某型飞机液压柱塞泵漏油故障分析

■ 李科/中航天水飞机工业有限责任公司

1 故障描述

某型飞机外场1 号漏油管流出线状红色油液，拆下主液压系统液压泵漏油管，发现主液压泵泵体端漏油管有液压油呈线状流出。

2 液压泵概述

液压柱塞泵尾部密封由动密封（轴尾封严机构）和静密封（外部封装各结合面）组成。轴尾封严机构由圈34M-94A 和衬套34M-97 金属平面及两个油封部件组成，外部封装各结合面通过胶圈2、3 密封（见图1）。

图1 液压柱塞泵轴尾密封结构图

3 故障定位

为查明液压柱塞泵漏油超标原因，建立故障树（见图2），逐项分析排查。从图中可以看出，故障分为液压系统故障和液压泵内部密封失效两大类，液压泵内部密封失效包括静环组件失效、液压泵壳体损坏和动环组件失效，上述因素都可能造成液压泵漏油超标故障。

图2 液压柱塞泵漏油故障树

3.1 飞机液压系统故障

液压泵漏油环节是油泵内部设计的固有油路，液压泵的渗漏主要是从油泵内动环、静环组件渗出极少量的油液，通过油泵内漏油管流出液压泵外，技术规范规定其漏油量在10min 内不得超过1.67mL。更换液压泵，飞机状态完好，故排除飞机液压系统故障导致液压泵漏油量超标的可能性。

3.2 液压泵内部密封失效

3.2.1 静环组件失效

1）油封部件与弹簧圈配合异常

如图3 所示，剪掉后盖保险，松开螺钉，使用专用工装取出后盖组合，发现弹簧圈（34A-88）脱出油封部件1（34C-89）内圈约1/3。分解静环组件，发现弹簧圈与油封部件1 处于半配合状态，弹簧圈漏出约1/3。正常情况下，弹簧圈应卡在油封部件槽内，将油封部件内圈与主轴外圆紧密贴合以起到紧固作用。弹簧圈一旦脱出，油封部件内圈与主轴贴合的紧固作用就消失，泵腔内油液将顺势流出，导致漏油管嘴漏油超标。因此，判断油封部件1 与弹簧圈配合异常。

图3 油封部件与弹簧圈配合检查实物图

2）胶碗组件与圈34M-97 配合异常

目视检查胶碗组件紧靠在圈34M-97 端面，装配到位，手感无松动（见图4）。故排除胶碗组件与圈配合异常导致液压泵漏油量超标的可能性。

图4 胶碗组件与圈34M-97配合检查实物图

3）圈34M-97 变形异常

目视检查圈34M-97，工作平面光滑平整，内圈无磨损，外圆无变形，内端面有一处压痕（约圆周方向1/3）。分析认为，该处压痕为弹簧圈34A-88脱出部分与圈34M-97 紧密接触出现的挤压痕迹，非分解后盖组件所致，且压痕为端面压痕，与主轴外圆的圆周密封无关。故排除圈34M-97 变形异常引起漏油管嘴漏油的可能性。

4）弹簧圈34A-88 存在异常

将弹簧圈34A-88 从油封部件1 取出，目视检查无扭转无变形；将弹簧圈用手捏变形再松开，弹簧圈自动复原，弹性好、无缺陷。故排除弹簧圈34A-88异常引起漏油管嘴漏油的可能性。

5）油封部件34C-89 异常

对比原机油封部件和新油封部件（见图5），表面无异常。进一步对两种油封部件做破坏性对比检查。目视检查油封部件内圈表面光滑，无倾斜，卡槽有弹性，无翻转、缺胶现象，金属骨架新旧一致，原机油封部件34C-89无异常。故排除油封部件34C-89 异常导致弹簧圈脱出的可能性。

图5 圈34M-97变形异常排查实物图

3.2.2 液压泵壳体损坏

目视检查壳体后盖密封部位和静环组件接触的圆形工作面，无划伤、无压坑，表面光滑无磨损痕迹，故排除液压泵壳体缺陷导致漏油量超标的可能性。

3.2.3 动环组件失效

衬套34M-94A 和衬套内装密封圈34-165 组成动环密封装置。该密封装置通过衬套34M-93 和油泵主轴连接在一起，主轴工作带动动环密封装置转动，密封装置任一零件损坏都可能引起漏油管嘴漏油超标。分解动环密封装置，对衬套34M-94A 和密封圈34-165 外观进行检查。

1）目视检查衬套34M-94A 工作表面光亮无磨损、无变形现象，尺寸测量符合图样要求。排除衬套34M-94A 损坏导致液压泵漏油量超标的可能性。

2）目视检查密封圈34-165 无扭转、无剪切、无磨损、无变形，表面光滑有弹性。排除密封圈34-165 损坏导致液压泵漏油量超标的可能性。

根据以上排查可以确认，该起质量问题归因于内侧油封弹簧圈脱出油封部件1 约1/3 后造成密封失效，导致大量液压油从漏油管嘴漏出。

4 故障原因分析

正常状态下，油封部件内圈在弹簧圈作用下，与油泵主轴紧紧贴合，起到良好的封严效果。在装配过程中弹簧圈34A-88 发生扭转，处于轻微变形状态，当胶碗组件装入圈34M-97 后，弹簧圈未完全安装到位，使弹簧圈脱出胶碗槽；在磨合与性能试验时，试验台和试飞站地面开车尾轴平稳，密封装置仍然有效，未发生漏油现象；但在飞行过程中，液压泵受飞行振动，尾轴发生径向跳动，油封部件1 的弹簧圈在侧向力作用下缓慢脱出，失去紧固作用，致使油封部件密封失效，导致大量油液通过漏油管接头呈线状流出。

5 故障再现

针对“弹簧圈脱出导致液压泵漏油超标”的定位，模拟弹簧圈脱出对液压泵进行故障复现。根据故障现象，模拟弹簧圈脱出胶碗约1/5 和约1/3 状态，对装配完成的液压泵进行试验验证。

1）验证1

装配过程中，模拟弹簧圈未完全（约脱出1/5）装入油封部件1 槽中，对装配完成的液压泵按工艺进行试验，试验结果见表1。

表1 弹簧圈脱出约1/5模拟试验结果

由试验结果可知，弹簧圈脱出1/5时，密封装置仍然有效，未发生漏油现象。

2）验证2

模拟弹簧圈未完全（约脱出1/3）装入油封部件1 槽中，对装配完成的液压泵按工艺进行试验，试验结果见表2。

表2 弹簧圈脱出约1/3模拟试验结果

由试验结果可知，当弹簧圈脱出约1/3 时，漏油量随着转速的增加逐渐增大，转速大于500r/min 后超出工艺规定的漏油量。

因此，当弹簧圈脱出油封部件约1/5 时，漏油管嘴漏油量超标故障无法在试验台复现；但当弹簧圈脱出约1/3时，液压柱塞泵漏油量超标故障复现。

6 结束语

对某型飞机液压柱塞泵漏油量超标质量问题进行了分析，确定了泵内油封部件内圈因装配不当造成密封失效引起漏油故障。通过模拟故障现象证实了问题发生的原因，为液压柱塞泵漏油质量问题诊断提供了新的思路。针对液压泵部件内圈失效的问题，分析数据可作为优化装配工艺提高产品质量依据。