液壓源低壓安全閥密封失效分析及改良措施

液壓源低壓安全閥密封失效分析及改良措施預(yù)研伺服液壓源在開展低壓安全閥可靠性試驗時發(fā)現(xiàn)：壓力腔加壓到一定程度時，部分安全閥不能及時按照設(shè)計預(yù)定開啟，部分不能到達設(shè)定泄流量，并存在漏油現(xiàn)象。為此，對低壓安全閥開展故障清查與分析，最終確定了改良閥體構(gòu)造和優(yōu)化加工工藝方法的研究方向。

0、引言

某預(yù)研伺服液壓源的低壓安全閥在開展靈敏度試驗時存在約30%的安全閥不能按照設(shè)計要求正常進入工作狀態(tài)，并且出現(xiàn)滲漏油的問題，嚴重影響相關(guān)組件的裝調(diào)，進而影響整體液壓源的可靠性驗證。通過對低壓安全閥開展故障查找與分析，最終確定：閥體的構(gòu)造設(shè)計缺陷及加工質(zhì)量問題是本次故障產(chǎn)生的根本原因。因此，對閥體構(gòu)造開展改良，并通過優(yōu)化的機加工藝方法確保安全閥的使用可靠性。

1、問題描述

低壓安全閥的裝配構(gòu)造及泄漏油部位，如圖1所示。

設(shè)計要求：當箱體低壓孔壓力升至1.5MPa時，安全閥開啟;當壓力升至2MPa時，泄流量≥0.9L/min;當壓力降至≤1.2MPa時，安全閥應(yīng)關(guān)閉。

實際試驗過程：當箱體低壓孔壓力升至1.5MPa時，60%的安全閥開啟;升壓至2MPa過程中，安全閥陸續(xù)開啟，并在安全閥閥體與箱體相接處、與排油管組件相接處隨機出現(xiàn)連續(xù)點滴至線狀泄漏油現(xiàn)象;從排油管組件流出量為≤0.65L/min。安全閥在開啟試驗中合格產(chǎn)品與嚴重泄漏油產(chǎn)品曲線分析比照見圖2所示。

2、故障清查與分析

2.1、故障清查

將低壓安全閥拆卸、分解、清理后比照發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)泄漏油和不能正常開啟的安全閥存在以下故障點，如圖3所示。

圖3閥體故障點示意圖

(1)密封圈出現(xiàn)不同程度的劃傷;

(2)閥體兩端螺紋倒角處殘存毛刺;

(3)閥體安裝密封圈端面處存在不同程度的不規(guī)則徑向劃傷。

2.2、產(chǎn)生故障原因

(1)由于受空間、重量限制，依據(jù)“構(gòu)造簡單、降低加工難度”的設(shè)計原則，此低壓安全閥采用螺紋空刀槽兼做密封槽的構(gòu)造。

(2)車削螺紋過程中，使螺紋始末端與兩端倒角形成近似尖邊及毛刺，并未完全去除。

2.3、故障分析

(1)O形圈是靠機械壓緊力或介質(zhì)壓力的自緊作用下產(chǎn)生彈塑性變形而堵塞流體泄漏通道的。

O形圈的壓縮率及與密封面的接觸面積大小，是影響密封效果的重要因素。壓縮率大，可使O形圈與密封面間的接觸面積增大，但壓縮率過大時，還可以導(dǎo)致O形圈永久變形，從而導(dǎo)致密封失效;壓縮率小，使O形圈與密封面間接觸面積小，降低密封效果，甚至導(dǎo)致密封失效。無系統(tǒng)壓力時，O形圈受A、B面對其產(chǎn)生的初始壓應(yīng)力，產(chǎn)生一定程度彈塑性變形，與A、B密封面間形成初始接觸面。如圖4a所示。

系統(tǒng)壓力產(chǎn)生時，壓力油經(jīng)擠出間隙流入密封槽，對密封圈產(chǎn)生軸向應(yīng)力，使O形圈彈塑性變形增大，同時與A、B、C面產(chǎn)生擠壓接觸面，增大接觸面積，增強密封效果。如圖4b所示。

本產(chǎn)品構(gòu)造為螺紋退刀槽兼做密封槽，壓力油不僅從擠出間隙，而且會通過螺紋間隙進入退刀槽，對O形圈不僅會產(chǎn)生軸向力，還會產(chǎn)生徑向力;由于螺紋退刀槽比獨立密封槽空間大，O形圈相應(yīng)的移動空間增大。因此，O形圈會增加與A面的接觸面積，卻減小或脫離與B、C面的接觸，進而減小密封效果，最終導(dǎo)致密封失效。如圖4c所示。

圖4O形圈受力狀態(tài)

(2)雖然使用專用工具安裝密封圈，可以盡量防止密封圈受入口及螺紋上殘留毛刺的破壞，但在滑入密封槽的過程中很容易被螺紋末端倒角處尖邊及殘存毛刺劃傷破壞。

(3)密封端面存在徑向劃傷，使密封圈與密封端面不能充分貼合嚴密，進而導(dǎo)致壓力油沿劃傷溢出。

4、小結(jié)

通過對產(chǎn)生問題