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(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：壓力腔加壓到一定程度時(shí)，部分安全閥不能及時(shí)按照設(shè)計(jì)預(yù)定開啟，部分不能到達(dá)設(shè)定泄流量，并存在漏油現(xiàn)象。為此，對(duì)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(yàn)時(shí)存在約30%的安全閥不能按照設(shè)計(jì)要求正常進(jìn)入工作狀態(tài)，并且出現(xiàn)滲漏油的問(wèn)題，嚴(yán)重影響相關(guān)組件的裝調(diào)，進(jìn)而影響整體液壓源的可靠性驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)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(jì)缺陷及加工質(zhì)量問(wèn)題是本次故障產(chǎn)生的根本原因。因此，對(duì)閥體構(gòu)造開展改良，并通過(guò)優(yōu)化的機(jī)加工藝方法確保安全閥的使用可靠性。

1、問(wèn)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(jì)要求：當(dāng)箱體低壓孔壓力升至1.5MPa時(shí)，安全閥開啟;當(dāng)壓力升至2MPa時(shí)，泄流量≥0.9L/min;當(dāng)壓力降至≤1.2MPa時(shí)，安全閥應(yīng)關(guān)閉。

實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程：當(dāng)箱體低壓孔壓力升至1.5MPa時(shí)，60%的安全閥開啟;升壓至2MPa過(guò)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(jī)出現(xiàn)連續(xù)點(diǎn)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(yàn)中合格產(chǎn)品與嚴(yán)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(diǎn)，如圖3所示。

圖3閥體故障點(diǎn)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(jiǎn)單、降低加工難度”的設(shè)計(jì)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(guò)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(jī)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(guò)大時(shí)，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(wú)系統(tǒng)壓力時(shí)，O形圈受A、B面對(duì)其產(chǎn)生的初始?jí)簯?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(shí)，壓力油經(jīng)擠出間隙流入密封槽，對(duì)密封圈產(chǎn)生軸向應(yīng)力，使O形圈彈塑性變形增大，同時(shí)與A、B、C面產(chǎn)生擠壓接觸面，增大接觸面積，增強(qiáng)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(huì)通過(guò)螺紋間隙進(jìn)入退刀槽，對(duì)O形圈不僅會(huì)產(chǎn)生軸向力，還會(huì)產(chǎn)生徑向力;由于螺紋退刀槽比獨(dú)立密封槽空間大，O形圈相應(yīng)的移動(dòng)空間增大。因此，O形圈會(huì)增加與A面的接觸面積，卻減小或脫離與B、C面的接觸，進(jìn)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(guò)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(yán)密，進(jìn)而導(dǎo)致壓力油沿劃傷溢出。

4、小結(jié)

通過(guò)對(duì)產(chǎn)生問(wèn)題