某型飛機襟翼液壓電磁閥故障分析

王金鐸 付曉鋒 吳麟 吳恒壯

摘要：針對某型飛機襟翼液壓電磁閥故障，通過對襟翼液壓電磁閥的構造和工作原理等進行分析，研究襟翼液壓電磁閥故障產生的原因，對襟翼液壓電磁閥的修理制定相應措施，避免故障再次發生。

關鍵詞：襟翼；電磁閥；故障；措施

Keywords：flap；solenoid valve；breakdown；measures

某型飛機地面試車檢查發現，襟翼放下23°后，襟翼會在23°以下小范圍自動往復收放，收放行程約60mm，頻率約15次/min；停車后接地面液壓泵檢查，發現主液壓供壓壓力小于19MPa時襟翼收放正常，主液壓大于19MPa時故障重現，判讀飛參發現飛參記錄與實際情況一致。經分析，判斷為襟翼液壓電磁閥故障，更換襟翼液壓電磁閥后故障排除。

1 襟翼液壓電磁閥工作原理

1.1 襟翼液壓電磁閥組成

襟翼液壓電磁閥由殼體、電磁操縱和液壓換向三部分組成（見圖1）。

殼體上裝有收上、來油、放下、回油四個接頭及手控按鈕。手控按鈕用來代替電磁鐵通電。

電磁操縱部分由線圈、電磁鐵、鋼珠活門、活門座、濾網和彈簧墊片等組成。活動鐵芯上固定有頂桿，用來打開鋼珠活門。彈簧用來使活動鐵芯上的頂桿脫離鋼珠。活門座分為左、右活門座，中心有通油孔。濾網用來濾除來油雜質，防止油液雜質堵塞活門座孔。彈簧片保證在無油壓情況下活門座靠緊電磁鐵。鋼珠活門行程為0.15～0.25mm，鋼珠活門左右移動保證了操縱油路高低壓的變化。

液壓換向部分由堵頭、回位彈簧、配油柱塞、閥套和密封圈等組成（見圖2）。

電磁操縱和液壓換向兩部分全部裝在同一鋁合金殼體內。

1.2 襟翼液壓電磁閥工作原理

電磁操縱部分不通電，兩個活動鐵芯頂桿在彈簧力作用下離開鋼珠活門。高壓油液經來油接頭進入電磁操縱部分，油液力推動鋼珠活門將兩外側活門座回油路關閉，油液經兩內側活門座進入配油柱塞的兩端。由于配油柱塞兩端截面積相等，油壓相等，彈簧力也相等，所以配油柱塞處于中立位置。來油不能與收放管路相通，而收放管路均與回油路相通。

收上位置時，右邊的電磁鐵通電工作，活動鐵芯頂桿向左推動鋼珠活門，關閉內側活門座通油孔，打開外側活門座通油孔，使配油柱塞右端與回油路溝通。高壓來油進入電磁操縱部分，油液力推動左邊的鋼珠活門向左移動，關閉活門座上的回油孔，打開通向配油柱塞左端的通油孔，配油柱塞在兩端油壓差的作用下右移，使來油路與收上油路相通，放下油路與回油路相通，襟翼收上。

放下位置時，左邊的電磁鐵通電工作，配油柱塞左移，來油路與放下油路相通，襟翼放下。

2 故障原因分析

根據襟翼液壓電磁閥組成及工作原理判斷，引起襟翼在23°以下小范圍自動往復收放的原因是電磁閥內部密封不良導致高壓油進入收上腔，而內部密封不良的原因可能是電磁操縱部分的密封失效或液壓轉換部分的密封失效。

2.1 對故障件進行分解檢查

1）電磁操縱部分檢查

用5～10倍放大鏡對活門座密封圈、活門座密封面、鋼珠、銜鐵復位彈簧進行檢查，未發現損傷或其他影響密封性能的故障。

2）液壓轉換部分檢查

a.用5～10倍放大鏡對殼體、閥套、閥芯、回位彈簧進行檢查，無損傷情況，符合相關要求。測量閥芯與閥套的配合間隙為0.002mm，符合0.002～0.005mm間隙要求。

b.對閥套在殼體內的軸向間隙進行檢查。如圖1所示，閥套安裝在殼體內，兩端分別安裝有端蓋，隨著閥套兩端壓力的改變，若閥套在殼體內反復竄動將導致密封圈磨損。根據閥套、殼體及端蓋的零件圖樣計算，閥套在殼體內的軸向間隙為0～0.2mm，檢查該產品閥套在殼體內的軸向間隙為0.05mm，符合圖樣要求。

c.按圖2對閥套密封圈進行分解檢查。6號密封圈缺損二分之一，5號密封圈完好，其余均有不同程度損傷。

2.2 密封圈損傷原因分析

1）密封圈的作用

密封圈安裝在閥套上，將電磁閥各腔體隔開（裝配位置見圖2，功用見表1）。當電磁閥內部6號密封圈出現損傷時，高壓油將從閥芯端頭腔進入回油腔，使閥芯兩端形成壓差，閥芯右移，高壓油進入作動筒收上腔，導致襟翼收上。襟翼收上60mm左右，襟翼偏角控制機構微動電門恢復接通電路，電磁閥工作，使襟翼放下至23°。如此往復，就會出現襟翼小范圍自動收放現象。

2）密封圈工作情況

密封圈裝入密封槽后，其截面受到壓縮產生變形，實現彈性密封（如圖3中“狀態A”所示）。當密封圈充入壓力工作介質后，在壓力的作用下，密封圈擠向溝槽一側（如圖3中“狀態B”所示），密封面上的接觸壓力上升，密封圈進一步壓縮，提高了密封效果。當充入壓力超過密封圈所能承受的強度時，密封圈擠壓進殼體與閥套之間的間隙δ（如圖3中“狀態C”所示）。壓力消失時，依靠密封圈自身彈性作用恢復初始壓縮狀態。

在液壓設計中，工作介質壓力較高時需設計擋圈以防止密封圈因發生“擠出”現象而損壞（見圖4），擋圈設置在低壓側，阻擋密封圈變形進入間隙δ產生磨損。電磁閥密封圈所承受的油液壓力為21MPa，屬于高壓介質，無擋圈時易被擠壓進間隙δ，反復工作后密封圈產生磨損。

3）閥套與殼體配合間隙

測量殼體內孔尺寸為Ф12.705，測量閥套外徑尺寸為Ф12.679，配合間隙為0.026mm，符合0.006～0.037mm間隙配合要求。但閥套與殼體之間的配合間隙偏大，導致密封圈在溝槽內的初始壓縮量減小，降低了密封圈與殼體的接觸面積，密封性能下降，從而加速密封圈磨損。

3 結論及解決措施

根據上述分析，襟翼在23°以下小范圍自動往復收放形成過程如下：

前期，密封圈磨損導致的泄漏量不足以使閥芯兩端形成壓力差，閥芯保持中立位置，電磁閥工作正常。

后期，密封圈磨損導致的泄漏量使閥芯兩端逐漸形成壓力差，高壓油壓力小于19MPa時，閥芯兩端壓力差小于閥芯回位彈簧自身彈力，閥芯保持中立狀態，電磁閥工作正常；當高壓油壓力大于19MPa時，閥芯兩端壓力差大于閥芯復位彈簧自身彈力，閥芯向右移動，高壓油進入收上腔，使襟翼收上。

產生密封圈損傷的主要原因是：當閥套和殼體配合間隙偏上限時，隨著襟翼液壓電磁閥使用時間的增加，高低兩種壓力交替沖擊，造成密封圈自然磨損。

解決措施：提高閥套與殼體配合處的密封圈截面直徑選配要求，對于配合間隙在0.025～0.037mm的情況，需選配截面直徑為Φ1.38～Φ1.40的密封圈進行裝配，以保證密封圈與殼體的接觸面積。

參考文獻

[1]王紅巖.某型飛機構造與維護[Z].空軍航空大學，2007.

[2]劉新德.袖珍液壓氣動手冊[M].（第二版）.北京：機械工業出版社，2004.

作者簡介

王金鐸，工程師，主要從事飛機著陸系統技術工作和修理研究。

付曉鋒，工程師，主要從事飛機液壓系統技術工作和修理研究。

吳麟，高級工程師，主要從事飛機部附件維修管理和質量監督。

吳恒壯，高級工程師，主要從事飛機救生和著陸系統技術管理和修理研究。