某型飛機(jī)液壓柱塞泵漏油故障分析

■ 李科/中航天水飛機(jī)工業(yè)有限責(zé)任公司

1 故障描述

某型飛機(jī)外場(chǎng)1 號(hào)漏油管流出線狀紅色油液，拆下主液壓系統(tǒng)液壓泵漏油管，發(fā)現(xiàn)主液壓泵泵體端漏油管有液壓油呈線狀流出。

2 液壓泵概述

液壓柱塞泵尾部密封由動(dòng)密封（軸尾封嚴(yán)機(jī)構(gòu)）和靜密封（外部封裝各結(jié)合面）組成。軸尾封嚴(yán)機(jī)構(gòu)由圈34M-94A 和襯套34M-97 金屬平面及兩個(gè)油封部件組成，外部封裝各結(jié)合面通過(guò)膠圈2、3 密封（見(jiàn)圖1）。

圖1 液壓柱塞泵軸尾密封結(jié)構(gòu)圖

3 故障定位

為查明液壓柱塞泵漏油超標(biāo)原因，建立故障樹(shù)（見(jiàn)圖2），逐項(xiàng)分析排查。從圖中可以看出，故障分為液壓系統(tǒng)故障和液壓泵內(nèi)部密封失效兩大類，液壓泵內(nèi)部密封失效包括靜環(huán)組件失效、液壓泵殼體損壞和動(dòng)環(huán)組件失效，上述因素都可能造成液壓泵漏油超標(biāo)故障。

圖2 液壓柱塞泵漏油故障樹(shù)

3.1 飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障

液壓泵漏油環(huán)節(jié)是油泵內(nèi)部設(shè)計(jì)的固有油路，液壓泵的滲漏主要是從油泵內(nèi)動(dòng)環(huán)、靜環(huán)組件滲出極少量的油液，通過(guò)油泵內(nèi)漏油管流出液壓泵外，技術(shù)規(guī)范規(guī)定其漏油量在10min 內(nèi)不得超過(guò)1.67mL。更換液壓泵，飛機(jī)狀態(tài)完好，故排除飛機(jī)液壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致液壓泵漏油量超標(biāo)的可能性。

3.2 液壓泵內(nèi)部密封失效

3.2.1 靜環(huán)組件失效

1）油封部件與彈簧圈配合異常

如圖3 所示，剪掉后蓋保險(xiǎn)，松開(kāi)螺釘，使用專用工裝取出后蓋組合，發(fā)現(xiàn)彈簧圈（34A-88）脫出油封部件1（34C-89）內(nèi)圈約1/3。分解靜環(huán)組件，發(fā)現(xiàn)彈簧圈與油封部件1 處于半配合狀態(tài)，彈簧圈漏出約1/3。正常情況下，彈簧圈應(yīng)卡在油封部件槽內(nèi)，將油封部件內(nèi)圈與主軸外圓緊密貼合以起到緊固作用。彈簧圈一旦脫出，油封部件內(nèi)圈與主軸貼合的緊固作用就消失，泵腔內(nèi)油液將順勢(shì)流出，導(dǎo)致漏油管嘴漏油超標(biāo)。因此，判斷油封部件1 與彈簧圈配合異常。

圖3 油封部件與彈簧圈配合檢查實(shí)物圖

2）膠碗組件與圈34M-97 配合異常

目視檢查膠碗組件緊靠在圈34M-97 端面，裝配到位，手感無(wú)松動(dòng)（見(jiàn)圖4）。故排除膠碗組件與圈配合異常導(dǎo)致液壓泵漏油量超標(biāo)的可能性。

圖4 膠碗組件與圈34M-97配合檢查實(shí)物圖

3）圈34M-97 變形異常

目視檢查圈34M-97，工作平面光滑平整，內(nèi)圈無(wú)磨損，外圓無(wú)變形，內(nèi)端面有一處壓痕（約圓周方向1/3）。分析認(rèn)為，該處壓痕為彈簧圈34A-88脫出部分與圈34M-97 緊密接觸出現(xiàn)的擠壓痕跡，非分解后蓋組件所致，且壓痕為端面壓痕，與主軸外圓的圓周密封無(wú)關(guān)。故排除圈34M-97 變形異常引起漏油管嘴漏油的可能性。

4）彈簧圈34A-88 存在異常

將彈簧圈34A-88 從油封部件1 取出，目視檢查無(wú)扭轉(zhuǎn)無(wú)變形；將彈簧圈用手捏變形再松開(kāi)，彈簧圈自動(dòng)復(fù)原，彈性好、無(wú)缺陷。故排除彈簧圈34A-88異常引起漏油管嘴漏油的可能性。

5）油封部件34C-89 異常

對(duì)比原機(jī)油封部件和新油封部件（見(jiàn)圖5），表面無(wú)異常。進(jìn)一步對(duì)兩種油封部件做破壞性對(duì)比檢查。目視檢查油封部件內(nèi)圈表面光滑，無(wú)傾斜，卡槽有彈性，無(wú)翻轉(zhuǎn)、缺膠現(xiàn)象，金屬骨架新舊一致，原機(jī)油封部件34C-89無(wú)異常。故排除油封部件34C-89 異常導(dǎo)致彈簧圈脫出的可能性。

圖5 圈34M-97變形異常排查實(shí)物圖

3.2.2 液壓泵殼體損壞

目視檢查殼體后蓋密封部位和靜環(huán)組件接觸的圓形工作面，無(wú)劃傷、無(wú)壓坑，表面光滑無(wú)磨損痕跡，故排除液壓泵殼體缺陷導(dǎo)致漏油量超標(biāo)的可能性。

3.2.3 動(dòng)環(huán)組件失效

襯套34M-94A 和襯套內(nèi)裝密封圈34-165 組成動(dòng)環(huán)密封裝置。該密封裝置通過(guò)襯套34M-93 和油泵主軸連接在一起，主軸工作帶動(dòng)動(dòng)環(huán)密封裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，密封裝置任一零件損壞都可能引起漏油管嘴漏油超標(biāo)。分解動(dòng)環(huán)密封裝置，對(duì)襯套34M-94A 和密封圈34-165 外觀進(jìn)行檢查。

1）目視檢查襯套34M-94A 工作表面光亮無(wú)磨損、無(wú)變形現(xiàn)象，尺寸測(cè)量符合圖樣要求。排除襯套34M-94A 損壞導(dǎo)致液壓泵漏油量超標(biāo)的可能性。

2）目視檢查密封圈34-165 無(wú)扭轉(zhuǎn)、無(wú)剪切、無(wú)磨損、無(wú)變形，表面光滑有彈性。排除密封圈34-165 損壞導(dǎo)致液壓泵漏油量超標(biāo)的可能性。

根據(jù)以上排查可以確認(rèn)，該起質(zhì)量問(wèn)題歸因于內(nèi)側(cè)油封彈簧圈脫出油封部件1 約1/3 后造成密封失效，導(dǎo)致大量液壓油從漏油管嘴漏出。

4 故障原因分析

正常狀態(tài)下，油封部件內(nèi)圈在彈簧圈作用下，與油泵主軸緊緊貼合，起到良好的封嚴(yán)效果。在裝配過(guò)程中彈簧圈34A-88 發(fā)生扭轉(zhuǎn)，處于輕微變形狀態(tài)，當(dāng)膠碗組件裝入圈34M-97 后，彈簧圈未完全安裝到位，使彈簧圈脫出膠碗槽；在磨合與性能試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)和試飛站地面開(kāi)車(chē)尾軸平穩(wěn)，密封裝置仍然有效，未發(fā)生漏油現(xiàn)象；但在飛行過(guò)程中，液壓泵受飛行振動(dòng)，尾軸發(fā)生徑向跳動(dòng)，油封部件1 的彈簧圈在側(cè)向力作用下緩慢脫出，失去緊固作用，致使油封部件密封失效，導(dǎo)致大量油液通過(guò)漏油管接頭呈線狀流出。

5 故障再現(xiàn)

針對(duì)“彈簧圈脫出導(dǎo)致液壓泵漏油超標(biāo)”的定位，模擬彈簧圈脫出對(duì)液壓泵進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)。根據(jù)故障現(xiàn)象，模擬彈簧圈脫出膠碗約1/5 和約1/3 狀態(tài)，對(duì)裝配完成的液壓泵進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

1）驗(yàn)證1

裝配過(guò)程中，模擬彈簧圈未完全（約脫出1/5）裝入油封部件1 槽中，對(duì)裝配完成的液壓泵按工藝進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 彈簧圈脫出約1/5模擬試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，彈簧圈脫出1/5時(shí)，密封裝置仍然有效，未發(fā)生漏油現(xiàn)象。

2）驗(yàn)證2

模擬彈簧圈未完全（約脫出1/3）裝入油封部件1 槽中，對(duì)裝配完成的液壓泵按工藝進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 彈簧圈脫出約1/3模擬試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)彈簧圈脫出約1/3 時(shí)，漏油量隨著轉(zhuǎn)速的增加逐漸增大，轉(zhuǎn)速大于500r/min 后超出工藝規(guī)定的漏油量。

因此，當(dāng)彈簧圈脫出油封部件約1/5 時(shí)，漏油管嘴漏油量超標(biāo)故障無(wú)法在試驗(yàn)臺(tái)復(fù)現(xiàn)；但當(dāng)彈簧圈脫出約1/3時(shí)，液壓柱塞泵漏油量超標(biāo)故障復(fù)現(xiàn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)某型飛機(jī)液壓柱塞泵漏油量超標(biāo)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了分析，確定了泵內(nèi)油封部件內(nèi)圈因裝配不當(dāng)造成密封失效引起漏油故障。通過(guò)模擬故障現(xiàn)象證實(shí)了問(wèn)題發(fā)生的原因，為液壓柱塞泵漏油質(zhì)量問(wèn)題診斷提供了新的思路。針對(duì)液壓泵部件內(nèi)圈失效的問(wèn)題，分析數(shù)據(jù)可作為優(yōu)化裝配工藝提高產(chǎn)品質(zhì)量依據(jù)。