采用HB4-59-1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》提高液壓油箱可靠性

胡茂華 李固生 李 幫

（駐五一一廠軍事代表室，江蘇 南京 211102）

一些產(chǎn)品之所以能稱之為航空產(chǎn)品，是因為在它的設(shè)計、生產(chǎn)、試驗和使用過程中，航空標準的要求始終“呵護”著它，使產(chǎn)品具備了高可靠性、高安全性等航空產(chǎn)品的特征。

在航空液壓產(chǎn)品的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計中，離不開HB4–59–1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》和HB4–57–1987《圓截面橡膠密封結(jié)構(gòu)》等航空標準的指導(dǎo)，航空液壓產(chǎn)品的密封性往往決定著液壓產(chǎn)品的使用壽命。下面以HB4–59–1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》在航空液壓油箱設(shè)計中的應(yīng)用，談?wù)労娇諛藴蕦娇债a(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1 HB4–59–1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》簡介

HB4–59–1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》經(jīng)歷了兩次換版，只是改了標注的形式，本質(zhì)上沒有變化。該標準屬于結(jié)構(gòu)要素類標準，主要是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或零件各種幾何要素的形狀、尺寸及公差標準。該標準適用于航空液壓、氣壓、燃油和潤滑系統(tǒng)的密封，其工作壓力不大于21MPa。具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 標準要求

在圖1中，左側(cè)的通常稱之為螺堵；右側(cè)俗稱螺母。螺堵的設(shè)計和加工相對右側(cè)要簡單，特別是在目前，大量先進加工設(shè)備的使用，對同軸度要求變得容易了。而密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計和加工，要難一些。在沒有完全理解該標準的前提下，不能對標準進行任何的修改和修正。但是，在現(xiàn)實中，往往會發(fā)生與標準要求不一致的現(xiàn)象或沒有完全按照標準的要求進行標注。

2 液壓油箱上密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計

在產(chǎn)品設(shè)計過程中，需按照航空標準設(shè)計的，通常有兩種做法：一種是間接實施，在產(chǎn)品設(shè)計圖樣中，只標注航空標準號和某一特定的值，加工中由加工工藝文件進行完整標注，指導(dǎo)加工；另一種是直接實施，由設(shè)計者按標準的要求進行標注，指導(dǎo)加工工藝和加工。

圖2為某型航空液壓油箱通油軸螺紋密封件結(jié)構(gòu)設(shè)計圖，該處的液壓壓力為21 MPa。對比圖1和圖2，可以發(fā)現(xiàn)該液壓油箱在密封結(jié)構(gòu)的標注上不符合HB4-59-1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》。按照《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》要求，密封處的要求為：。倒圓角的范圍應(yīng)為R0.3～0.6，圖2中只標注了R0.3，且沒有標注公差范圍，加工中按HB 5800-1999《基本公差》控制，R0.3其實際范圍可為R0.1～0.5；《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》的要求，正確解釋應(yīng)為：采用“拋光”的加工方式使該處的表面粗糙度達到Ra0.8。設(shè)計圖紙只要求Ra0.8，沒有標注“拋光”的加工方式。

圖2 液壓油箱通油軸螺紋密封件結(jié)構(gòu)圖

3 液壓油箱出現(xiàn)的問題

2009年9月13 日， 編號為：061005的液壓油箱，在飛機起飛前，油箱通油軸螺紋密封件處發(fā)生了漏油，該處的液壓壓力為21MPa，液壓油呈噴射狀泄漏，情況非常嚴重，幸好工作人員及時發(fā)現(xiàn)并處理。

油箱從飛機上拆下進行復(fù)試時，當(dāng)壓力達到1MPa，油箱通油軸螺紋密封處就有液壓油滲出，見圖3所示。

4 油箱通油軸螺紋密封處的分解及故障定位

分解發(fā)現(xiàn)：堵塞密封槽上的O型密封圈（21×2.5）有2處嚴重破損，如圖4所示。

4.1 通油軸端螺紋密封處測量

測量結(jié)果表明：密封處的倒圓和表面粗糙度不符合航標的要求（見表1）。

4.2 液壓油箱漏油故障的分析和定位

從零件的測量結(jié)果來看，液壓油箱通油軸端螺紋密封處沒有按照HB4-59-1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》進行標注。在加工過程中，R0.3實際只有R0.12，Ra0.8僅有Ra1.6且是非“拋光”方式加工的，導(dǎo)致密封膠圈在裝配過程中被“切傷”，“切傷”的密封膠圈在液壓油壓力的反復(fù)作用下，“傷口”不斷增大，最終導(dǎo)使密封膠圈失效，發(fā)生漏油故障。

5 對標準核心內(nèi)容的準確理解

在HB4-59-1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》標準中，“ ”的標注，是雙重保護密封橡膠圈的措施。螺紋密封件的連接結(jié)構(gòu)是通過橡膠圈來實現(xiàn)密封的，對橡膠圈的保護尤為重要。R0.3～0.6的要求，是將在機加的過程中出現(xiàn)“尖邊”進行圓滑過渡；“”的標注是進一步地保護密封橡膠圈，這些措施都是為了防止密封圈在裝配時被“切傷”。因此，在產(chǎn)品的設(shè)計過程中，對涉及到標準要求的地方，必須嚴格、準確地按照標準進行標注，不能出現(xiàn)有任何異議的標注。

圖3 油箱螺紋密封處漏油情況

圖4 堵塞密封圈破損情況

表1 通油軸端螺紋密封處測量數(shù)據(jù)

6 航空標準對液壓產(chǎn)品質(zhì)量的影響

類似HB4-59-1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》的標準，屬于結(jié)構(gòu)要素類基礎(chǔ)標準。具有廣泛的適用范圍或一個特定領(lǐng)域的通用條款的標準，可以直接應(yīng)用，也可以作為其它標準的基礎(chǔ)。它是前人在經(jīng)歷了多次的失敗、分析和試驗驗證的經(jīng)驗積累的。但是，某型液壓油箱的通油軸端密封螺紋設(shè)計中，沒有嚴格、準確地按照HB4–59–1987《螺紋連接件的密封結(jié)構(gòu)》的標準進行完整標注，引發(fā)了某型飛機液壓油箱呈噴射狀漏油的嚴重故障。在對新生產(chǎn)的液壓油箱和漏油的液壓油箱返修時，嚴格按照航空標準的要求進行生產(chǎn)和返修。并對“改進”后的產(chǎn)品進行了針對性壓力循環(huán)（0～21 MPa）試驗1 000次，結(jié)合質(zhì)量一致性試驗進行了高溫和低溫試驗。試驗后分解檢查：密封圈完好，產(chǎn)品不漏油。

在進行“舉一反三”的過程中，還發(fā)現(xiàn)該液壓油箱設(shè)計沒有貫徹HB4–57–1987《圓截面橡膠密封結(jié)構(gòu)》的標準要求。導(dǎo)致液壓油箱在使用過程中，不斷地出現(xiàn)漏油等故障，產(chǎn)品沒有達到給定的壽命（800飛行小時）要求，最少的僅使用了16飛行小時就出現(xiàn)了漏油現(xiàn)象。在落實兩項航空標準要求后，液壓油箱經(jīng)壽命等試驗可以達到2 250h（折合成使用壽命1 500h）。將油箱的使用壽命由原來800小時，提高到1 500h，滿足了技術(shù)協(xié)議的1 200h要求。產(chǎn)品的使用壽命一次性提高了80%以上，由此可見，在產(chǎn)品形成的過程中，航空標準對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。