浅谈交联阀漏油故障的设计与改进论文
故障是指设备在工作过程中，因某种原因“丧失规定功能”或危害安全的现象。以下是小编今天为大家精心准备的：浅谈交联阀漏油故障的设计与改进相关论文。内容仅供参考，欢迎阅读!
浅谈交联阀漏油故障的设计与改进全文如下：
某交联阀属于某飞机燃油系统，用于连接两个独立的供油箱，其功能是当其中一个供油箱内的油泵因故障不能正常输油时，可远距离操纵交联阀开关，将阀门打开，连接两个供油箱，使坏泵油箱内的燃油得到充分利用。
该产品自批量交付以来，多个用户反映在使用中存在漏油故障，不仅导致电机及控制部位无输出，产品不工作，更严重的是会造成油箱间密封失效，燃油在两个油箱间流动造成飞机重心的不平衡，同时泄漏的燃油也会通过飞机穿线管流淌至其他用电设备造成连锁故障，影响到飞行使用和安全。
1 交联阀的组成。
交联阀主要由插板阀门机构和电动机构组成。插板阀门机构由壳体、插板、摇臂组件、端盖等零件组成，电动机构由减速器、电动机、电气开关控制部件等零件组成。
2 主要故障模式
通过对故障产品信息统计梳理，交联阀故障主要表现为产品不工作、位置信号灯不亮、引线导管漏油三种故障模式。分解后发现产品因密封性较差，在航空燃油长期浸泡使用后，存在不同程度的漏油现象，根据漏油位置和漏油对电气部件影响程度的不同，会导致位置开关失效、电机不工作或燃油从引线导管溢出等故障。
经过对产品密封结构的分析，产品漏油的路径有5 条。
第一条路径：由于受铸造工艺水平所限，产品壳体铸造质量差，壳体表面气孔较多，长期使用过程中，燃油通过壳体铸造缺陷中的气孔进入壳体腔体内部，再通过电机轴活动部位进入了电机内腔;
第二条路径：燃油通过壳体端盖部位进入壳体腔体内部，再通过电机轴活动部位进入电机内腔;
第三条路径：燃油通过壳体电机罩螺纹处进入电机内腔;
第四条路径：燃油通过金属活动插板进入壳体腔体内部，再通过电机轴活动部位进入电机内腔，同时也会导致两个油箱间的密封失效;
第五条路径：燃油通过电机外罩出线口进入电机内腔，同时沿飞机穿线管泄漏影响其他设备。
3 机理分析
通过对上述5 条漏油路径的分析可以看出，漏油问题的产生是由于壳体铸造缺陷及制造控制方法不当、产品密封性适应性设计先天不足以及机械活动密封工艺参数把握和过程控制方法不佳造成，需要综合统筹加以解决。
3.1 壳体漏油
主要是由于是阀门机构壳体铸造精度低，内部疏松、气孔针孔多;壳体端盖部位和电机罩部位密封设计不合理，橡胶密封圈选材不当。
3.2 金属活动插板漏油
插板表面处理采用镀尼氟龙材料处理，目的是提高抗酸碱和耐油的效果，但是通过对退厂返修品的分解发现，实际使用中表面镀层不耐磨，极易出现脱落，从而造成密封失效，出现漏油故障。
金属活动插板与密封环配合作为机械油路密封中的一种典型设计方式，为保证密封效果，通常采用增加密封环与活动插板接触面积的方法提高密封性能。但是在分解故障产品时发现，单纯增加密封环厚度，势必对插板和密封环加工质量，以及热处理后的变形量提出较为苛刻的要求，已经超出了现有工业基础能够达到的水平，使用中磨损较为严重，造成产品密封性能下降，造成阀门气密性不合格，产生漏油。
3.3 导线出线口漏油
主要是由于出线口与飞机上扩口式组合导管通过螺母联接，当扩口式组合导管上的螺母未拧紧时，会导致扩口式组合导管上的锥面与出线口处的74°锥面不能完全贴合，燃油从出线口处渗入产品内部，导致产品漏油。泄漏燃油顺飞机穿线管流向其他部位造成设备损坏。
4 解决措施
4.1 壳体漏油的改进
壳体漏油如图3 所示，主要集中在路径1、2、3。壳体漏油的主要原因一是壳体在路径2、3 密封设计不合理，产品直接暴露于航空燃油之中，由于航空燃油具有极强的渗透能力，造成燃油进入到壳体内部;二是O 型橡胶密封圈选材不合理，在航空燃油中浸泡一段时间后，橡胶圈发生严重老化，失去密封作用;三是壳体在铸造时缺陷过多，内部疏松、产生气孔、针孔所致。
4.1.1 壳体密封设计改进
通过大量国内外密封材料资料，并对国内材料生产厂家进行了广泛调研。通过对比分析，选用了HM108室温硫化密封剂对路径2 和路径3 进行了全密封处理。该密封剂是以液体聚硫橡胶为主成分的双组分密封剂，在室温下可硫化成弹性体，具有良好的耐喷气燃料(喷气发动机燃料)能力，主要用于飞机机翼整体油箱结构的表面刷涂密封、油箱结构填角，紧固件头部罩封等。对路径2 和路径3 涂刷了HM108 室温硫化密封剂后，对该密封剂的耐热老化性能、耐高低温性能、耐喷气燃料性能、与LY12CZ 铝合金壳体的粘结性能等进行了验证，实测结果符合要求，证明该密封剂具有良好的耐环境和力学性能。
4.1.2 橡胶密封圈改进
针对O 型橡胶密封圈选材不合理，在航空燃油中浸泡一段时间后，橡胶圈发生严重老化，失去密封作用的问题，选取了常用密封材料氟橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等多种不同材质制造成密封圈，在航空燃油中进行60d 耐油浸泡试验，通过对比试验，同时借鉴了歼击机发动机内接触燃油的顶杆皮碗的橡胶用料，最终选择了胶料牌号为5871 的丁腈橡胶密封圈，该密封圈是以丙烯腈含量不同的丁腈-18、丁腈-26 或丁腈-40 生胶为基础，添加补强剂、防老剂等组分经混炼而成。经硫化后具有优异的耐油性能。选用5871 胶料密封圈后，经密封圈的耐油性能、耐热老化性能、耐高低温性能试验验证，密封圈未发生变形，满足使用环境要求。
4.1.3 壳体制造改进
针对壳体铸造精度过低，内部疏松，存在针孔、气孔等铸造缺陷的问题，课题组分析认为，由于铸造过程中壳体具有导热系数大、充型能力差，无透气性等特点，必须细化铸造工艺。在预防产生针孔方面，一是严格防止被污染的铸造铝合金材料、粘有有机化合物及严重被氧化腐蚀的材料被使用。二是控制熔炼技术，加强出气精炼。三是控制金属型涂层厚度，过厚容易产生针孔。四是对铸件厚壁部位采取激冷措施，如镶铜块或浇水等，防止模具温度过高。
4.2 金属插板漏油的改进
金属插板漏油，主要集中在路径4 区域。针对漏油机理分析，通过对各类涂层的工程经验进行仔细比较，确定采用耐磨镀鉻和阳极化处理的方式，替代原有镀尼氟龙材料处理。同时改进插板前端面设计结构，通过反复论证试验，将插板上端面尖角结构更改为圆角结构，这种设计不仅使插板与密封环在运动中实现光滑过度，极大降低了插板工作面的划伤，同时也能够有效降低镀铬时因尖端放电造成的局部镀层偏厚，从而提高了插板平面度，为提高产品的耐久性和使用可靠性奠定了基础。
为了进一步提高金属插板与密封环间的密封效果，采用了优化密封环尺寸，兼顾金属插板和密封环机械加工精度和热处理变形量，同时增加表面研磨抛光工序的解决方法。一是采取措施消除加工误差产生的根源，提高零件的加工精度。二是在金属插板的加工过程中，利用测量装置连续的测量出金属插板的实际尺寸、形状及位置误差，并与基准值进行比较，随时修正刀具与刀具的相对位置。三是摒弃了原有研磨剂，研制了专用的YM01 研磨剂，提高了研磨和抛光效率，防止金属插板生锈，软化了金属插板表面的氧化膜。四是在布轮等软的研磨工具上，涂以抛光膏来加工金属插板，通过研磨和抛光将金属插板表面的高点去掉，从而使金属插板表面粗糙度提高到0.2，达到光泽镜面的较高水平。
4.3 导线出线口漏油的改进
导线出线口漏油，主要集中在路径5 区域。该部位位置较为特殊，既是产品导线引出的电气接口位置，又是与飞机油箱内扩口式组合导管连接的机械接口位置，无任何防漏油措施。外场机务人员和主机装配工人在安装时，由于产品安装位置在油箱底部较深处，并且产品外罩为圆柱型，这样就造成难以使用合适的安装工具难以固定，当飞机上扩口式组合导管与产品出线口的74°锥面无法拧紧时，造成导管与出线口贴合不紧密，从而极易导致飞机燃油从导线出线口进入产品内部，同时沿组合式导管流向其他用电设备造成连锁故障。而当组合导管与产品出线口拧的过紧时，则会导致力矩通过出线管传递到电机外罩上，造成外罩安装位置的松动，破坏电机外罩处的密封措施，从而造成了该部位的漏油。
(1)对产品的设计结构进行改进。在出线口根部增加六方凸台，以便在使用长扳手安装扩口式组合导管时拧紧螺母时，避免因螺母未拧紧，使组合导管上的锥面与出线口的74°锥面未完全贴合，导致燃油从产品出线口处进入内部。同时对安装导管起到固定和限位作用，防止力矩传递导致的电机外罩松动漏油。
(2)出线口密封。由于导线从出线口中引出，在飞机安装过程中导线不可避免的出现拉扯、弯折等活动，加之导线材质外表光滑，与胶液无法紧密贴合，造成出线口处难以完全。在充分借鉴了电连接器的密封设计方法的基础上，针对长时间燃油使用环境的特殊要求，创新性采用了封线体辅以新研胶液密封材料的方式，解决了此问题。
①研制了专用封线体。该封线体采用灰色氟硅胶6260 胶料制成，本身具有极强的耐油、耐高低温性能，材料韧性好，与导线外绝缘层具有较强的磨擦性能，不易产生窜动。
封线体中过线孔与导线的配合采用过盈配合，使两者结合紧密，同时封线体过线孔中均开有环槽，可使过线孔与导线紧密贴合的同时，封线体外形不发生较大变形，方便了封线体的安装。使用封线体在对单根导线提供密封的同时，也起到了防止导线聚拢在一起而造成线间密封困难，另外也为后续的出线口灌胶工艺提供了附着面，使胶液也能够密封单根导线且不会沿着导线流入产品内部，起到较好的保护作用。
②新研密封胶
由于出现口部位既是电气接口部位又是机械接口部位，密封要求较高。因此在密封胶的选择上，既要求有较高的耐油性能，同时也要具备耐高低温、流动性强、附着粘接力高等综合特性要求。
通过对比分析，选用了WM82-1 三防绝缘密封胶。该密封胶的特点是对非金属材料有着优异的附着力，耐热，绝缘，它是以环氧树脂作为胶料，用聚酰胺树脂和复合型固化剂，以及耐水性能好，透气率小的液体聚硫橡胶作为增韧剂等多种材料组成，同时具备较好的耐油基介质性能。同时对原有灌胶工艺进行了改进，增加灌胶后在真空箱内抽气泡2h，保证空气彻底从胶液中析出，确保了胶液的纯净和灌封质量。
5 试验验证
改进后的交联阀经工作性能，低温贮存、低温工作、高温贮存、高温工作、温度冲击、温度-高度、振动、冲击、加速度、湿热等环境试验项目，并模拟了飞机油箱内的环境，按照实际工作情况进行了模拟试验。各项试验后性能数据均合格。检查分解产品，无漏油现象，试验证明改进措施有效，完全达到产品攻关改进要求，满足飞机使用要求。
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