魚雷增強(qiáng)管泄漏原因分析及改進(jìn)措施*

孫繼紅　董　琛　孟雅琴

(1.侯馬市1號(hào)信箱38分箱　侯馬　043003)(2.山西省平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司　侯馬　043003)

SUN Jihong1　DONG Chen1　MENG Yaqin2

(1. P.O.Box-1-38, Houma　043003)(2.Shanxi Pingyang Industry Machinery CO.LTD., Houma　043003)

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魚雷增強(qiáng)管泄漏原因分析及改進(jìn)措施*

孫繼紅1董琛1孟雅琴2

(1.侯馬市1號(hào)信箱38分箱侯馬043003)(2.山西省平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司侯馬043003)

論文對(duì)魚雷增強(qiáng)管泄漏的原因分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)。依據(jù)《產(chǎn)品產(chǎn)品圖紙》和《舵機(jī)組件圖紙》，經(jīng)過對(duì)增強(qiáng)管的工作原理和裝配結(jié)構(gòu)的研究與分析，通過調(diào)查與多次試驗(yàn)，最終找出了導(dǎo)致增強(qiáng)管泄露的根本原因。并且根據(jù)泄露的原因?qū)︿摻z液壓膠管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)增加了增強(qiáng)管裝配時(shí)的技術(shù)條件，使改進(jìn)設(shè)計(jì)后增強(qiáng)管在工作過程中更加安全、可靠。

增強(qiáng)管; 泄露原因; 改進(jìn)設(shè)計(jì)

SUN Jihong1DONG Chen1MENG Yaqin2

(1. P.O.Box-1-38, Houma043003)(2.Shanxi Pingyang Industry Machinery CO.LTD., Houma043003)

Class NumberE917

1　引言

增強(qiáng)管是舵機(jī)組件系統(tǒng)的重要部件[8,9]，是為液壓舵機(jī)提供具有一定壓力的輸送通道，如果增強(qiáng)管在工作過程中發(fā)生泄漏情況，會(huì)導(dǎo)致液壓舵機(jī)不能正常工作，從而使全動(dòng)舵動(dòng)作遲緩甚至完全停止不動(dòng)，直接導(dǎo)致產(chǎn)品不能按正確的航向航行，甚至?xí)白约?，不能完成使命[8]。

2　故障現(xiàn)象

某產(chǎn)品在試驗(yàn)現(xiàn)場準(zhǔn)備過程中，三套產(chǎn)品在進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)試時(shí)，1MPa壓力工況下產(chǎn)品調(diào)試正常；當(dāng)壓力逐漸增加到5MPa時(shí)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)有液壓油泄漏現(xiàn)象。

將產(chǎn)品分解為L尾狀態(tài)，進(jìn)行L尾狀態(tài)下重新調(diào)試，在1MPa壓力與5MPa壓力工況下，各組部件工作均正常并且無漏油現(xiàn)象。更換軟管和增強(qiáng)管上的O型密封圈，重新裝配成產(chǎn)品并再次進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)試，1MPa壓力工況下產(chǎn)品調(diào)試正常；當(dāng)壓力增加到5MPa時(shí)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)仍然有液壓油泄漏現(xiàn)象。

3　故障問題查找

由于增強(qiáng)管主要由前管接頭、后管接頭、管接頭、鋼絲液壓膠管、加強(qiáng)管等組成[8](見圖1)。

將三套產(chǎn)品分解至L尾狀態(tài)，更換新的增強(qiáng)管后，重新裝配成產(chǎn)品，進(jìn)行調(diào)試，結(jié)果均正常，三套產(chǎn)品都不再漏油。

圖1　增強(qiáng)管示意圖

3.1故障復(fù)現(xiàn)

根據(jù)三根故障增強(qiáng)管在現(xiàn)場泄露的情況，制定了以下排查方案：

首先將增強(qiáng)管分別安裝到便于觀察的產(chǎn)品上進(jìn)行故障復(fù)現(xiàn)。1號(hào)故障增強(qiáng)管裝配到產(chǎn)品上后，在1MPa壓力工況下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試，結(jié)果正常，未發(fā)現(xiàn)有泄漏液壓油的情況；當(dāng)壓力增加到5MPa時(shí)，幾秒后發(fā)出泄露聲響，隨后看到產(chǎn)品內(nèi)開始有漏油現(xiàn)象，并且液壓油隨著時(shí)間的增長，從上往下油量越來越大，此時(shí)故障復(fù)現(xiàn)。

接著將2號(hào)、3號(hào)故障增強(qiáng)管，同樣分別裝配到產(chǎn)品上，在1MPa壓力工況下，未見有漏油現(xiàn)象；在5MPa壓力工況下，兩套產(chǎn)品都正常均未發(fā)生泄漏現(xiàn)象。故障現(xiàn)象未復(fù)現(xiàn)，所以又對(duì)裝有2號(hào)、3號(hào)增強(qiáng)管的產(chǎn)品重新加壓，當(dāng)壓力增加到5MPa時(shí)，段內(nèi)未見泄漏現(xiàn)象，繼續(xù)增加到5.1MPa時(shí)，段內(nèi)出現(xiàn)泄露情況。

為了進(jìn)一步查找泄漏位置，使用CT視頻器通過尾艙殼體內(nèi)觀察，發(fā)現(xiàn)隨著油壓增加(1MPa～4 MPa逐漸增加)，增強(qiáng)管上的鋼絲液壓膠管逐漸膨脹并且縮短，增強(qiáng)管前管接頭從壓力脈動(dòng)阻尼器進(jìn)口里慢慢退出，直到前管接頭、加強(qiáng)管、后管接頭、管接頭互相緊貼(見圖2)，增強(qiáng)管才停止退出， 當(dāng)壓力升至5MPa時(shí)增強(qiáng)管前管接頭的位置有油跡出現(xiàn)，并且隨之成股流出，漏油量逐漸增多。

圖2　裝配圖

3.2尺寸計(jì)算

鑒于上述情況，初步分析增強(qiáng)管漏油的可能性為長度不夠，引起增強(qiáng)管的前管接頭上的O型密封圈退出了壓力脈動(dòng)阻尼器進(jìn)口的密封部位(見圖2)，而導(dǎo)致液壓油泄漏。

將三根增強(qiáng)管的總長尺寸、后管接頭與管接頭之間尺寸分別進(jìn)行了測量，圖紙技術(shù)要求規(guī)定增強(qiáng)管的總長為209±0.5mm，后管接頭與管接頭之間的尺寸為20mm(見圖1)。實(shí)測值為：1號(hào)增強(qiáng)管總長為209.7mm、2號(hào)增強(qiáng)管總長為209.3mm、3號(hào)增強(qiáng)管總長為207.9mm，后管接頭與管接頭之間的尺寸20mm均合格。其中1號(hào)增強(qiáng)管、3號(hào)增強(qiáng)管不在圖紙技術(shù)要求范圍內(nèi)，并且3號(hào)增強(qiáng)管明顯比較短，很有可能導(dǎo)致O型密封圈退出密封部位而漏油。然而1號(hào)增強(qiáng)管相對(duì)來說，比要求值略長，不應(yīng)該出現(xiàn)O型密封圈退出密封部位的情況。所以為了進(jìn)一步確認(rèn)泄漏的原因，通過下面的計(jì)算來判斷是否因?yàn)榇嗽蚨鴮?dǎo)致增強(qiáng)管泄漏。計(jì)算過程如下[10]：

基本尺寸：A0= A1—A2=237-29=208mm；

上偏差為：ES0 =ESA1- ESA2=(+0.6)-(-0.18)=0.78mm；

下偏差為：EL0 =ELA1- ELA2=(-0.76)-0.18=-0.94mm；

2) 安裝好的隔板到止口位置尺寸(B0)=隔板裝配面到止口的尺寸186.5±0.36(B1)+壓力脈動(dòng)阻尼器到隔板的尺寸21±1.1(B2)；

基本尺寸：B0= B1+B2=186.5+21=207.5；

上偏差為：ES0 =ESB1+ ESB2=0.36+1.1=1.46；

下偏差為：EL0 =ELB1+ ELB2=-0.36+(-1.1)=-1.46；

國有企業(yè)要以自身的實(shí)際情況為基礎(chǔ)，以此來健全財(cái)務(wù)管理體系，然后進(jìn)行逐步完善，以此來實(shí)現(xiàn)財(cái)務(wù)預(yù)算管理的效果，進(jìn)一步健全財(cái)務(wù)管理考核機(jī)制，以此來確保財(cái)務(wù)預(yù)算管理的效果。當(dāng)前大多數(shù)國有企業(yè)的考核機(jī)制過于簡單，在考核指標(biāo)與考核方法方面，不能夠精確的對(duì)員工的工作業(yè)績進(jìn)行考評(píng)，從而不利于員工對(duì)于工作的積極性。鑒于此，要注重對(duì)考評(píng)機(jī)制在建立過程中的合理性與科學(xué)性，以員工的工作業(yè)績?yōu)閰⒖紝?duì)財(cái)務(wù)預(yù)算管理的成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并制定出完善的獎(jiǎng)懲機(jī)制，從而激發(fā)財(cái)務(wù)預(yù)算管理人員的主觀能動(dòng)性，從而確保國有企業(yè)財(cái)務(wù)預(yù)算管理工作的實(shí)施效果。

結(jié)果：B0為207.5±1.46mm。

基本尺寸：C0= A0-C1=208-7=201；

上偏差為：ES0 =ESA0- ESC1=(+0.78)-(-0.1)=0.88mm；

下偏差為：EL0 =ELA1- ELC1=(-0.94)-0.1=-1.04mm；

基本尺寸：D0= C0-D1=201-188.5=12.5；

下偏差為：EL0 =ELC0- ELD1=(-1.04)-1.46=-2.5mm。

由于增強(qiáng)管上的加強(qiáng)管與管接頭之間的間隙約為4mm，所以當(dāng)增強(qiáng)管受壓收縮后，增強(qiáng)管的密封圈應(yīng)在密封面內(nèi)的6mm～10.84mm范圍內(nèi)。

所以，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，密封圈距退出密封面的最小距離為6mm 、最大距離為10.84mm[10]。所以增強(qiáng)管受壓膨脹回縮后，密封圈不會(huì)脫出密封面，不會(huì)導(dǎo)致液壓油泄漏，并且增強(qiáng)管受壓膨脹回縮的現(xiàn)象也屬于正常情況。

3.3內(nèi)液壓試驗(yàn)

排除增強(qiáng)管受壓回縮脫出密封面而導(dǎo)致液壓油泄漏的可能后，將三根增強(qiáng)管分別單獨(dú)進(jìn)行內(nèi)液壓試驗(yàn)。在壓力1MPa～4 MPa之間時(shí)，增強(qiáng)管沒有泄漏，當(dāng)壓力達(dá)到5MPa時(shí)，發(fā)現(xiàn)3號(hào)增強(qiáng)管的前管接頭與管接頭的縫隙中開始漏液。接著將1、2號(hào)增強(qiáng)管進(jìn)行內(nèi)液壓試驗(yàn)，同樣在壓力1MPa～4 MPa之間時(shí)，增強(qiáng)管沒有泄漏，當(dāng)壓力達(dá)到5.5MPa時(shí)，發(fā)現(xiàn)1、2號(hào)增強(qiáng)管的前管接頭與管接頭的縫隙中開始漏液。

隨后將3號(hào)增強(qiáng)管的前管接頭和管接頭擰開，拔下管接頭，未發(fā)現(xiàn)鋼絲液壓膠管老化與開裂現(xiàn)象。繼續(xù)按照?qǐng)D紙要求，將前管接頭和管接頭擰上，保證總長尺寸209±0.5mm，后管接頭與管接頭的尺寸20mm后，對(duì)其進(jìn)行內(nèi)液壓試驗(yàn)，當(dāng)壓力在1MPa～4MPa之間時(shí)，增強(qiáng)管沒有泄漏，當(dāng)壓力達(dá)到5MPa時(shí)，增強(qiáng)管的前管接頭與管接頭的縫隙中仍然漏液。

對(duì)此，根據(jù)泄漏位置及增強(qiáng)管結(jié)構(gòu)，只有管接頭沒有擰緊時(shí)，會(huì)導(dǎo)致泄漏現(xiàn)象出現(xiàn)，試著在不保證尺寸209±0.5mm時(shí)，將3號(hào)增強(qiáng)管的前管接頭與管接頭擰緊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)管接頭能夠繼續(xù)擰緊。當(dāng)完全擰緊后，繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)液壓試驗(yàn)，壓力在1MPa～4 MPa之間時(shí)增強(qiáng)管沒有泄漏，繼續(xù)增壓達(dá)到5MPa仍然沒有泄漏，當(dāng)壓力達(dá)到6.5MPa時(shí)，發(fā)現(xiàn)后管接頭與管接頭之間的縫隙開始泄漏。于是采取同樣的方法，在不保證圖紙尺寸20mm要求的情況下，將后管接頭與管接頭擰緊。之后繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)液壓試驗(yàn)，當(dāng)壓力到達(dá)7.8MPa(圖紙要求)時(shí)，增強(qiáng)管不再泄漏，繼續(xù)加壓至9MPa時(shí)，增強(qiáng)管仍然不泄漏。

隨后對(duì)其余兩根增強(qiáng)管使用同樣的方法繼續(xù)進(jìn)行內(nèi)液壓試驗(yàn)，均發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓力達(dá)到5.1MPa時(shí)，首先是前管接頭與管接頭之間開始泄漏，當(dāng)將前管接頭與管接頭繼續(xù)擰緊后，后管接頭與管接頭開始泄漏，后管接頭與管接頭擰緊后，當(dāng)壓力增加到7.8MPa(圖紙要求)時(shí)，增強(qiáng)管不再泄漏，繼續(xù)加壓至9MPa時(shí)，兩根增強(qiáng)管仍然不泄漏。

3.4機(jī)理分析

由于增強(qiáng)管生產(chǎn)時(shí)，均按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行裝配與試驗(yàn)，應(yīng)該都屬于合格產(chǎn)品，為什么用過一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，通過以下分析來解釋此現(xiàn)象：

產(chǎn)品調(diào)試、L尾調(diào)試和產(chǎn)品在實(shí)航過程中，從液壓齒輪泵輸出的高壓液壓油首先通過壓力脈動(dòng)阻尼器進(jìn)行脈動(dòng)減小，再通過增強(qiáng)管將具有一定壓力的液壓油輸送給液壓舵機(jī)進(jìn)行工作[1,3～5]。液壓舵機(jī)在工作時(shí)，油壓處于震蕩中，雖然脈動(dòng)阻尼器能濾掉壓力震蕩，但不能完全過濾掉壓力震蕩，鋼絲膠管還能受到震蕩的內(nèi)壓力。

由于增強(qiáng)管上的鋼絲膠管受壓后膨脹回縮，壓力減小時(shí)鋼絲液壓膠管又自然收縮伸長。在此過程中鋼絲液壓膠管與前接頭的連接處有趨于解脫的趨勢，工作多次后，鋼絲液壓膠管與管接頭之間會(huì)發(fā)生松動(dòng)現(xiàn)象，但不會(huì)完全從前管接頭與管接頭之間脫出。

通過上述理論計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證，增強(qiáng)管在工作中，前管接頭會(huì)在壓力脈動(dòng)阻尼器的進(jìn)口密封面內(nèi)一進(jìn)一出。在滿足圖紙要求值(209±0.5mm和20mm)時(shí)，由于管接頭和前管接頭不能把鋼絲液壓膠管壓緊，在產(chǎn)品工作過程中增強(qiáng)管不停的承受軸向拉力和壓力[1～4]，從而導(dǎo)致增強(qiáng)管的前管接頭和后管接頭松動(dòng)，發(fā)生泄漏。

3.5故障定位

經(jīng)過上述計(jì)算與試驗(yàn)，確定產(chǎn)品在調(diào)試時(shí)，泄漏部位為增強(qiáng)管的前管接頭與鋼絲液壓膠管的連接處。原因是按照?qǐng)D紙尺寸裝配，前、后管接頭未能擰緊。

4　解決措施

為了解決此問題，既要保證增強(qiáng)管不泄漏又要保證增強(qiáng)管起到穩(wěn)定輸送油源的作用，從而進(jìn)行了專項(xiàng)試驗(yàn)。

首先將三根增強(qiáng)管的前、后管接頭分別擰緊后，進(jìn)行了尺寸測量，與圖紙要求對(duì)比后，其尺寸20mm均不能滿足，實(shí)測值為：18.8mm～19.3mm范圍，總長尺寸209±0.5mm也不能滿足，實(shí)測值為：206.5mm、206.7mm、206.8mm。將三根鋼絲液壓膠管拆下后，進(jìn)行測量均滿足圖紙要求值：135±0.5mm。

根據(jù)測量現(xiàn)狀，重新裁剪三根新的鋼絲液壓膠管(1根按136±0.5mm裁剪、1根按137±0.5mm、1根按138±0.5mm裁剪)，按照?qǐng)D紙結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配，并把前后管接頭擰緊。對(duì)其進(jìn)行尺寸測量，發(fā)現(xiàn)管接頭擰緊后，圖紙要求值20mm三根增強(qiáng)管均不能滿足，實(shí)測為：19.1mm-19.3mm。按照尺寸136±0.5mm裝配的增強(qiáng)管總長尺寸為：207.5mm，不滿足圖紙要求；按照尺寸138±0.5mm裝配的增強(qiáng)管總長尺寸為：210.5mm，也不滿足圖紙要求；按照137±0.5mm裁剪的鋼絲液壓膠管裝配的增強(qiáng)管滿足圖紙要求值209±0.5mm。

接著對(duì)三根增強(qiáng)管按照?qǐng)D紙技術(shù)條件進(jìn)行液壓試驗(yàn)，均滿足內(nèi)液壓7.8MPa的要求值，繼續(xù)增壓至9MPa也未見漏油現(xiàn)象。

此時(shí)根據(jù)上述情況，可以得出在滿足圖紙要求值：209±0.5mm、20mm和鋼絲液壓膠管值：135±0.5mm時(shí)，存在前、后管接頭擰不緊的情況。

將上述試驗(yàn)情況整理后，對(duì)圖紙技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行了更改：1、增強(qiáng)管中的液壓鋼絲膠管的長度從135±0.5mm改為137±1mm；2、在增強(qiáng)管技術(shù)要求中增加在安裝時(shí)將管接頭與前、后管接頭擰緊。

5　結(jié)語

本文根據(jù)增強(qiáng)管在使用時(shí)發(fā)生泄露的情況，制定了排查分析方案，通過計(jì)算、分析與試驗(yàn)，找到了增強(qiáng)管泄漏的根本原因，在采取了有效的措施后，使得增強(qiáng)管滿足圖紙要求，同時(shí)并能為液壓舵機(jī)穩(wěn)定的輸送具有一定壓力的油源。使產(chǎn)品在工作時(shí)更加安全、可靠。

[1] 官忠范.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1981：6-8.

[2] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[3] 何存興.液壓元件[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1982：10-11.

[4] 雷天覺.液壓工程手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1993：100-103.

[5] 劉訓(xùn)謙.產(chǎn)品推進(jìn)劑及供應(yīng)系統(tǒng)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1991：1-3.

[6] GJB531B-2013產(chǎn)品通用規(guī)范[S].北京：國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì)，2013.

[7] GB/T 3683-1992.《鋼絲增強(qiáng)液壓橡膠軟管和軟管組合件》[S].北京：中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，2004.

[8] 尹韶平，劉津.產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法綜述[J].產(chǎn)品技術(shù)，1999(3):20-24.

[9] 張宇文.魚雷總體設(shè)計(jì)原理與方法[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[10] 傅祥志，張策.機(jī)械原理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.

Cause Analysis and Improvement Measure on Enhancement Tube Leakage*

This paper summarizes the leakage cause of the enhancement tube and the improvement design. In accordance with the drawing of afterbody section and steering-control actuator assembly, the leakage cause has been found through analysis and consideration. Investigation and several experiments prove the raeason with leads to leakage of reinforced tube. The design has been improved according to leakage cause to make the enhancement tube more safe and reliable during operation.

reinforced tube, leakage cause, improvement design

2016年2月19日,

2016年3月26日

孫繼紅，男，工程師，研究方向：武器裝備制造。董琛，男，碩士，助理工程師，研究方向：武器系統(tǒng)運(yùn)用與保障工程。孟雅琴，女，工程師，研究方向：武器裝備總體設(shè)計(jì)。

E917

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.042