某型飛機(jī)襟翼液壓電磁閥故障分析

王金鐸 付曉鋒 吳麟 吳恒壯

摘要：針對某型飛機(jī)襟翼液壓電磁閥故障，通過對襟翼液壓電磁閥的構(gòu)造和工作原理等進(jìn)行分析，研究襟翼液壓電磁閥故障產(chǎn)生的原因，對襟翼液壓電磁閥的修理制定相應(yīng)措施，避免故障再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：襟翼；電磁閥；故障；措施

Keywords：flap；solenoid valve；breakdown；measures

某型飛機(jī)地面試車檢查發(fā)現(xiàn)，襟翼放下23°后，襟翼會(huì)在23°以下小范圍自動(dòng)往復(fù)收放，收放行程約60mm，頻率約15次/min；停車后接地面液壓泵檢查，發(fā)現(xiàn)主液壓供壓壓力小于19MPa時(shí)襟翼收放正常，主液壓大于19MPa時(shí)故障重現(xiàn)，判讀飛參發(fā)現(xiàn)飛參記錄與實(shí)際情況一致。經(jīng)分析，判斷為襟翼液壓電磁閥故障，更換襟翼液壓電磁閥后故障排除。

1 襟翼液壓電磁閥工作原理

1.1 襟翼液壓電磁閥組成

襟翼液壓電磁閥由殼體、電磁操縱和液壓換向三部分組成（見圖1）。

殼體上裝有收上、來油、放下、回油四個(gè)接頭及手控按鈕。手控按鈕用來代替電磁鐵通電。

電磁操縱部分由線圈、電磁鐵、鋼珠活門、活門座、濾網(wǎng)和彈簧墊片等組成?；顒?dòng)鐵芯上固定有頂桿，用來打開鋼珠活門。彈簧用來使活動(dòng)鐵芯上的頂桿脫離鋼珠?；铋T座分為左、右活門座，中心有通油孔。濾網(wǎng)用來濾除來油雜質(zhì)，防止油液雜質(zhì)堵塞活門座孔。彈簧片保證在無油壓情況下活門座靠緊電磁鐵。鋼珠活門行程為0.15～0.25mm，鋼珠活門左右移動(dòng)保證了操縱油路高低壓的變化。

液壓換向部分由堵頭、回位彈簧、配油柱塞、閥套和密封圈等組成（見圖2）。

電磁操縱和液壓換向兩部分全部裝在同一鋁合金殼體內(nèi)。

1.2 襟翼液壓電磁閥工作原理

電磁操縱部分不通電，兩個(gè)活動(dòng)鐵芯頂桿在彈簧力作用下離開鋼珠活門。高壓油液經(jīng)來油接頭進(jìn)入電磁操縱部分，油液力推動(dòng)鋼珠活門將兩外側(cè)活門座回油路關(guān)閉，油液經(jīng)兩內(nèi)側(cè)活門座進(jìn)入配油柱塞的兩端。由于配油柱塞兩端截面積相等，油壓相等，彈簧力也相等，所以配油柱塞處于中立位置。來油不能與收放管路相通，而收放管路均與回油路相通。

收上位置時(shí)，右邊的電磁鐵通電工作，活動(dòng)鐵芯頂桿向左推動(dòng)鋼珠活門，關(guān)閉內(nèi)側(cè)活門座通油孔，打開外側(cè)活門座通油孔，使配油柱塞右端與回油路溝通。高壓來油進(jìn)入電磁操縱部分，油液力推動(dòng)左邊的鋼珠活門向左移動(dòng)，關(guān)閉活門座上的回油孔，打開通向配油柱塞左端的通油孔，配油柱塞在兩端油壓差的作用下右移，使來油路與收上油路相通，放下油路與回油路相通，襟翼收上。

放下位置時(shí)，左邊的電磁鐵通電工作，配油柱塞左移，來油路與放下油路相通，襟翼放下。

2 故障原因分析

根據(jù)襟翼液壓電磁閥組成及工作原理判斷，引起襟翼在23°以下小范圍自動(dòng)往復(fù)收放的原因是電磁閥內(nèi)部密封不良導(dǎo)致高壓油進(jìn)入收上腔，而內(nèi)部密封不良的原因可能是電磁操縱部分的密封失效或液壓轉(zhuǎn)換部分的密封失效。

2.1 對故障件進(jìn)行分解檢查

1）電磁操縱部分檢查

用5～10倍放大鏡對活門座密封圈、活門座密封面、鋼珠、銜鐵復(fù)位彈簧進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)損傷或其他影響密封性能的故障。

2）液壓轉(zhuǎn)換部分檢查

a.用5～10倍放大鏡對殼體、閥套、閥芯、回位彈簧進(jìn)行檢查，無損傷情況，符合相關(guān)要求。測量閥芯與閥套的配合間隙為0.002mm，符合0.002～0.005mm間隙要求。

b.對閥套在殼體內(nèi)的軸向間隙進(jìn)行檢查。如圖1所示，閥套安裝在殼體內(nèi)，兩端分別安裝有端蓋，隨著閥套兩端壓力的改變，若閥套在殼體內(nèi)反復(fù)竄動(dòng)將導(dǎo)致密封圈磨損。根據(jù)閥套、殼體及端蓋的零件圖樣計(jì)算，閥套在殼體內(nèi)的軸向間隙為0～0.2mm，檢查該產(chǎn)品閥套在殼體內(nèi)的軸向間隙為0.05mm，符合圖樣要求。

c.按圖2對閥套密封圈進(jìn)行分解檢查。6號(hào)密封圈缺損二分之一，5號(hào)密封圈完好，其余均有不同程度損傷。

2.2 密封圈損傷原因分析

1）密封圈的作用

密封圈安裝在閥套上，將電磁閥各腔體隔開（裝配位置見圖2，功用見表1）。當(dāng)電磁閥內(nèi)部6號(hào)密封圈出現(xiàn)損傷時(shí)，高壓油將從閥芯端頭腔進(jìn)入回油腔，使閥芯兩端形成壓差，閥芯右移，高壓油進(jìn)入作動(dòng)筒收上腔，導(dǎo)致襟翼收上。襟翼收上60mm左右，襟翼偏角控制機(jī)構(gòu)微動(dòng)電門恢復(fù)接通電路，電磁閥工作，使襟翼放下至23°。如此往復(fù)，就會(huì)出現(xiàn)襟翼小范圍自動(dòng)收放現(xiàn)象。

2）密封圈工作情況

密封圈裝入密封槽后，其截面受到壓縮產(chǎn)生變形，實(shí)現(xiàn)彈性密封（如圖3中“狀態(tài)A”所示）。當(dāng)密封圈充入壓力工作介質(zhì)后，在壓力的作用下，密封圈擠向溝槽一側(cè)（如圖3中“狀態(tài)B”所示），密封面上的接觸壓力上升，密封圈進(jìn)一步壓縮，提高了密封效果。當(dāng)充入壓力超過密封圈所能承受的強(qiáng)度時(shí)，密封圈擠壓進(jìn)殼體與閥套之間的間隙δ（如圖3中“狀態(tài)C”所示）。壓力消失時(shí)，依靠密封圈自身彈性作用恢復(fù)初始壓縮狀態(tài)。

在液壓設(shè)計(jì)中，工作介質(zhì)壓力較高時(shí)需設(shè)計(jì)擋圈以防止密封圈因發(fā)生“擠出”現(xiàn)象而損壞（見圖4），擋圈設(shè)置在低壓側(cè)，阻擋密封圈變形進(jìn)入間隙δ產(chǎn)生磨損。電磁閥密封圈所承受的油液壓力為21MPa，屬于高壓介質(zhì)，無擋圈時(shí)易被擠壓進(jìn)間隙δ，反復(fù)工作后密封圈產(chǎn)生磨損。

3）閥套與殼體配合間隙

測量殼體內(nèi)孔尺寸為Ф12.705，測量閥套外徑尺寸為Ф12.679，配合間隙為0.026mm，符合0.006～0.037mm間隙配合要求。但閥套與殼體之間的配合間隙偏大，導(dǎo)致密封圈在溝槽內(nèi)的初始壓縮量減小，降低了密封圈與殼體的接觸面積，密封性能下降，從而加速密封圈磨損。

3 結(jié)論及解決措施

根據(jù)上述分析，襟翼在23°以下小范圍自動(dòng)往復(fù)收放形成過程如下：

前期，密封圈磨損導(dǎo)致的泄漏量不足以使閥芯兩端形成壓力差，閥芯保持中立位置，電磁閥工作正常。

后期，密封圈磨損導(dǎo)致的泄漏量使閥芯兩端逐漸形成壓力差，高壓油壓力小于19MPa時(shí)，閥芯兩端壓力差小于閥芯回位彈簧自身彈力，閥芯保持中立狀態(tài)，電磁閥工作正常；當(dāng)高壓油壓力大于19MPa時(shí)，閥芯兩端壓力差大于閥芯復(fù)位彈簧自身彈力，閥芯向右移動(dòng)，高壓油進(jìn)入收上腔，使襟翼收上。

產(chǎn)生密封圈損傷的主要原因是：當(dāng)閥套和殼體配合間隙偏上限時(shí)，隨著襟翼液壓電磁閥使用時(shí)間的增加，高低兩種壓力交替沖擊，造成密封圈自然磨損。

解決措施：提高閥套與殼體配合處的密封圈截面直徑選配要求，對于配合間隙在0.025～0.037mm的情況，需選配截面直徑為Φ1.38～Φ1.40的密封圈進(jìn)行裝配，以保證密封圈與殼體的接觸面積。

參考文獻(xiàn)

[1]王紅巖.某型飛機(jī)構(gòu)造與維護(hù)[Z].空軍航空大學(xué)，2007.

[2]劉新德.袖珍液壓氣動(dòng)手冊[M].（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

作者簡介

王金鐸，工程師，主要從事飛機(jī)著陸系統(tǒng)技術(shù)工作和修理研究。

付曉鋒，工程師，主要從事飛機(jī)液壓系統(tǒng)技術(shù)工作和修理研究。

吳麟，高級工程師，主要從事飛機(jī)部附件維修管理和質(zhì)量監(jiān)督。

吳恒壯，高級工程師，主要從事飛機(jī)救生和著陸系統(tǒng)技術(shù)管理和修理研究。