某型飞机襟翼液压电磁阀故障分析

王金铎 付晓锋 吴麟 吴恒壮

摘要：针对某型飞机襟翼液压电磁阀故障，通过对襟翼液压电磁阀的构造和工作原理等进行分析，研究襟翼液压电磁阀故障产生的原因，对襟翼液压电磁阀的修理制定相应措施，避免故障再次发生。

关键词：襟翼；电磁阀；故障；措施

Keywords：flap；solenoid valve；breakdown；measures

某型飞机地面试车检查发现，襟翼放下23°后，襟翼会在23°以下小范围自动往复收放，收放行程约60mm，频率约15次/min；停车后接地面液压泵检查，发现主液压供压压力小于19MPa时襟翼收放正常，主液压大于19MPa时故障重现，判读飞参发现飞参记录与实际情况一致。经分析，判断为襟翼液压电磁阀故障，更换襟翼液压电磁阀后故障排除。

1 襟翼液压电磁阀工作原理

1.1 襟翼液压电磁阀组成

襟翼液压电磁阀由壳体、电磁操纵和液压换向三部分组成（见图1）。

壳体上装有收上、来油、放下、回油四个接头及手控按钮。手控按钮用来代替电磁铁通电。

电磁操纵部分由线圈、电磁铁、钢珠活门、活门座、滤网和弹簧垫片等组成。活动铁芯上固定有顶杆，用来打开钢珠活门。弹簧用来使活动铁芯上的顶杆脱离钢珠。活门座分为左、右活门座，中心有通油孔。滤网用来滤除来油杂质，防止油液杂质堵塞活门座孔。弹簧片保证在无油压情况下活门座靠紧电磁铁。钢珠活门行程为0.15～0.25mm，钢珠活门左右移动保证了操纵油路高低压的变化。

液压换向部分由堵头、回位弹簧、配油柱塞、阀套和密封圈等组成（见图2）。

电磁操纵和液压换向两部分全部装在同一铝合金壳体内。

1.2 襟翼液压电磁阀工作原理

电磁操纵部分不通电，两个活动铁芯顶杆在弹簧力作用下离开钢珠活门。高压油液经来油接头进入电磁操纵部分，油液力推动钢珠活门将两外侧活门座回油路关闭，油液经两内侧活门座进入配油柱塞的两端。由于配油柱塞两端截面积相等，油压相等，弹簧力也相等，所以配油柱塞处于中立位置。来油不能与收放管路相通，而收放管路均与回油路相通。

收上位置时，右边的电磁铁通电工作，活动铁芯顶杆向左推动钢珠活门，关闭内侧活门座通油孔，打开外侧活门座通油孔，使配油柱塞右端与回油路沟通。高压来油进入电磁操纵部分，油液力推动左边的钢珠活门向左移动，关闭活门座上的回油孔，打开通向配油柱塞左端的通油孔，配油柱塞在两端油压差的作用下右移，使来油路与收上油路相通，放下油路与回油路相通，襟翼收上。

放下位置时，左边的电磁铁通电工作，配油柱塞左移，来油路与放下油路相通，襟翼放下。

2 故障原因分析

根据襟翼液压电磁阀组成及工作原理判断，引起襟翼在23°以下小范围自动往复收放的原因是电磁阀内部密封不良导致高压油进入收上腔，而内部密封不良的原因可能是电磁操纵部分的密封失效或液压转换部分的密封失效。

2.1 对故障件进行分解检查

1）电磁操纵部分检查

用5～10倍放大镜对活门座密封圈、活门座密封面、钢珠、衔铁复位弹簧进行检查，未发现损伤或其他影响密封性能的故障。

2）液压转换部分检查

a.用5～10倍放大镜对壳体、阀套、阀芯、回位弹簧进行检查，无损伤情况，符合相关要求。测量阀芯与阀套的配合间隙为0.002mm，符合0.002～0.005mm间隙要求。

b.对阀套在壳体内的轴向间隙进行检查。如图1所示，阀套安装在壳体内，两端分别安装有端盖，随着阀套两端压力的改变，若阀套在壳体内反复窜动将导致密封圈磨损。根据阀套、壳体及端盖的零件图样计算，阀套在壳体内的轴向间隙为0～0.2mm，检查该产品阀套在壳体内的轴向间隙为0.05mm，符合图样要求。

c.按图2对阀套密封圈进行分解检查。6号密封圈缺损二分之一，5号密封圈完好，其余均有不同程度损伤。

2.2 密封圈损伤原因分析

1）密封圈的作用

密封圈安装在阀套上，将电磁阀各腔体隔开（装配位置见图2，功用见表1）。當电磁阀内部6号密封圈出现损伤时，高压油将从阀芯端头腔进入回油腔，使阀芯两端形成压差，阀芯右移，高压油进入作动筒收上腔，导致襟翼收上。襟翼收上60mm左右，襟翼偏角控制机构微动电门恢复接通电路，电磁阀工作，使襟翼放下至23°。如此往复，就会出现襟翼小范围自动收放现象。

2）密封圈工作情况

密封圈装入密封槽后，其截面受到压缩产生变形，实现弹性密封（如图3中“状态A”所示）。当密封圈充入压力工作介质后，在压力的作用下，密封圈挤向沟槽一侧（如图3中“状态B”所示），密封面上的接触压力上升，密封圈进一步压缩，提高了密封效果。当充入压力超过密封圈所能承受的强度时，密封圈挤压进壳体与阀套之间的间隙δ（如图3中“状态C”所示）。压力消失时，依靠密封圈自身弹性作用恢复初始压缩状态。

在液压设计中，工作介质压力较高时需设计挡圈以防止密封圈因发生“挤出”现象而损坏（见图4），挡圈设置在低压侧，阻挡密封圈变形进入间隙δ产生磨损。电磁阀密封圈所承受的油液压力为21MPa，属于高压介质，无挡圈时易被挤压进间隙δ，反复工作后密封圈产生磨损。

3）阀套与壳体配合间隙

测量壳体内孔尺寸为Ф12.705，测量阀套外径尺寸为Ф12.679，配合间隙为0.026mm，符合0.006～0.037mm间隙配合要求。但阀套与壳体之间的配合间隙偏大，导致密封圈在沟槽内的初始压缩量减小，降低了密封圈与壳体的接触面积，密封性能下降，从而加速密封圈磨损。

3 结论及解决措施

根据上述分析，襟翼在23°以下小范围自动往复收放形成过程如下：

前期，密封圈磨损导致的泄漏量不足以使阀芯两端形成压力差，阀芯保持中立位置，电磁阀工作正常。

后期，密封圈磨损导致的泄漏量使阀芯两端逐渐形成压力差，高压油压力小于19MPa时，阀芯两端压力差小于阀芯回位弹簧自身弹力，阀芯保持中立状态，电磁阀工作正常；当高压油压力大于19MPa时，阀芯两端压力差大于阀芯复位弹簧自身弹力，阀芯向右移动，高压油进入收上腔，使襟翼收上。

产生密封圈损伤的主要原因是：当阀套和壳体配合间隙偏上限时，随着襟翼液压电磁阀使用时间的增加，高低两种压力交替冲击，造成密封圈自然磨损。

解决措施：提高阀套与壳体配合处的密封圈截面直径选配要求，对于配合间隙在0.025～0.037mm的情况，需选配截面直径为Φ1.38～Φ1.40的密封圈进行装配，以保证密封圈与壳体的接触面积。

参考文献

[1]王红岩.某型飞机构造与维护[Z].空军航空大学，2007.

[2]刘新德.袖珍液压气动手册[M].（第二版）.北京：机械工业出版社，2004.

作者简介

王金铎，工程师，主要从事飞机着陆系统技术工作和修理研究。

付晓锋，工程师，主要从事飞机液压系统技术工作和修理研究。

吴麟，高级工程师，主要从事飞机部附件维修管理和质量监督。

吴恒壮，高级工程师，主要从事飞机救生和着陆系统技术管理和修理研究。