預研伺服液壓源在進行低壓安全閥可靠性試驗時發現：壓力腔加壓到一定程度時，部分安全閥不能及時按照設計預定開啟，部分不能達到設定泄流量，并存在漏油現象。為此，對低壓安全閥進行故障清查與分析，最終確定了改進閥體結構和優化加工工藝方法的研究方向。

0、引言

　　某預研伺服液壓源的低壓安全閥在進行靈敏度試驗時存在約30%的安全閥不能按照設計要求正常進入工作狀態，并且出現滲漏油的問題，嚴重影響相關組件的裝調，進而影響整體液壓源的可靠性驗證。通過對低壓安全閥進行故障查找與分析，最終確定：閥體的結構設計缺陷及加工質量問題是本次故障產生的根本原因。因此，對閥體結構進行改進，并通過優化的機加工藝方法確保安全閥的使用可靠性。

1、問題描述

　　低壓安全閥的裝配結構及泄漏油部位，如圖1 所示。

　　設計要求： 當箱體低壓孔壓力升至1.5MPa 時，安全閥開啟;當壓力升至2MPa 時，泄流量≥0.9L/min;當壓力降至≤1.2MPa 時，安全閥應關閉。

　　實際試驗過程： 當箱體低壓孔壓力升至1.5MPa時，60%的安全閥開啟;升壓至2MPa 過程中，安全閥陸續開啟，并在安全閥閥體與箱體相接處、與排油管組件相接處隨機出現連續點滴至線狀泄漏油現象; 從排油管組件流出量為≤0.65L/min。安全閥在開啟試驗中合格產品與嚴重泄漏油產品曲線分析對比見圖2 所示。

2、故障清查與分析

　　2.1、故障清查

　　將低壓安全閥拆卸、分解、清理后對比發現，出現泄漏油和不能正常開啟的安全閥存在以下故障點，如圖3 所示。

圖3 閥體故障點示意圖

　　(1)密封圈出現不同程度的劃傷;

　　(2)閥體兩端螺紋倒角處殘存毛刺;

　　(3) 閥體安裝密封圈端面處存在不同程度的不規則徑向劃傷。

　　2.2、產生故障原因

　　(1)由于受空間、重量限制，依據“結構簡單、降低加工難度”的設計原則，此低壓安全閥采用螺紋空刀槽兼做密封槽的結構。

　　(2)車削螺紋過程中，使螺紋始末端與兩端倒角形成近似尖邊及毛刺，并未完全清除。

　　2.3、故障分析

　　(1)O 形圈是靠機械壓緊力或介質壓力的自緊作用下產生彈塑性變形而堵塞流體泄漏通道的。

　　O 形圈的壓縮率及與密封面的接觸面積大小， 是影響密封效果的重要因素。壓縮率大，可使O 形圈與密封面間的接觸面積增大，但壓縮率過大時，還可以導致O 形圈永久變形，從而導致密封失效;壓縮率小，使O 形圈與密封面間接觸面積小，降低密封效果，甚至導致密封失效。無系統壓力時，O 形圈受A、B 面對其產生的初始壓應力，產生一定程度彈塑性變形，與A、B 密封面間形成初始接觸面。如圖4a 所示。

　　系統壓力產生時，壓力油經擠出間隙流入密封槽，對密封圈產生軸向應力，使O 形圈彈塑性變形增大，同時與A、B、C 面產生擠壓接觸面，增大接觸面積，增強密封效果。如圖4b 所示。

　　本產品結構為螺紋退刀槽兼做密封槽， 壓力油不僅從擠出間隙，而且會通過螺紋間隙進入退刀槽，對O形圈不僅會產生軸向力，還會產生徑向力;由于螺紋退刀槽比獨立密封槽空間大，O 形圈相應的移動空間增大。因此，O 形圈會增加與A 面的接觸面積，卻減小或脫離與B、C 面的接觸，進而減小密封效果，最終導致密封失效。如圖4c 所示。

圖4 O 形圈受力狀態

　　(2)雖然使用專用工具安裝密封圈，可以盡量避免密封圈受入口及螺紋上殘留毛刺的破壞， 但在滑入密封槽的過程中很容易被螺紋末端倒角處尖邊及殘存毛刺劃傷破壞。

　　(3)密封端面存在徑向劃傷，使密封圈與密封端面不能充分貼合嚴密，進而導致壓力油沿劃傷溢出。

4、小結

　　通過對產生問題的低壓安全閥進行故障分析，查出故障點，從而進行結構改進、優化加工工藝方法，最終使產品能夠滿足使用要求。并且為此類型產品的結構設計及生產提供了可借鑒的參考意見及方法。