多路阀片间漏油分析及改进

摘要：针对某工程车辆应用的片式多路阀在使用一段时间后出现片间漏油现象，导致整车执行机构动作异常问题，详细排查与片间密封、间隙、安全系数相关的设计要素后发现，片间存在高压风险，整阀安全系数低。通过改进阀体结构及增大紧固螺栓的拧紧力矩，使片间漏油现象消失，为以后多路阀的设计及应用积累了经验。

关键词：多路阀；片间漏油；片间密封；间隙；安全系数；拧紧力矩

0 " 引言

多路阀在工程机械液压系统中扮演着重要的角色，它们用于控制各执行机构的动作。按照阀体的结构形式可以分为整体式多路阀和片式多路阀。整体式多路阀具有结构紧凑、质量轻、加工量少、不易漏油等优点，缺点是通用性不强，对阀体铸造要求高，适用于使用量大且较为固定的产品。

片式多路阀具有替换简单、维修方便、应用范围广等优点，但是与整体式多路阀相比，其体积、质量较大，而且更容易出现漏油故障。本文对某片式多路阀出现漏油故障后的原因进行分析研究，并对其进行改进。

1 " 故障现象

片式多路阀多由进油联、工作联和尾联组成。某工程机械应用了一款工作联为7联的片式多路阀，使用该多路阀可满足该工程机械的所有功能需求。但是市场反馈该多路阀使用180h后，工作联第7联和尾联结合面处出现片间漏油现象。针对此问题，通过对故障件进行拆解，发现片间密封圈断裂，且密封圈周圈存在细小毛边，故障件拆解图如图1所示。

2 " 失效模式分析与问题排查

2.1 " 失效模式分析

多路阀片间漏油主要与片间密封、间隙和安全系数三个方面有关。结合该多路阀的结构，对以上三个方面进行详细的设计分解。片间密封与密封的材质硬度、密封槽的尺寸大小相关。间隙与紧固螺栓的预紧力、阀体密封面的几何形状以及片间泄油是否顺畅三个方面相关，预紧力的大小与紧固螺件的尺寸、螺纹精度以及拧紧系数相关。安全系数与紧固螺栓的拧紧力矩、紧固螺栓性能等级以及螺母等级相关。

2.2 " 片间密封影响因素排查

检测多路阀片间密封件规格及硬度。O形圈尺寸要求为88.49mm×3.53mm，实际测量值满足设计要求。O形圈硬度要求为邵氏硬度（70±5）HA，实际测量值为邵氏硬度72～75HA，满足设计要求。O形圈硬度检测如图2所示。

经实际测量，O形圈槽的沟槽尺寸、沟槽深度、表面粗糙度等结构参数均满足设计要求。O形圈轴向压缩率为21.7%～23%，满足O形圈设计标准推荐范围15%～30%。O形圈槽深度检测如图3所示。

2.3 " 间隙影响因素排查

2.3.1 " 检测紧固件的相关参数

经检测，该零件的紧固螺栓的抗拉强度、屈服强度、硬度以及螺纹规格均符合设计标准要求，且紧固螺母的螺纹规格、性能等级、硬度及厚度尺寸也均符合设计标准要求。

2.3.2 " 检测多路阀片间阀体相关参数

多路阀片间阀体的平面度的设计要求为0～0.025mm，实际测量值为0.0053～0.0187mm；多路阀片间阀体的粗糙度的设计要求≤0.8μm，实际测量值为0.2127～0.5428μm，均满足设计要求。

2.3.3 " 分析多路阀片间油压情况

经分析，发现多路阀片间泄油与进油联Ls流量阀出油合流后，通过同一油口回油。在特定工况下，进油联Ls流量阀出油口会产生瞬时高压，会阻碍片间泄油，需要将片间泄油通道单独回油，以防止片间产生高压。

2.4 " 安全系数校核

2.4.1 " 多路阀片间受力分析

该多路阀各片之间由3根紧固螺栓连接，螺栓直径为14mm、等级为10.9级。多路阀两侧由螺母拧紧，设定拧紧力矩为100N·m。

对多路阀片间受力进行计算分析，先计算多路阀的受力面积，在最大施加压力32MPa时，计算可得出紧固螺栓受力为87460N，单个紧固螺栓受力为29154N。紧固螺栓拧紧力矩计算公式为：

T=KF'd " " " " " " " " （1）

式中：K为拧紧力矩系数；F'为预紧力，单位为N；d为螺纹公称直径，单位为mm。

2.4.2 " 安全系数计算

由于本文的连接件摩擦面为无润滑的一般加工表面，根据以往实测经验拧紧力矩系数K取0.2。拧紧力矩系数K见表1。

在最大施加压力32MPa时，紧固螺栓拧紧力矩值为81.6N·m，分别计算拧紧力矩在100N·m、120N·m、145N·m时的安全系数，具体结果如表2所示。

应用压力传感器测量阀体受力检测如图4所示。图4中，通过应用压力传感器测量阀体片间的受力值，并根据阀体片间实际受力值，分别计算拧紧力矩在100N·m、120N·m、145N·m时的安全系数，具体结果如表3所示。

2.4.3 " 安全系数分析

从表2和表3可以看出，理论计算阀体受力值与实际测量阀体受力值相差不大。考虑到实际使用后拧紧力矩值会产生一定程度的衰减，拧紧力矩设定100N·m时的安全系数偏小，需要将拧紧力矩值增大，提高安全系数。

2.5 " 改进措施

解决该多路阀片间漏油，需要从以下两个方面进行改进：一是降低片间泄油腔压力，将阀体片间泄油通道与回油口T相通，改进阀体结构；二是增大拧紧力矩，将紧固螺栓拧紧力矩由100N·m增大到145N·m，以此提高安全系数。

3 " 结束语

本文针对多路阀阀片间存在高压风险、整阀安全系数低等问题，通过降低片间泄油腔压力及增大拧紧力矩进行改进，以提高安全系数。经过改进后，该型号片式多路阀批量供货700台，跟踪6个月，期间没有出现片间漏油问题，故障得到彻底解决。

参考文献

[1] 邢红兵，翟海燕，尹文军.片式多路阀漏油故障原因分析[J].工

程机械与维修，2019（3）：90-91.

[2] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2007（2）：70.