳統(tǒng)方法使用的壓力表分辨精度一般在100Pa以上,那么當?shù)鹊捷喬サ膲毫ψ兓_到壓力表的小分辨精度100Pa時,測試時間將3600多倍于GB/T7755測試方法。
  
  另外,GB/T7755測試方法實現(xiàn)了對特定材料的特定檢測,其檢測結(jié)果僅僅決定于材料本身,和其它因素無關(guān),對內(nèi)胎材料的選取、改進都有很好的指導(dǎo)意義。

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