LUKSA液压操作台总控阀螺栓崩断原因分析

周大君

摘要：连接螺栓在液压元件中是一重要零件，它不仅要保证连接牢固，而且要保证接合面密封可靠。使用中常常出现连接螺钉被拉长或拉断，乃至发生设备和人身事故的现象。

关键词：螺栓崩断；液压冲击；泄漏

成都地铁运营有限公司车辆中心设备车间申报采购一套救援设备LUKAS液压操作台总控阀作为备件，验收确认时发现铭牌上的序列号（61493e）与使用的序列号（61493.01d）不一样。供货商出具了备件可以使用的函，为该阀系升级产品，功能和前期的一样。在对新阀进行功能验证时，发生总控阀紧固螺栓崩断一颗，另有螺栓发生塑性变形的迹象，密封圈损坏，液压油泄漏。对整个事情进行分析如下：

一、原因分析：

整个救援设备LUKAS液压系统压力为48MP，操作总控阀管路液压压力，手柄向上扳顶升压力为48Mpa（形成回油通道），向下扳下降压力为11Mpa（形成回油通道），手柄中位时压力为0Mpa（系统泄压）。

经检查，螺栓被崩断的主要原因是进油口和出油口反向安装造成在控制阀外端内腔形成一个高压油腔，手柄在切换过程中卸油口泄油不畅，形成一个作用面积较大的液压油缸。在试验过程中手柄反复切换产生一定的冲击压力，多次试验后，当冲击压力大于螺栓的疲劳强度时，螺栓被崩断.

实际上新阀与旧阀的区别为：在手柄方向一致时，新阀与旧阀P口、T口方向不一致，两者相反。员工在更换新阀时，把新阀手柄和旧阀手柄方向一致安装，却没有注意P口T口的对应，实际就造成总控阀的P口对应基座上的T口，总控阀的T口对应基座P口，当液压系统工作时，内腔形成很大的高压油腔。在手柄不停地向上、向下旋转时，通道不停的打开、关闭一个回油通道，对阀体不停地造成液压冲击，将作用力传递到四颗固定螺栓上，经过以下计算，来验算四颗螺栓能否经受液压的冲击。

二、数据计算：

四颗螺栓为M6，12.9级，经查12.9级螺栓通常指采用SCM435合金钢材料制造，其最小抗拉强度达到1220Mpa，硬度达到39-44HRC的超高强度螺栓。

M6螺栓的应力最小截面积值：20.1mm2（GB/T16823.1-1997表1）GB/T16823.1-1997

F=σsxA

式中：F——螺栓在拉断时所承受的最大力N

A——高强度螺栓在螺纹处的有效面积。

σs——高强度螺栓的抗拉强度设计值。

F=σsxA=1220x20.1=24522N

四颗为：4F=4x24522=98.088kN

当装上新阀时，P口、T口方向不一致，两者相反。由于手柄中位时48Mpa的压力与设备本身技术要求不符合，导致泵不能泄压，系统也不能泄压。手柄中位时压力为48Mpa。

经查：1Mpa=101.26N/cm2.

即P=48x101.26=4860.48N/cm2

A=A1-3A2=3.14x2.42-3x3.14x0.82=3.14x5.76-3.14x0.64x3=18.09-6.03=12.06cm2

P1=AxP=12.06x4860.48=58.617kN

P2预紧力通过查表，为P2=15500N

P=P1+4xP2=58617+15500x4=120.617kN

P=120.617kN＞4F=98.088kN

计算结果为P＞4F，液压最大冲击力大于四颗螺栓能承受的最大力时，螺栓就很可能断裂，引起泄漏，造成人身伤害事故。

三、整改要求：

1、将手柄与总控阀调转180°，这样总控阀安装在操作台上的方向不会变，进、出油口P、T也不会变，满足液压控制系统的需要。

2、按照车间绩效管理办法，对相关责任人员进行绩效考核。

3、救援设备在进行各项试验或功能验证时，必须连接上油缸等执行机构，严禁直接采用汽油机带操纵台进行功能试验；

4、后续各类设备备品备件换装到设备上进行功能验证时，必须先经设备分管工程师同意，牵涉设备主要功能及存在安全风险的备件功能验证设备分管工程师必须在场；验证过程中存在问题的必须立即报分管设备工程师，严禁主观臆测、凭经验行事；部件换装、恢复后必须进行功能验证，验证过程中各步骤必须经他人进行互检、确认；

5、在以后的工作中，应加强班组长与组员、组员与组员之间的相互沟通、协调、相互补位，吸取本次事件的经验教训，防止类似事件再次发生。

参考文献：

[1]田伯勤.《新编机械密封实用技术手册》.中国知识出版社.2005第一版.

[2]陈奎生.《液压与气压传动》武汉理工大学出版社2001。

[3]刘光启.《五金手册》2011。