一種柔性方式連接管路漏油故障分析及改進(jìn)方法

劉學(xué)文 邢萊棚

（國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠(chǎng)，蕪湖 241007）

1 故障概況

某型飛機(jī)液壓油箱吸油導(dǎo)管和接頭間發(fā)生漏油故障，分解導(dǎo)管和接頭后檢查發(fā)現(xiàn)，管接頭1內(nèi)壁右下側(cè)存在磨傷現(xiàn)象，深度約為0.25 mm。對(duì)同型號(hào)其他飛機(jī)檢查，部分飛機(jī)管接頭1內(nèi)壁右下側(cè)和管套也存在磨損現(xiàn)象[1]，如圖1所示。

圖1 磨損部位示意圖

2 故障分析

分析管路工作原理、結(jié)構(gòu)形式、安裝方式，查找管接頭、導(dǎo)管磨損導(dǎo)致漏油原因，研究排除方法。

2.1 工作原理

故障管路為液壓泵從液壓油箱吸油管路，工作壓強(qiáng)1 MPa左右。管路由管接頭、導(dǎo)管組成。導(dǎo)管一端為74°外錐結(jié)構(gòu)，與液壓油箱上管接頭連接。另一端采用密封圈密封，與隔框上管接頭之間采用柔性連接，如圖2和圖3所示。正常情況下，松開(kāi)導(dǎo)管與液壓油箱連接端[2]，導(dǎo)管柔性連接端可以在隔框上管接頭1沿周向轉(zhuǎn)動(dòng)、軸向及徑向活動(dòng)[3]。

圖2 液壓油箱吸油導(dǎo)管連接示意圖一

圖3 液壓油箱吸油導(dǎo)管連接示意圖二

2.2 磨損痕跡關(guān)聯(lián)分析

分析導(dǎo)管端頭和管接頭磨損痕跡對(duì)應(yīng)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，管接頭內(nèi)側(cè)磨損處與導(dǎo)管密封圈槽凸臺(tái)存在關(guān)聯(lián)。導(dǎo)管密封圈凸臺(tái)磨損長(zhǎng)度約為45 mm，寬度為3.5 mm，管接頭內(nèi)側(cè)磨損痕跡與凸臺(tái)部分磨損痕跡基本一致。將故障導(dǎo)管和管接頭離位重新安裝組合，在工作壓力條件下進(jìn)行密封性試驗(yàn)，漏油故障復(fù)現(xiàn)[4]。

2.3 結(jié)構(gòu)形式分析

為研究導(dǎo)致故障發(fā)生的原因，需對(duì)導(dǎo)管、管接頭結(jié)構(gòu)形式、尺寸以及機(jī)上安裝固定方式進(jìn)行分析。故障導(dǎo)管主要由管體、鎖緊螺母以及密封圈組成。其中：管體部分由導(dǎo)管和套管通過(guò)焊接連接在一起；套管與導(dǎo)體軸線(xiàn)之間約175°的夾角；套管端部有密封圈槽，密封圈安裝在密封圈槽中。在套管插入到固定在隔板上管接頭1內(nèi)部后，通過(guò)壓縮密封圈保證連接處密封。導(dǎo)管與管接頭1采用柔性連接。導(dǎo)管在插入管接頭1后，沿直徑方向最大轉(zhuǎn)動(dòng)約4°，目的是管路連接時(shí)保證導(dǎo)管與管接頭1、管接頭2同心度，消除導(dǎo)管和管接頭之間存在安裝應(yīng)力。導(dǎo)管另一端連接在液壓油箱上管接頭2上，采用74°喇叭口密封形式[5]。

2.4 故障定位

為進(jìn)一步分析漏油原因，需要計(jì)算密封圈在管接頭內(nèi)的壓縮率。

2.4.1 密封圈壓縮率設(shè)計(jì)符合性

根據(jù)《O型密封圈及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求》（HB/Z 4-95），軸溝槽固定密封的密封圈壓縮率應(yīng)在18%～22%，才能保證有效密封。管接頭、管套及密封圈結(jié)構(gòu)尺寸如表1所示。

表1 管接頭、管套及密封圈結(jié)構(gòu)尺寸

對(duì)該管套、管接頭及密封圈尺寸進(jìn)行測(cè)量，并計(jì)算密封圈壓縮率。

式中：h為密封圈槽深度和凸臺(tái)與管接頭之間間隙之和；b為密封圈截面直徑。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，密封圈的壓縮量能夠滿(mǎn)足管路密封要求。

2.4.2 管套、管接頭磨損后密封圈壓縮率

通過(guò)測(cè)量，管接頭內(nèi)側(cè)密封面磨損最大深度約為0.25 mm，最大寬度約為5 mm，代入式（1），有Y=16.7%。可見(jiàn)，通過(guò)計(jì)算得出密封圈的壓縮率小于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)18%～22%的要求。

2.4.3 管接頭磨損原因分析

漏油部位管接頭設(shè)計(jì)時(shí)采用柔性連接，管套和管體軸線(xiàn)間軸線(xiàn)夾角約有175°，目的是保證導(dǎo)管在有限的安裝空間能夠有效連接，補(bǔ)償管套和管接頭之間的不同心度，預(yù)防導(dǎo)管安裝應(yīng)力。在導(dǎo)管無(wú)應(yīng)力安裝時(shí)，密封圈槽凸臺(tái)和管接頭內(nèi)側(cè)之間的單邊間隙最大約為0.2 mm。當(dāng)導(dǎo)管調(diào)整不當(dāng)與管接頭存在安裝應(yīng)力時(shí)，密封圈凸臺(tái)將與管接頭內(nèi)側(cè)存在初始應(yīng)力接觸，在長(zhǎng)期機(jī)械振動(dòng)環(huán)境下發(fā)生磨損故障。

通過(guò)分析，滲漏油的主要原因?yàn)楣芙宇^密封面異常磨損，密封圈壓縮量減少，且磨損部位表面不規(guī)則，導(dǎo)致密封圈不能與密封面有效貼合，在振動(dòng)環(huán)境和液壓壓力作用下發(fā)生滲漏油故障。

3 改進(jìn)措施

通過(guò)分析和計(jì)算，該管路系統(tǒng)管接頭柔性連接部位漏油的主要原因?yàn)楣芙宇^調(diào)整不當(dāng)，存在初始安裝應(yīng)力，長(zhǎng)期振動(dòng)導(dǎo)致管接頭密封面磨損。當(dāng)達(dá)到一定深度時(shí)，密封圈壓縮率減小導(dǎo)致滲漏油。所以，若要從根本上消除此類(lèi)故障發(fā)生，可以從優(yōu)化管路裝配方法和重新設(shè)計(jì)管路連接件兩方面入手，減少導(dǎo)管密封圈凸臺(tái)和管接頭密封面的應(yīng)力接觸。

3.1 通過(guò)調(diào)整管套和管體軸線(xiàn)之間的夾角方向增加間隙

通過(guò)對(duì)多架飛機(jī)管接頭1檢查發(fā)現(xiàn)，管套與管接頭1固定相對(duì)位置存在差異。磨損的管接頭1內(nèi)壁與管套之間無(wú)間隙，且管體與管套間的175°夾角背離磨損部位。通過(guò)調(diào)整夾角部位與管接頭對(duì)應(yīng)位置，將管套彎曲部位旋轉(zhuǎn)到最小間隙處，增加管套和管接頭1之間間隙，如圖4所示。

圖4 吸油導(dǎo)管改進(jìn)后連接示意圖

3.2 調(diào)整管接頭2擰入液壓油箱深度

根據(jù)液壓油箱、導(dǎo)管及管接頭相對(duì)位置關(guān)系以及管接頭2的結(jié)構(gòu)分析，管接頭2為145°彎接頭，螺距為1.5 mm。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管接頭螺紋每擰入或擰出一圈后，管接頭在軸向和徑向均發(fā)生約1 mm位移，而徑向位移能夠微調(diào)導(dǎo)管與管接頭2之間的同心度，改變密封圈槽凸臺(tái)與管接頭2內(nèi)側(cè)間隙偏小磨損現(xiàn)象。液壓油箱吸油管系連接情況，如圖5和圖6所示。

圖5 液壓油箱吸油管系連接示意圖一

圖6 液壓油箱吸油管系連接示意圖二

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，滲漏油的主要原因?yàn)楣芙宇^密封面磨損，密封圈壓縮量減少，長(zhǎng)期在振動(dòng)環(huán)境和液壓壓力作用下發(fā)生滲漏油故障。預(yù)防管接頭1磨損可以通過(guò)調(diào)整管接頭1、管接頭2以及導(dǎo)管三者之間的同心度的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)要充分利用導(dǎo)管本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化管路裝配方法，從而有效預(yù)防因密封面磨損導(dǎo)致滲漏油故障的發(fā)生。