一種柔性方式連接管路漏油故障分析及改進方法

劉學文 邢萊棚

（國營蕪湖機械廠，蕪湖 241007）

1 故障概況

某型飛機液壓油箱吸油導管和接頭間發生漏油故障，分解導管和接頭后檢查發現，管接頭1內壁右下側存在磨傷現象，深度約為0.25 mm。對同型號其他飛機檢查，部分飛機管接頭1內壁右下側和管套也存在磨損現象[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、結構形式、安裝方式，查找管接頭、導管磨損導致漏油原因，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1 MPa左右。管路由管接頭、導管組成。導管一端為74°外錐結構，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，松開導管與液壓油箱連接端[2]，導管柔性連接端可以在隔框上管接頭1沿周向轉動、軸向及徑向活動[3]。

圖2 液壓油箱吸油導管連接示意圖一

圖3 液壓油箱吸油導管連接示意圖二

2.2 磨損痕跡關聯分析

分析導管端頭和管接頭磨損痕跡對應關系發現，管接頭內側磨損處與導管密封圈槽凸臺存在關聯。導管密封圈凸臺磨損長度約為45 mm，寬度為3.5 mm，管接頭內側磨損痕跡與凸臺部分磨損痕跡基本一致。將故障導管和管接頭離位重新安裝組合，在工作壓力條件下進行密封性試驗，漏油故障復現[4]。

2.3 結構形式分析

為研究導致故障發生的原因，需對導管、管接頭結構形式、尺寸以及機上安裝固定方式進行分析。故障導管主要由管體、鎖緊螺母以及密封圈組成。其中：管體部分由導管和套管通過焊接連接在一起；套管與導體軸線之間約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內部后，通過壓縮密封圈保證連接處密封。導管與管接頭1采用柔性連接。導管在插入管接頭1后，沿直徑方向最大轉動約4°，目的是管路連接時保證導管與管接頭1、管接頭2同心度，消除導管和管接頭之間存在安裝應力。導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

為進一步分析漏油原因，需要計算密封圈在管接頭內的壓縮率。

2.4.1 密封圈壓縮率設計符合性

根據《O型密封圈及密封結構設計要求》（HB/Z 4-95），軸溝槽固定密封的密封圈壓縮率應在18%～22%，才能保證有效密封。管接頭、管套及密封圈結構尺寸如表1所示。

表1 管接頭、管套及密封圈結構尺寸

對該管套、管接頭及密封圈尺寸進行測量，并計算密封圈壓縮率。

式中：h為密封圈槽深度和凸臺與管接頭之間間隙之和；b為密封圈截面直徑。根據計算結果，密封圈的壓縮量能夠滿足管路密封要求。

2.4.2 管套、管接頭磨損后密封圈壓縮率

通過測量，管接頭內側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，通過計算得出密封圈的壓縮率小于技術標準18%～22%的要求。

2.4.3 管接頭磨損原因分析

漏油部位管接頭設計時采用柔性連接，管套和管體軸線間軸線夾角約有175°，目的是保證導管在有限的安裝空間能夠有效連接，補償管套和管接頭之間的不同心度，預防導管安裝應力。在導管無應力安裝時，密封圈槽凸臺和管接頭內側之間的單邊間隙最大約為0.2 mm。當導管調整不當與管接頭存在安裝應力時，密封圈凸臺將與管接頭內側存在初始應力接觸，在長期機械振動環境下發生磨損故障。

通過分析，滲漏油的主要原因為管接頭密封面異常磨損，密封圈壓縮量減少，且磨損部位表面不規則，導致密封圈不能與密封面有效貼合，在振動環境和液壓壓力作用下發生滲漏油故障。

3 改進措施

通過分析和計算，該管路系統管接頭柔性連接部位漏油的主要原因為管接頭調整不當，存在初始安裝應力，長期振動導致管接頭密封面磨損。當達到一定深度時，密封圈壓縮率減小導致滲漏油。所以，若要從根本上消除此類故障發生，可以從優化管路裝配方法和重新設計管路連接件兩方面入手，減少導管密封圈凸臺和管接頭密封面的應力接觸。

3.1 通過調整管套和管體軸線之間的夾角方向增加間隙

通過對多架飛機管接頭1檢查發現，管套與管接頭1固定相對位置存在差異。磨損的管接頭1內壁與管套之間無間隙，且管體與管套間的175°夾角背離磨損部位。通過調整夾角部位與管接頭對應位置，將管套彎曲部位旋轉到最小間隙處，增加管套和管接頭1之間間隙，如圖4所示。

圖4 吸油導管改進后連接示意圖

3.2 調整管接頭2擰入液壓油箱深度

根據液壓油箱、導管及管接頭相對位置關系以及管接頭2的結構分析，管接頭2為145°彎接頭，螺距為1.5 mm。通過計算發現，當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生約1 mm位移，而徑向位移能夠微調導管與管接頭2之間的同心度，改變密封圈槽凸臺與管接頭2內側間隙偏小磨損現象。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 結語

綜上所述，滲漏油的主要原因為管接頭密封面磨損，密封圈壓縮量減少，長期在振動環境和液壓壓力作用下發生滲漏油故障。預防管接頭1磨損可以通過調整管接頭1、管接頭2以及導管三者之間的同心度的實現，同時要充分利用導管本身的結構特點，優化管路裝配方法，從而有效預防因密封面磨損導致滲漏油故障的發生。