車載液壓絞盤漏油故障分析與解決措施

郝玉亭 李國(guó)慶 梁 勇

車載液壓絞盤漏油故障分析與解決措施

郝玉亭 李國(guó)慶 梁 勇

（山西航天清華裝備有限責(zé)任公司，長(zhǎng)治 046012）

介紹了液壓絞盤的用途、組成及工作原理，運(yùn)用技術(shù)歸零方法和故障樹分析法分析車載液壓絞盤漏油質(zhì)量問題。通過(guò)分解產(chǎn)品并迅速找到問題所在，識(shí)別出多余物為密封膠，且造成了O形圈損壞。進(jìn)一步從設(shè)計(jì)、安裝、備件保障等方面提出了有效的解決措施，保證了產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)，提高了產(chǎn)品的可靠性。對(duì)液壓絞盤、液壓缸、液壓馬達(dá)等具有相似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)量控制等方面提供了參考。

液壓絞盤；O形圈密封；密封設(shè)計(jì)；漏油；密封膠

1 引言

隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展，裝備保障在戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位日益突出，作為裝備保障重要組成部分的輪式裝備搶救越來(lái)越受到重視。裝備駛?cè)胝訚傻?、泥濘地等松軟地面，或掉進(jìn)彈坑、托底時(shí)，由于附著力不足失去了自行能力的現(xiàn)象，稱為淤陷。裝備搶救分為自救、互救、拖救、后送四大類。按照拖救的形式不同分為行駛牽引拖救、絞盤拖救、半吊起拖救、外力拖救等[1]。

液壓絞盤作為輪式裝備和輪式裝甲裝備的拖救作業(yè)主要裝置，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為鋼絲繩直線運(yùn)動(dòng)后，提供牽引力，并且能夠纏繞、存儲(chǔ)鋼絲繩，可以對(duì)處于泥陷、沙陷、掉溝和翻車等狀態(tài)的裝備車輛實(shí)施快速拖救，必要時(shí)有兩臺(tái)車聯(lián)合作業(yè)扶正翻車。

2 液壓絞盤組成及工作原理

絞盤的種類很多，文中液壓絞盤為單卷筒摩擦絞盤，能夠提供較大拉力，可以長(zhǎng)時(shí)間工作。缺點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)需長(zhǎng)時(shí)間工作，液壓系統(tǒng)受環(huán)境影響較大，閉鎖困難。單卷筒液壓絞盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、收放繩自如，缺點(diǎn)是隨著纏繞層數(shù)的增加，拉力減小。

如圖1所示，液壓絞盤主要包括卷筒、底座、液壓馬達(dá)、離合器、減速器、閥組、壓繩器、制動(dòng)器、保險(xiǎn)裝置等。液壓絞盤工作時(shí)，首先啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器切換至變速器或者分動(dòng)器取力（根據(jù)總體方案布置確認(rèn)取力口位置），取力器通過(guò)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳遞至負(fù)載敏感液壓泵，液壓油實(shí)現(xiàn)增壓，由控制閥控制密封在液壓絞盤內(nèi)的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)減速器大幅度放大扭矩從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)額定拉力[2]。通過(guò)控制閥的不同位置，液壓馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高低速收放繩功能。氣控閥控制放繩機(jī)構(gòu)，由人工放繩，與被拖拽對(duì)象連接后，遙控操作將鋼絲繩緩慢收回并拉緊，產(chǎn)生牽引力，進(jìn)行牽引。

本液壓絞盤通過(guò)螺栓連接安裝在副車架上，需要整車提供控制氣源、液壓動(dòng)力以及為閥組供電，以實(shí)現(xiàn)遙控操作。液壓絞盤的工作流程如圖2所示。

3 問題概述

本次共2臺(tái)液壓絞盤，編號(hào)為A#、B#。

如圖3所示，A#液壓絞盤卷筒一側(cè)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，初步判斷為齒輪油內(nèi)腔端部密封不良。

發(fā)現(xiàn)漏油質(zhì)量問題后，第一時(shí)間拆解A#液壓絞盤，并結(jié)合故障樹與實(shí)物圖片分析。

4 問題定位

4.1 狀態(tài)確認(rèn)

A#液壓絞盤卷筒出現(xiàn)漏油質(zhì)量問題。

4.2 故障分析

為找到故障發(fā)生的原因和原因組合，從設(shè)計(jì)、制造、裝配等方面展開了故障原因分析工作，故障樹如圖4所示。

圖4 液壓絞盤漏油故障樹

4.3 故障定位

1—端蓋 2—滾筒 3—O形圈

如圖5所示，漏油主要發(fā)生在端蓋1與滾筒2結(jié)合面之間。結(jié)合實(shí)物圖6、圖7，滾筒內(nèi)表面靠近端部有大量砂紙打磨的痕跡，O形圈上粘接有大量的多余物，多余物為平面密封膠，密封膠導(dǎo)致O形圈扭曲變形。

圖6 A#液壓絞盤拆解示意圖

圖7 A#O形圈膠粘變形示意圖

5 機(jī)理分析

該密封為O形圈靜密封結(jié)構(gòu)，當(dāng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，齒輪油形成一定的壓力，O形圈與滾筒密封表面形成了一定的壓縮量[3]，形成了有效的密封系統(tǒng)。然而當(dāng)密封膠粘接O形圈后，與密封表面形成一體，在滾動(dòng)過(guò)程中，密封圈部分無(wú)法滾動(dòng)，造成了不可恢復(fù)的永久扭曲變形[4]。平面密封膠用量過(guò)多，是造成漏油問題的主要原因。

6 采取的措施及驗(yàn)證

6.1 糾正

由于時(shí)間進(jìn)度緊張，采買新的O形圈周期較長(zhǎng)，因此采用A#液壓絞盤的O形圈替換，用酒精清洗后并檢查O形圈質(zhì)量狀況，確認(rèn)良好后安裝，并清理平面密封膠、螺栓組、螺紋孔及安裝表面的殘留防松膠。

將絞盤保持內(nèi)腔豎直向上狀態(tài)，使用吊機(jī)吊裝小齒輪和端蓋，密切注意安裝狀態(tài)，防止小齒輪外圓損傷密封面，并在端蓋上涂抹少量齒輪油，明確螺栓擰緊力矩，并按Q/Qh245—2018《樂泰螺紋鎖固劑涂覆工藝規(guī)范》安裝螺栓組。

控制平面密封膠的用量，盡量涂抹在螺紋孔外端，避免涂抹在螺紋孔圓周中心線內(nèi)側(cè)，避免由于螺栓擰緊造成的膠液受擠壓流入O形圈安裝面處。

6.2 采取的措施及驗(yàn)證

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)要求、安裝規(guī)范改進(jìn)如下：

a. 密封面改善。此臺(tái)液壓絞盤廠家已經(jīng)在B#滾筒表面增加O形圈密封臺(tái)階和裝配密封倒角（如圖8所示），減小了密封面粗糙度a0.8～1.6mm的精加工面積，提高了同軸度精度，改善了裝配工藝性。

b. 減小精加工表面。此臺(tái)液壓絞盤廠家已經(jīng)將B#號(hào)端蓋外圓加工一臺(tái)階（如圖8所示），達(dá)到減小配合表面長(zhǎng)度的效果，有效避免密封面被劃傷后砂紙打磨操作現(xiàn)象的發(fā)生。

圖8 改進(jìn)后密封結(jié)構(gòu)示意圖

c. 加大O形圈溝槽距離端面位置。為降低膠液流入至O形圈安裝面的風(fēng)險(xiǎn)，將O形圈溝槽距離端面距離由原來(lái)的5mm調(diào)整至15mm，同時(shí)，加大O形圈安裝密封臺(tái)階的深度，降低質(zhì)量不穩(wěn)定性。

d. 增加備件技術(shù)要求。在管理供應(yīng)商時(shí)，應(yīng)明確增加O形圈備件，一并交付，便于出現(xiàn)密封質(zhì)量時(shí)快速更換新的O形圈。

e. 安裝規(guī)范。安裝時(shí)，明確液壓絞盤位于豎直狀態(tài)，人工輔助避免小齒輪磕碰產(chǎn)生多余物，并增加“控制涂膠量和涂抹位置”的詳細(xì)要求，形成工藝指導(dǎo)書。

6.3 驗(yàn)證情況

液壓絞盤在后續(xù)性能試驗(yàn)及整車試驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)漏油問題。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著液壓絞盤更高性能需求的不斷增加，液壓絞盤系列化設(shè)計(jì)及大直徑密封問題也日益突出。在液壓絞盤的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、裝配、多余物控制過(guò)程中，產(chǎn)品都需要進(jìn)行有效的質(zhì)量控制，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分識(shí)別質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的全生命周期不斷地改進(jìn)和完善。

1 荊強(qiáng). 裝甲裝備搶救[M]. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2014

2 胡運(yùn)軍. 某重型軍用越野汽車液壓絞盤系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)[J]. 汽車實(shí)用技術(shù)，2016(6)：24～27

3 張艷云，郝玉亭. 液壓缸導(dǎo)向套靜密封滲液原因分析及解決措施[J]. 航天制造技術(shù)，2016(3)：63～65

4 唐穎達(dá). 液壓缸密封技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016

Analysis and Solutions of Oil Leakage of Hydraulic Winch

Hao Yuting Li Guoqing Liang Yong

(Shanxi Spaceflight Qinghua Equipment Co., Ltd.,Changzhi 046012)

The text introduces the use, the composition and the working principle of the hydraulic winch, and analyzes the quality problem of oil leakage of the vehicle hydraulic winch with the method of technical return to zero and fault tree analysis. By disassembling the product we quickly finds the problem and identifies the reminder is the sealing glue, which causes the O-ring damaged. Furthermore, effective measures are put forward from the aspects of design, installation and spare parts guarantee, so as to ensure the realization of product functions and improve the stability of the products. The design, manufacture and quality control of hydraulic capstan, hydraulic cylinder, and hydraulic motor with similar structure are provided.

hydraulic winch；O-ring sealing；seal structure design；oil leakage；sealing glue

郝玉亭（1989），工程師，材料學(xué)專業(yè)；研究方向：航天地面設(shè)備及裝備設(shè)計(jì)。

2019-08-30