某型燃油電磁閥短時(shí)不工作故障分析及糾錯(cuò)

朱麗穎

中國(guó)航發(fā)長(zhǎng)春控制科技有限公司，中國(guó)·吉林 長(zhǎng)春 130000

1 概述

2021年58 號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)日第一架次地面起動(dòng)過程中報(bào)“回路故障”，發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)轉(zhuǎn)備份，轉(zhuǎn)備份后起動(dòng)成功。故障發(fā)生后，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行再次試車驗(yàn)證，故障未復(fù)現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)送，建立“Lm 回路故障”判定“主燃油電磁閥工作異?！?，據(jù)此公司對(duì)此臺(tái)產(chǎn)品展開排查工作。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工作原理

某型燃油電磁閥為兩位兩通常閉電磁閥，主要由線圈組件、銜鐵、頂桿、大彈簧、小彈簧、活門、活門座和導(dǎo)套等零組件組成，詳見圖1。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖

產(chǎn)品斷電常閉，按綜合電子調(diào)節(jié)器發(fā)出的占空比信號(hào)，改變?nèi)加碗姶砰y輸出的流量。當(dāng)產(chǎn)品通電時(shí)，銜鐵在電磁力作用下向左運(yùn)動(dòng)，直至銜鐵底端面與導(dǎo)套底端完全貼合，該距離為行程h，活門在小彈簧力作用下向左運(yùn)動(dòng)，打開產(chǎn)品油路；斷電釋放時(shí)，銜鐵在大彈簧力的作用下向右運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)活門克服液壓力與小彈簧力，使活門與活門座貼合，關(guān)閉產(chǎn)品油路。

3 產(chǎn)品故障樹

根據(jù)系統(tǒng)故障現(xiàn)象判定“主燃油控制電磁閥工作異?！?，現(xiàn)結(jié)合產(chǎn)品工作原理，確定故障頂事件為“產(chǎn)品短時(shí)不工作”，形成故障樹見圖2，共有8 個(gè)底事件。

圖2 產(chǎn)品短時(shí)不工作故障樹

根據(jù)故障樹，對(duì)故障樹底事件進(jìn)行了排查，排查方法如表1所示。

表1 產(chǎn)品短時(shí)不工作故障底事件排查表

4 故障排查工作

4.1 設(shè)計(jì)復(fù)查

①經(jīng)復(fù)查產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，電磁閥進(jìn)口處裝有濾網(wǎng)，可防止污染物進(jìn)入電磁閥內(nèi)部造成銜鐵運(yùn)動(dòng)卡滯。（X1-1 可排除）

②經(jīng)復(fù)查產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，電磁閥運(yùn)動(dòng)部件之間配合尺寸給定符合公司電磁閥設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（X2-1 可排除）

③經(jīng)復(fù)查產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，銜鐵外徑有圓柱度0.005 等形位公差要求。（X3-1 可排除）

④經(jīng)復(fù)查產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，銜鐵彈簧基準(zhǔn)面有垂直度0.03等形位公差要求。（X4-1 可排除）

⑤通過裝配狀態(tài)及對(duì)銜鐵、彈簧及調(diào)整墊片配合尺寸的計(jì)算[1]，按照產(chǎn)品圖樣，銜鐵與墊片之間間隙為0.3～0.81，最大間隙為0.81，在極限尺寸下彈簧仍與調(diào)整墊片接觸，因此不會(huì)造成彈簧陷入調(diào)整墊片和銜鐵之間，不會(huì)直接導(dǎo)致銜鐵異常偏斜磨損。（X5-1 可排除）

⑥經(jīng)復(fù)查產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙，導(dǎo)套內(nèi)孔有圓柱度0.005 等形位公差要求。（X6-1 可排除）

4.2 實(shí)物質(zhì)量復(fù)查

產(chǎn)品原材料供應(yīng)商，均在合格供應(yīng)商名錄中，并按要求實(shí)施入廠復(fù)驗(yàn)，物資均經(jīng)檢驗(yàn)合格。生產(chǎn)過程中涉及的不銹鋼熱處理工藝、化學(xué)熱處理工藝、化學(xué)鍍鎳工藝、真空浸漆工藝為特殊工藝，均進(jìn)行了特殊過程確認(rèn)，保證工藝的質(zhì)量滿足規(guī)定的要求[2]。對(duì)計(jì)量器具、試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢定，均在檢定周期內(nèi)且合格，產(chǎn)品零（組）件尺寸、技術(shù)條件和表面質(zhì)量狀態(tài)符合產(chǎn)品圖樣和工藝文件要求，無代料、不合格品審理、性能偏離等情況。（X4-2 可排除）

4.3 裝配復(fù)查

①經(jīng)復(fù)查產(chǎn)品裝配工藝規(guī)程，工藝規(guī)程中明確要求在裝配前對(duì)零組件進(jìn)行清洗去除油封油。清洗完成后對(duì)零組件外表面進(jìn)行目視檢查，工藝檢查方法明確，裝配前對(duì)導(dǎo)套、銜鐵等零組件均有檢查要求，防止有污染物、有劃傷的零組件被裝配到產(chǎn)品。（X1-2 可排除）

②對(duì)比工業(yè)CT 檢查結(jié)果與分解檢查情況基本一致。根據(jù)此現(xiàn)象，復(fù)查圖紙及裝配過程，圖紙中對(duì)沖點(diǎn)深度要求為0.3～0.5mm。裝配時(shí)由沖壓工裝保證[3]。

銜鐵裝于工裝中使用“一字”型沖頭，兩個(gè)角向各沖一次，形成“十字”型鎖緊，打沖點(diǎn)后撥動(dòng)頂桿檢查鎖緊情況，頂桿不應(yīng)松動(dòng)[4]。根據(jù)故障件銜鐵可以看出，水平?jīng)_點(diǎn)明顯較豎直沖點(diǎn)寬，通過對(duì)故障件計(jì)量，槽寬最大為0.67mm，沖頭寬度為0.6mm，分析應(yīng)是多次沖擊所致。由于銜鐵材料DT4 硬度較低，且承力位置接觸面較小，如多次大力沖壓會(huì)引起銜鐵彈簧安裝基準(zhǔn)面變形，出現(xiàn)銜鐵彈簧安裝基準(zhǔn)面（承力位置）上翻變形、上部孔口內(nèi)縮變形的情況。（X4-3、X4-4 不可排除）

③該臺(tái)產(chǎn)品吸合電流、釋放電流、線圈電阻均合格，符合技術(shù)要求，可以排除線圈接觸不良因素。（X8 可排除）

4.4 試驗(yàn)過程

外場(chǎng)使用時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)備份起動(dòng)故障后，檢查主燃油占空比電磁閥無異常；發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行再次試車驗(yàn)證，未出現(xiàn)轉(zhuǎn)備份后起動(dòng)情況，故障未復(fù)現(xiàn)，此臺(tái)產(chǎn)品返廠后，按產(chǎn)品規(guī)范要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行性能復(fù)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合要求，產(chǎn)品工作正常。（X8-1 及X8-2 可排除）

4.5 分解情況

①產(chǎn)品在分解后，對(duì)銜鐵與導(dǎo)套配合間隙進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)存在異物。（X1-3 可排除）

②對(duì)銜鐵及導(dǎo)套配合尺寸進(jìn)行測(cè)量，尺寸及配合間隙均符合圖紙要求。（X2-2 可排除）

③對(duì)銜鐵靠近底端面外圓部位尺寸進(jìn)行測(cè)量，合格無變形情況。（X3-2 及X3-3 可排除）

④對(duì)導(dǎo)套內(nèi)孔進(jìn)行檢查及測(cè)量，合格無變形情況。（X6-2及X6-3 可排除）

⑤對(duì)調(diào)整墊片內(nèi)孔及銜鐵外徑尺寸進(jìn)行測(cè)量。合格無變形情況。（X5-2 可排除）

⑥對(duì)大彈簧進(jìn)行檢查，合格無變形情況。（X7 可排除）

5 故障定位

通過對(duì)產(chǎn)品銜鐵卡滯故障樹的所有8 個(gè)底事件進(jìn)行了逐一排查，排除了7 項(xiàng)底事件。銜鐵彈簧基準(zhǔn)面變形1 項(xiàng)底事件不能排除。

6 糾正措施

對(duì)產(chǎn)品銜鐵打沖點(diǎn)工裝進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。改變打沖點(diǎn)時(shí)的承力位置，由工裝限定沖點(diǎn)深度（0.4～0.5）mm。

分析認(rèn)為減小調(diào)整墊片與銜鐵之間的間隙，可抑制彈簧不垂直的情況，避免銜鐵被彈簧帶動(dòng)發(fā)生偏斜。因此更加墊片內(nèi)徑為φ7.35 ～φ7.4，內(nèi)控彈簧內(nèi)徑為公差的中下限，銜鐵彈簧定位處外徑φ7.25 ～φ7.3。

7 驗(yàn)證情況

按照糾正措施采用新工裝后對(duì)銜鐵實(shí)施打沖點(diǎn)操作，測(cè)量銜鐵φ6+0.12 0 內(nèi)孔尺寸，平面度與打沖點(diǎn)前無變化。由測(cè)量結(jié)果可知，糾正措施有效。

8 結(jié)語(yǔ)

通過開展故障樹分析、設(shè)計(jì)復(fù)查、裝配復(fù)查以及分解檢查等工作，確定了產(chǎn)品發(fā)生短時(shí)不工作故障原因是：由于操作者缺乏足夠的裝配經(jīng)驗(yàn)且力量相對(duì)較大，在銜鐵與頂桿裝配后打沖點(diǎn)進(jìn)行鎖緊的過程中，故障件銜鐵經(jīng)大力多次敲擊，導(dǎo)致銜鐵安裝彈簧基準(zhǔn)面變形，使彈簧在壓縮時(shí)出現(xiàn)不垂直狀態(tài)，銜鐵被彈簧帶動(dòng)發(fā)生偏斜。偏斜的銜鐵在運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)套發(fā)生偏磨，隨著工作時(shí)間的增加，銜鐵與導(dǎo)套內(nèi)孔邊緣位置磨損程度逐漸加大，銜鐵靠近錐底一側(cè)外圓與導(dǎo)套內(nèi)孔空刀槽φ6.1 尺寸位置接觸，此時(shí)銜鐵所受摩擦力進(jìn)一步加大，可引起銜鐵瞬間卡滯，產(chǎn)品發(fā)生短時(shí)不工作故障。針對(duì)原因采取的對(duì)產(chǎn)品銜鐵打沖點(diǎn)工裝進(jìn)行改進(jìn)、調(diào)整墊片尺寸改進(jìn)等措施經(jīng)驗(yàn)證有效。