某型直升機液壓減擺器滲油故障的排除

李華彬/國營錦江機器廠

1 故障現(xiàn)象

某型直升機飛行后檢查發(fā)現(xiàn)，旋翼槳轂支臂液壓減擺器出現(xiàn)漏油情況。現(xiàn)場確認漏油部位為作動筒與活塞桿接合部位和后蓋處。由于排除該滲油故障的工作量較大，需要拆卸整個減擺器，且產(chǎn)品試驗周期長，嚴重影響直升機修理周期及成本，因此有必要對該型液壓減擺器的滲油原因進行研究。

2 液壓減擺器結構工作原理

液壓減擺器安裝在旋翼槳槳轂上，其功用是在旋翼工作過程中消耗旋翼槳葉的擺振能量，以限制旋翼槳葉的前后擺動幅度。液壓減擺器主要由作動筒、活塞桿、限動器殼體、緩沖器補償活門、定壓活門、后蓋組件和密封裝置組成，如圖1 所示。

密封裝置分為靜態(tài)密封和動態(tài)密封兩部分。靜態(tài)密封主要分布在后蓋組件與作動筒、出油口等部位，通過密封圈或銅墊來實現(xiàn)密封；動態(tài)密封分布在活塞桿與后蓋組件、作動筒銅襯套之間，使用密封圈密封。

3 故障原因分析

通過對液壓減擺器密封工作原理分析可知，只可能在活塞桿和密封蓋處發(fā)生滲漏，滲油部位如圖2 所示。為了驗證故障分析結論，將故障件安裝在試驗臺上進行故障復現(xiàn)試驗，試驗結果證明了圖2 中的兩個部位都有油跡，說明滲油部位判斷正確。故障復現(xiàn)試驗時還發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，滲油量隨著試驗進程的延長逐漸減少，直到滲油量趨于穩(wěn)定。

雖然確定了滲油部位，但是每個部位滲油的原因還不清楚，為此，對兩個部位的滲油故障進行故障樹分析，如圖3 所示。對故障樹列出的所有原因進行排查。密封圈尺寸符合圖樣要求（截面尺寸靠下偏差），表面無凹坑、缺口等缺陷；活塞桿和密封圈安裝槽表面光滑、無劃痕等缺陷；安裝部位尺寸數(shù)據(jù)收集見表1、表2。

圖1 液壓減擺器結構原理圖

圖2 各漏油部位示意圖

圖3 減擺器滲油故障樹分析圖

3.1 校核部位1 密封圈的拉伸率和壓縮率

密封圈尺寸為Φ31.6×Φ5.4。

1）拉伸率α

其中，D1為軸的公稱直徑；D 為密封圈的公稱內(nèi)徑；d 為密封圈的截面公稱直徑。

根據(jù)HB/Z 4-95 表1 規(guī)定，密封圈的公稱內(nèi)徑為20 ～50mm 時，其拉伸率應符合1.05 ～1.03。實際拉伸率明顯小于標準規(guī)定。

表1 故障件部位1裝配位置尺寸

2）壓縮率Y

作動筒組件（內(nèi)）：Y=3.6%

作動筒組件（外）：Y=3.1%

后蓋組件（內(nèi)）：Y=4.4%

后蓋組件（內(nèi)）：Y=4.5%

根據(jù)HB/Z 4-95 表2 規(guī)定，活動密封的壓縮率為12%～17%，允許最小壓縮率為7%。從上述計算可知，實際壓縮率明顯小于標準最小壓縮率。

表2 故障件部位2裝配位置尺寸

3.2 校核部位2 密封圈的壓縮率

該處密封圈為軸向密封，產(chǎn)品設計不需內(nèi)徑拉伸，故只校核密封圈的壓縮率。密封圈截面尺寸為1.84mm。

其中，b 為膠圈安裝狀態(tài)下槽底至膠圈外徑的距離；h 為膠圈槽深。

根據(jù)HB/Z 4-95 表2 規(guī)定，固定密封的最小壓縮率為11%。從上述計算可知，實際壓縮率明顯小于標準最小壓縮率。

3.3 原因分析

通過對滲油部位密封圈拉伸率和壓縮率的校核可以看出，滲油部位壓縮率明顯偏小，密封圈提供的密封力較小，隨著使用時間的加長，密封圈壓縮應力松弛，密封力進一步下降，加之液壓減擺器油液壓力較大，降低后的密封力不能保證密封需要，因此油液從上述兩處滲漏。故障復現(xiàn)試驗中出現(xiàn)的滲油量隨試驗時間增加逐漸減少，最后趨于穩(wěn)定的原因是：液壓減擺器工作初期由于密封圈壓縮率偏小而開始滲油，隨著活塞桿的往復工作，密封圈摩擦生熱，油液溫度升高，使密封圈溶脹增大，間接提高了密封力，所以滲油量減少；但密封圈的溶脹不是無限增大的，當達到一定條件后溶脹趨于穩(wěn)定，因而滲油量也趨于穩(wěn)定。

從上述分析中得出的液壓減擺器滲油主要原因是密封圈壓縮率偏小，因此只需提高密封圈的壓縮率就能排除該架飛機的滲油故障。但是，為什么該架機的密封圈壓縮率偏??？其他直升機是否也存在同樣情況？為了徹底查清滲油的根本原因，對在修的多臺液壓減擺器安裝部位尺寸進行了測量，測量結果如 表3、表4 所示。

從表3 和表4 的測量數(shù)據(jù)可知，故障件部位1 安裝槽尺寸較其他測量件偏大，最大偏差約0.2095mm；其他在修件該尺寸偏差相對較小（約0.0297mm），符合一般制造精度要求；故障件部位2安裝槽深偏大，約0.2mm。也就是說，其他在修件的尺寸相對穩(wěn)定，故障件尺寸超差屬于個別現(xiàn)象。由于安裝中無密封圈裝配尺寸檢查，未發(fā)現(xiàn)該故障件密封圈實際密封量較小而使其流入下道工序，最終造成了滲油故障。

4 改進措施

1）密封圈設計

根據(jù)故障件和在修產(chǎn)品安裝尺寸，優(yōu)化設計密封圈尺寸，保證密封圈具有合理的壓縮率。

2）完善裝配檢查要求

裝配工藝中增加密封圈密封量檢查要求和方法，保證減擺器密封部位裝配后具有合理的密封量。

表3 部位1裝配位置尺寸

表4 故障件部位2裝配位置尺寸