某型起重机低温工作时选择阀渗油故障的解决方法

摘要：针对某型起重机样机在进行低温性能验证试验过程中，出现的选择阀渗油故障现象，分析选择阀的结构及工作原理，通过构建故障树查找选择阀渗油的基本方式，进而研究选择阀的渗油机理，在此基础上提出更换耐低温选择阀的改进措施。更换耐低温选择阀后进行低温试验验证，问题得到解决。

关键词：起重机；选择阀；低温工作；故障树；渗油机理

1" "故障现象

某型起重机样机在进行性能验证试验过程中，在完成低温工作试验后，检查发现其选择阀正面背面均有液压油液渗出。

2" "选择阀的结构和工作原理

2.1" "选择阀结构

该选择阀主要由内六角螺钉1、标牌2、挡板3、格莱密封圈4、阀体5、阀芯6、挡圈7和8、手柄杆9、内六角锥端紧定螺钉10、手柄11等组成，在阀体上安装了一个直动式溢流阀和一个可调节流阀，如图1所示。

由图1可知，手柄11可通过手柄杆9操纵阀芯6旋转90°，用来实现不同油口油路的通断切换。阀芯6两侧与阀体5接触部分即油路两侧各设置一个沟槽，每个沟槽内安装一个格莱密封圈，用于密封高压油，避免油液从选择阀阀体与阀芯之间渗出。

2.2" "选择阀的工作原理

该选择阀是一种旋转式二位三通手动换向阀，其通过切换阀芯位置来改变流体流动方向。该选择阀实现液压系统高压油路通向起重机或通向绞盘。选择阀的工作原理如图2所示。

选择阀阀芯处于下位时，通往P1的油口被封闭，液压泵输出的压力油从P2油口输出，在P2油路上阀体集成了可调节流量的节流阀，用以调节P2油口的流量，多余流体可以从T口溢流。该油路通向起重机，所需要的流量较小。

选择阀阀芯旋转到上位（阀芯旋转90°）时，P2油口被封闭，P1油口被打开，液压泵输出的压力油从P1油口输出。该油路通向绞盘，需要的流量较大。

3" "故障原因分析

3.1" "构建故障树

故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图。针对选择阀的故障现象、结构和工作原理，按照《故障树分析指南》（GJB/Z 768A—1998）构建选择阀渗油故障树。构建的选择阀渗油故障树如图3所示。根据选择阀渗油故障树可知，引起选择阀渗油的基本事件有两个：一个是选择阀选型问题，二是密封质量问题。

3.2" "分析选择阀渗油事件

3.2.1" "选型问题分析

该选择阀型号为SZF18-P50，该型号选择阀为起重机常用选择阀，在民用产品上大量使用。该型号选择阀虽然通过了出厂检验、装车后整车出厂试验、起重机作业可靠性试验等考核，未出现功能性能问题，但是该型号选择阀安装型号为GLQ.32的格莱密封圈，图纸上未明确规定使用环境温度，为普通产品，不符合本产品的耐低温使用要求。

常规的密封圈在-41℃低温环境下会变硬变脆，会造成密封失效。该选择阀为常规型号，其安装非耐低温密封件，在低温环境下会造成该选择阀密封失效，导致高压液压油从密封处渗出。因此初步认为，选择阀低温工作后出现渗油问题的原因是设计选型错误。

3.2.2" "密封质量问题分析

该型号选择阀经过了出厂检验、装车后整车出厂试验、起重机作业可靠性试验等考核，未出现功能性能问题，可排除其密封损坏等质量问题。

3.3" "液压油渗出机理分析

选择阀阀体与阀芯之间设有两道格莱密封圈（见图2序号4），分别将阀芯两端密封，避免高压油从阀芯两端渗出。但是在-41℃低温环境中进行低温作业时，密封圈需要具有良好的耐低温性能，否则密封圈会变硬变脆，特别是在承受较高压力的条件下，会造成变硬变脆密封圈的密封作用失效，导致液压油从密封圈4、阀体5和阀芯6配合的缝隙中渗出。

3.4" "样机返厂复查

该起重机样机返回厂内，技术人员对该样机进行复查。复查时，在室外温度约-20℃的环境下进行负载试验。在负载试验过程中检查选择阀时，再次发现其出现渗油问题。由于选择阀密封圈为非耐低温密封圈，在低温环境下密封失效属于必然现象。

4" "改进措施及效果验证

4.1" "改进措施

根据选择阀选型事件分析结果，确定重新选用适合于低温环境的选择阀。新选定型号为SZF18-P50（II）（VC/JP）的选择阀。新型号选择阀功能、安装接口及液压接口均与原型号相同，与原型号选择阀具有互换性，可原位替代。新型号选择阀的技术要求明确规定其工作温度为-41～+80℃，贮存温度为-45～+70℃。

4.2" "改进效果验证

选择阀的生产厂家对2件SZF18-P50（Ⅱ）型选择阀进行低温贮存试验，在-50℃低温贮存24h后，进行30MPa的耐高压试验，并保压10min，观察这2件选择阀两端无渗漏油现象。由此验证新选型的耐低温选择阀及其密封件，符合低温密封要求。将该型耐低温选择阀换装于该起重机样机上。新选择阀低温贮存试验场景如图4所示。

4.3" "举一反三全面排查

对该起重机样机的所有液压元件进行全面排查。排查结果表明，其多路阀、平衡阀、液压锁、回转缓冲阀、高压过滤器、散热器等液压元器件均明确规定了元器件的使用环境要求，均选型正确。该起重机样机换装了新型选择阀后，经过鉴定和试验，满足了产品性能和使用要求。

5" "结束语

该起重机样机低温工作后出现选择阀渗油问题后，经过构建故障树进行分析，确认了故障原因是错误地选用非耐低温型号的选择阀。重新选用了耐低温型号的选择阀，并进行了相关验证，使选择阀渗油问题得到解决。在此基础上，举一反三全面排查了该起重机样机液压系统液压件的情况，从而确保起重机样机符合低温使用要求。

参考文献

[1] 何存兴.液压元件[M].北京：机械工业出版社，1981.

[2] 陈奎生. 液压与气压传动[M].武汉：武汉理工出版社，2001.

（驻徐州地区军代室，江苏徐州" "221004）