某型直升机液压减摆器渗油故障的排除

李华彬/国营锦江机器厂

1 故障现象

某型直升机飞行后检查发现，旋翼桨毂支臂液压减摆器出现漏油情况。现场确认漏油部位为作动筒与活塞杆接合部位和后盖处。由于排除该渗油故障的工作量较大，需要拆卸整个减摆器，且产品试验周期长，严重影响直升机修理周期及成本，因此有必要对该型液压减摆器的渗油原因进行研究。

2 液压减摆器结构工作原理

液压减摆器安装在旋翼桨桨毂上，其功用是在旋翼工作过程中消耗旋翼桨叶的摆振能量，以限制旋翼桨叶的前后摆动幅度。液压减摆器主要由作动筒、活塞杆、限动器壳体、缓冲器补偿活门、定压活门、后盖组件和密封装置组成，如图1 所示。

密封装置分为静态密封和动态密封两部分。静态密封主要分布在后盖组件与作动筒、出油口等部位，通过密封圈或铜垫来实现密封；动态密封分布在活塞杆与后盖组件、作动筒铜衬套之间，使用密封圈密封。

3 故障原因分析

通过对液压减摆器密封工作原理分析可知，只可能在活塞杆和密封盖处发生渗漏，渗油部位如图2 所示。为了验证故障分析结论，将故障件安装在试验台上进行故障复现试验，试验结果证明了图2 中的两个部位都有油迹，说明渗油部位判断正确。故障复现试验时还发现一个现象，渗油量随着试验进程的延长逐渐减少，直到渗油量趋于稳定。

虽然确定了渗油部位，但是每个部位渗油的原因还不清楚，为此，对两个部位的渗油故障进行故障树分析，如图3 所示。对故障树列出的所有原因进行排查。密封圈尺寸符合图样要求（截面尺寸靠下偏差），表面无凹坑、缺口等缺陷；活塞杆和密封圈安装槽表面光滑、无划痕等缺陷；安装部位尺寸数据收集见表1、表2。

图1 液压减摆器结构原理图

图2 各漏油部位示意图

图3 减摆器渗油故障树分析图

3.1 校核部位1 密封圈的拉伸率和压缩率

密封圈尺寸为Φ31.6×Φ5.4。

1）拉伸率α

其中，D1为轴的公称直径；D 为密封圈的公称内径；d 为密封圈的截面公称直径。

根据HB/Z 4-95 表1 规定，密封圈的公称内径为20 ～50mm 时，其拉伸率应符合1.05 ～1.03。实际拉伸率明显小于标准规定。

表1 故障件部位1装配位置尺寸

2）压缩率Y

作动筒组件（内）：Y=3.6%

作动筒组件（外）：Y=3.1%

后盖组件（内）：Y=4.4%

后盖组件（内）：Y=4.5%

根据HB/Z 4-95 表2 规定，活动密封的压缩率为12%～17%，允许最小压缩率为7%。从上述计算可知，实际压缩率明显小于标准最小压缩率。

表2 故障件部位2装配位置尺寸

3.2 校核部位2 密封圈的压缩率

该处密封圈为轴向密封，产品设计不需内径拉伸，故只校核密封圈的压缩率。密封圈截面尺寸为1.84mm。

其中，b 为胶圈安装状态下槽底至胶圈外径的距离；h 为胶圈槽深。

根据HB/Z 4-95 表2 规定，固定密封的最小压缩率为11%。从上述计算可知，实际压缩率明显小于标准最小压缩率。

3.3 原因分析

通过对渗油部位密封圈拉伸率和压缩率的校核可以看出，渗油部位压缩率明显偏小，密封圈提供的密封力较小，随着使用时间的加长，密封圈压缩应力松弛，密封力进一步下降，加之液压减摆器油液压力较大，降低后的密封力不能保证密封需要，因此油液从上述两处渗漏。故障复现试验中出现的渗油量随试验时间增加逐渐减少，最后趋于稳定的原因是：液压减摆器工作初期由于密封圈压缩率偏小而开始渗油，随着活塞杆的往复工作，密封圈摩擦生热，油液温度升高，使密封圈溶胀增大，间接提高了密封力，所以渗油量减少；但密封圈的溶胀不是无限增大的，当达到一定条件后溶胀趋于稳定，因而渗油量也趋于稳定。

从上述分析中得出的液压减摆器渗油主要原因是密封圈压缩率偏小，因此只需提高密封圈的压缩率就能排除该架飞机的渗油故障。但是，为什么该架机的密封圈压缩率偏小？其他直升机是否也存在同样情况？为了彻底查清渗油的根本原因，对在修的多台液压减摆器安装部位尺寸进行了测量，测量结果如 表3、表4 所示。

从表3 和表4 的测量数据可知，故障件部位1 安装槽尺寸较其他测量件偏大，最大偏差约0.2095mm；其他在修件该尺寸偏差相对较小（约0.0297mm），符合一般制造精度要求；故障件部位2安装槽深偏大，约0.2mm。也就是说，其他在修件的尺寸相对稳定，故障件尺寸超差属于个别现象。由于安装中无密封圈装配尺寸检查，未发现该故障件密封圈实际密封量较小而使其流入下道工序，最终造成了渗油故障。

4 改进措施

1）密封圈设计

根据故障件和在修产品安装尺寸，优化设计密封圈尺寸，保证密封圈具有合理的压缩率。

2）完善装配检查要求

装配工艺中增加密封圈密封量检查要求和方法，保证减摆器密封部位装配后具有合理的密封量。

表3 部位1装配位置尺寸

表4 故障件部位2装配位置尺寸