淺談交聯閥漏油故障的設計與改進論文
故障是指裝置在工作過程中，因某種原因“喪失規定功能”或危害安全的現象。以下是小編今天為大家精心準備的：淺談交聯閥漏油故障的設計與改進相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談交聯閥漏油故障的設計與改進全文如下：
某交聯閥屬於某飛機燃油系統，用於連線兩個獨立的供油箱，其功能是當其中一個供油箱內的油泵因故障不能正常輸油時，可遠距離操縱交聯閥開關，將閥門開啟，連線兩個供油箱，使壞泵油箱內的燃油得到充分利用。
該產品自批量交付以來，多個使用者反映在使用中存在漏油故障，不僅導致電機及控制部位無輸出，產品不工作，更嚴重的是會造成油箱間密封失效，燃油在兩個油箱間流動造成飛機重心的不平衡，同時洩漏的燃油也會通過飛機穿線管流淌至其他用電裝置造成連鎖故障，影響到飛行使用和安全。
1 交聯閥的組成。
交聯閥主要由插板閥門機構和電動機構組成。插板閥門機構由殼體、插板、搖臂元件、端蓋等零件組成，電動機構由減速器、電動機、電氣開關控制部件等零件組成。
2 主要故障模式
通過對故障產品資訊統計梳理，交聯閥故障主要表現為產品不工作、位置訊號燈不亮、引線導管漏油三種故障模式。分解後發現產品因密封性較差，在航空燃油長期浸泡使用後，存在不同程度的漏油現象，根據漏油位置和漏油對電氣部件影響程度的不同，會導致位置開關失效、電機不工作或燃油從引線導管溢位等故障。
經過對產品密封結構的分析，產品漏油的路徑有5 條。
第一條路徑：由於受鑄造工藝水平所限，產品殼體鑄造質量差，殼體表面氣孔較多，長期使用過程中，燃油通過殼體鑄造缺陷中的氣孔進入殼體腔體內部，再通過電機軸活動部位進入了電機內腔;
第二條路徑：燃油通過殼體端蓋部位進入殼體腔體內部，再通過電機軸活動部位進入電機內腔;
第三條路徑：燃油通過殼體電機罩螺紋處進入電機內腔;
第四條路徑：燃油通過金屬活動插板進入殼體腔體內部，再通過電機軸活動部位進入電機內腔，同時也會導致兩個油箱間的密封失效;
第五條路徑：燃油通過電機外罩出線口進入電機內腔，同時沿飛機穿線管洩漏影響其他裝置。
3 機理分析
通過對上述5 條漏油路徑的分析可以看出，漏油問題的產生是由於殼體鑄造缺陷及製造控制方法不當、產品密封性適應性設計先天不足以及機械活動密封工藝引數把握和過程控制方法不佳造成，需要綜合統籌加以解決。
3.1 殼體漏油
主要是由於是閥門機構殼體鑄造精度低，內部疏鬆、氣孔針孔多;殼體端蓋部位和電機罩部位密封設計不合理，橡膠密封圈選材不當。
3.2 金屬活動插板漏油
插板表面處理採用鍍尼氟龍材料處理，目的是提高抗酸鹼和耐油的效果，但是通過對退廠返修品的分解發現，實際使用中表面鍍層不耐磨，極易出現脫落，從而造成密封失效，出現漏油故障。
金屬活動插板與密封環配合作為機械油路密封中的一種典型設計方式，為保證密封效果，通常採用增加密封環與活動插板接觸面積的方法提高密封效能。但是在分解故障產品時發現，單純增加密封環厚度，勢必對插板和密封環加工質量，以及熱處理後的變形量提出較為苛刻的要求，已經超出了現有工業基礎能夠達到的水平，使用中磨損較為嚴重，造成產品密封效能下降，造成閥門氣密性不合格，產生漏油。
3.3 導線出線口漏油
主要是由於出線口與飛機上擴口式組合導管通過螺母聯接，當擴口式組合導管上的螺母未擰緊時，會導致擴口式組合導管上的錐面與出線口處的74°錐面不能完全貼合，燃油從出線口處滲入產品內部，導致產品漏油。洩漏燃油順飛機穿線管流向其他部位造成裝置損壞。
4 解決措施
4.1 殼體漏油的改進
殼體漏油如圖3 所示，主要集中在路徑1、2、3。殼體漏油的主要原因一是殼體在路徑2、3 密封設計不合理，產品直接暴露於航空燃油之中，由於航空燃油具有極強的滲透能力，造成燃油進入到殼體內部;二是O 型橡膠密封圈選材不合理，在航空燃油中浸泡一段時間後，橡膠圈發生嚴重老化，失去密封作用;三是殼體在鑄造時缺陷過多，內部疏鬆、產生氣孔、針孔所致。
4.1.1 殼體密封設計改進
通過大量國內外密封材料資料，並對國內材料生產廠家進行了廣泛調研。通過對比分析，選用了HM108室溫硫化密封劑對路徑2 和路徑3 進行了全密封處理。該密封劑是以液體聚硫橡膠為主成分的雙組分密封劑，在室溫下可硫化成彈性體，具有良好的耐噴氣燃料***噴氣發動機燃料***能力，主要用於飛機機翼整體油箱結構的表面刷塗密封、油箱結構填角，緊韌體頭部罩封等。對路徑2 和路徑3 塗刷了HM108 室溫硫化密封劑後，對該密封劑的耐熱老化效能、耐高低溫效能、耐噴氣燃料效能、與LY12CZ 鋁合金殼體的粘結效能等進行了驗證，實測結果符合要求，證明該密封劑具有良好的耐環境和力學效能。
4.1.2 橡膠密封圈改進
針對O 型橡膠密封圈選材不合理，在航空燃油中浸泡一段時間後，橡膠圈發生嚴重老化，失去密封作用的問題，選取了常用密封材料氟橡膠、丁腈橡膠、矽橡膠等多種不同材質製造成密封圈，在航空燃油中進行60d 耐油浸泡試驗，通過對比試驗，同時借鑑了殲擊機發動機內接觸燃油的頂杆皮碗的橡膠用料，最終選擇了膠料牌號為5871 的丁腈橡膠密封圈，該密封圈是以丙烯腈含量不同的丁腈-18、丁腈-26 或丁腈-40 生膠為基礎，新增補強劑、防老劑等組分經混煉而成。經硫化後具有優異的耐油效能。選用5871 膠料密封圈後，經密封圈的耐油效能、耐熱老化效能、耐高低溫效能試驗驗證，密封圈未發生變形，滿足使用環境要求。
4.1.3 殼體制造改進
針對殼體鑄造精度過低，內部疏鬆，存在針孔、氣孔等鑄造缺陷的問題，課題組分析認為，由於鑄造過程中殼體具有導熱係數大、充型能力差，無透氣性等特點，必須細化鑄造工藝。在預防產生針孔方面，一是嚴格防止被汙染的鑄造鋁合金材料、粘有有機化合物及嚴重被氧化腐蝕的材料被使用。二是控制熔鍊技術，加強出氣精煉。三是控制金屬型塗層厚度，過厚容易產生針孔。四是對鑄件厚壁部位採取激冷措施，如鑲銅塊或澆水等，防止模具溫度過高。
4.2 金屬插板漏油的改進
金屬插板漏油，主要集中在路徑4 區域。針對漏油機理分析，通過對各類塗層的工程經驗進行仔細比較，確定採用耐磨鍍鉻和陽極化處理的方式，替代原有鍍尼氟龍材料處理。同時改進插板前端面設計結構，通過反覆論證試驗，將插板上端面尖角結構更改為圓角結構，這種設計不僅使插板與密封環在運動中實現光滑過度，極大降低了插板工作面的劃傷，同時也能夠有效降低鍍鉻時因尖端放電造成的區域性鍍層偏厚，從而提高了插板平面度，為提高產品的耐久性和使用可靠性奠定了基礎。
為了進一步提高金屬插板與密封環間的密封效果，採用了優化密封環尺寸，兼顧金屬插板和密封環機械加工精度和熱處理變形量，同時增加表面研磨拋光工序的解決方法。一是採取措施消除加工誤差產生的根源，提高零件的加工精度。二是在金屬插板的加工過程中，利用測量裝置連續的測量出金屬插板的實際尺寸、形狀及位置誤差，並與基準值進行比較，隨時修正刀具與刀具的相對位置。三是摒棄了原有研磨劑，研製了專用的YM01 研磨劑，提高了研磨和拋光效率，防止金屬插板生鏽，軟化了金屬插板表面的氧化膜。四是在布輪等軟的研磨工具上，塗以拋光膏來加工金屬插板，通過研磨和拋光將金屬插板表面的高點去掉，從而使金屬插板表面粗糙度提高到0.2，達到光澤鏡面的較高水平。
4.3 導線出線口漏油的改進
導線出線口漏油，主要集中在路徑5 區域。該部位位置較為特殊，既是產品導線引出的電氣介面位置，又是與飛機油箱內擴口式組合導管連線的機械介面位置，無任何防漏油措施。外場機務人員和主機裝配工人在安裝時，由於產品安裝位置在油箱底部較深處，並且產品外罩為圓柱型，這樣就造成難以使用合適的安裝工具難以固定，當飛機上擴口式組合導管與產品出線口的74°錐面無法擰緊時，造成導管與出線口貼合不緊密，從而極易導致飛機燃油從導線出線口進入產品內部，同時沿組合式導管流向其他用電裝置造成連鎖故障。而當組合導管與產品出線口擰的過緊時，則會導致力矩通過出線管傳遞到電機外罩上，造成外罩安裝位置的鬆動，破壞電機外罩處的密封措施，從而造成了該部位的漏油。
***1***對產品的設計結構進行改進。在出線口根部增加六方凸臺，以便在使用長扳手安裝擴口式組合導管時擰緊螺母時，避免因螺母未擰緊，使組合導管上的錐面與出線口的74°錐面未完全貼合，導致燃油從產品出線口處進入內部。同時對安裝導管起到固定和限位作用，防止力矩傳遞導致的電機外罩鬆動漏油。
***2***出線口密封。由於導線從出線口中引出，在飛機安裝過程中導線不可避免的出現拉扯、彎折等活動，加之導線材質外表光滑，與膠液無法緊密貼合，造成出線口處難以完全。在充分借鑑了電聯結器的密封設計方法的基礎上，針對長時間燃油使用環境的特殊要求，創新性採用了封線體輔以新研膠液密封材料的方式，解決了此問題。
①研製了專用封線體。該封線體採用灰色氟矽膠6260 膠料製成，本身具有極強的耐油、耐高低溫效能，材料韌性好，與導線外絕緣層具有較強的磨擦效能，不易產生竄動。
封線體中過線孔與導線的配合採用過盈配合，使兩者結合緊密，同時封線體過線孔中均開有環槽，可使過線孔與導線緊密貼合的同時，封線體外形不發生較大變形，方便了封線體的安裝。使用封線體在對單根導線提供密封的同時，也起到了防止導線聚攏在一起而造成線間密封困難，另外也為後續的出線口灌膠工藝提供了附著面，使膠液也能夠密封單根導線且不會沿著導線流入產品內部，起到較好的保護作用。
②新研密封膠
由於出現口部位既是電氣介面部位又是機械介面部位，密封要求較高。因此在密封膠的選擇上，既要求有較高的耐油效能，同時也要具備耐高低溫、流動性強、附著粘接力高等綜合特性要求。
通過對比分析，選用了WM82-1 三防絕緣密封膠。該密封膠的特點是對非金屬材料有著優異的附著力，耐熱，絕緣，它是以環氧樹脂作為膠料，用聚醯胺樹脂和複合型固化劑，以及耐水效能好，透氣率小的液體聚硫橡膠作為增韌劑等多種材料組成，同時具備較好的耐油基介質效能。同時對原有灌膠工藝進行了改進，增加灌膠後在真空箱內抽氣泡2h，保證空氣徹底從膠液中析出，確保了膠液的純淨和灌封質量。
5 試驗驗證
改進後的交聯閥經工作效能，低溫貯存、低溫工作、高溫貯存、高溫工作、溫度衝擊、溫度-高度、振動、衝擊、加速度、溼熱等環境試驗專案，並模擬了飛機油箱內的環境，按照實際工作情況進行了模擬試驗。各項試驗後效能資料均合格。檢查分解產品，無漏油現象，試驗證明改進措施有效，完全達到產品攻關改進要求，滿足飛機使用要求。