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[摘 要]本文主要阐述在导弹主控部件某电液舵机上如何合理、可靠地设定伺服阀紧固力矩值，以保证伺服阀连接可靠性和一致性，提高产品装配质量，同时探索出电液舵机其他结构件紧固力矩量化及验证方法。
[关键词]电液舵机；伺服阀；紧固力矩量化
中图分类号：TU852 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0012-01
1、前言
工厂研制生产的某电液舵机是弹道导弹控制系统中的执行机构，它通过改变舵面摆角来改变推力矢量，从而调整弹体飞行姿态。作为弹上飞行主控部件，電液舵机对可靠性方面要求极高。我厂电液舵机伺服阀采用外挂式结构，伺服阀紧固力矩值的设定直接影响到产品可靠性和相关性能参数指标。故在伺服阀紧固力矩值设定时，不仅需考虑螺钉的最大紧固力矩，还需通过充分的试验分析，确定不同紧固力矩值对电液舵机性能参数影响，最终设定出满足要求的紧固力矩值。
基于以上问题，本文通过研究、试验、分析，总结出伺服阀紧固力矩值设定的方法。
2、伺服阀紧固的影响分析及紧固失效分析
伺服阀是电液舵机的控制元件，其紧固力矩值大小影响到阀缸体的变形量和密封圈的压缩量。另外，伺服阀缸体的变形还导致阀电磁组件装配位置存在微小变形，从而改变伺服阀的电磁特性，从而影响电液舵机动态性能及静态性能。
通常伺服阀紧固力矩设置不合理可能会出现以下两种失效状态：1）过紧，紧固力矩设置过大，造成伺服阀缸体变形，伺服阀性能下降。另一方面，螺钉张力过大，在超出最大紧固力矩时出现断裂或者滑丝，失去紧固效果。2）过松，紧固力矩设置过小，伺服阀实际未紧固，使得密封圈压缩量过小，电液舵机出现漏油。另一方面，紧固过松时伺服阀在高压液压油冲击下出现轻微震荡，影响电液舵机动态性能、静态性能，同样失去紧固效果。
3、伺服阀现有紧固力矩测量
由于前期伺服阀对紧固力矩值无明确要求，现场随装配人员、装配时间不同，伺服阀紧固力矩值存在较大差异，为摸索现场伺服阀紧固力矩值分布情况，为后续量化提供参考，对现场10台伺服阀紧固力矩值进行了测量，测量结果如下：
4、伺服阀最大紧固力矩核算
螺钉的最大紧固力矩，即将螺钉拧断所需的最小力矩值。伺服阀紧固螺钉采用M4×12 A2-50标准螺钉（GB/T 65-2000），以下通过理论计算和破坏试验进行伺服阀最大紧固力矩核算。
4.1伺服阀最大紧固力矩计算
根据《机械设计手册》，螺纹连接拧紧力矩计算公式为：
T=Kd×10-3 （N·m）
其中，T：拧紧力矩 （N·m）；d：螺纹公称直径 （mm）；K：拧紧力矩系数（光杆螺栓K=0.20）：F0—预紧力（一般是屈服点抗拉强度值的75%）
经计算伺服阀紧固螺钉最大紧固力矩为2.7 N·m。
4.2伺服阀最大紧固力矩破坏性试验验证
为摸索伺服阀最大紧固力矩，制作了专用试验块，试验块材料安装尺寸，固定螺钉及固紧方法参照产品，用力矩螺刀拧紧螺钉，直至螺纹连接失效，记录拧紧过程中固紧最大力矩。
经验证伺服阀紧固螺钉最大紧固力矩约为2.7 N·m。
5、伺服阀紧固力矩值量化
5.1不同力矩对性能参数影响的试验
为探索伺服阀紧固力矩值对电液舵机参数影响，共设置1.5N·m、2N·m、2.5N·m三种伺服阀紧固力矩值进行性能测试，并进行对比总结。
a）阀位置紧固力矩1.5N·m状态下对动态性能、静态性能各测试两遍。经试验验证，在相同紧固力矩时，静态参数一致性较好，基本无变化；动态参数在存在一定范围的变化，变化范围较小；
b）阀位置紧固力矩在1.5N·m、2N·m、2.5N·m三种状态下测试静态性能，除零位偏差随着力矩增大，抖动偏差逐渐减小，其他参数基本无变化。测试动态性能存在一定的变化，变化范围较小；
由试验可知，力矩在1.5N·m、2N·m、2.5N·m三种状态下对舵机零位偏差随着力矩增大逐渐减小，动态性能基本无影响。
5.2 低温密封性试验
分别用1.5N·m，2N·m力矩安装伺服阀，对舵机进行低温（-40℃）负载试验，试验过程检查伺服阀和与壳体接触面均没有出现漏渗油现象。
由试验可知，阀紧固力矩大于1.5N·m可以满足产品密封性要求。
5.3 抗振防松影响的试验
以2N·m力矩安装伺服阀，对舵机进行飞行振动试验，舵机有轻微漏油现象；用1.5N·m力矩检查伺服阀安装螺钉，螺钉能旋转10?左右，拧紧后改用2N·m加力，安装螺钉能轻微旋动。
从试验可知，伺服阀紧固力矩在2N·m时，在舵机飞行振动后，螺钉出现松动现象，所以伺服阀紧固力矩不能小于2N·m。
5.4 力矩量化
根据试验结果结合计算数据，伺服阀紧固力矩规定为2.5N·m能满足紧固及舵机性能要求。
6、结语
本论文对生产现场伺服阀紧固情况进行了检测和统计，对伺服阀紧固最大紧固力矩核算。还针对伺服阀不同紧固力矩值对电液舵机的影响进行试验，最终对伺服阀紧固力矩进行量化。同时伺服阀力矩量化方法为电液舵机其他结构件紧固力矩值量化与验证方法提供了参考。
参考文献
[1]成大先等.《机械设计手册》第四版第3卷.化学工业出版社.2005.01.
[关键词]电液舵机；伺服阀；紧固力矩量化
中图分类号：TU852 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0012-01
1、前言
工厂研制生产的某电液舵机是弹道导弹控制系统中的执行机构，它通过改变舵面摆角来改变推力矢量，从而调整弹体飞行姿态。作为弹上飞行主控部件，電液舵机对可靠性方面要求极高。我厂电液舵机伺服阀采用外挂式结构，伺服阀紧固力矩值的设定直接影响到产品可靠性和相关性能参数指标。故在伺服阀紧固力矩值设定时，不仅需考虑螺钉的最大紧固力矩，还需通过充分的试验分析，确定不同紧固力矩值对电液舵机性能参数影响，最终设定出满足要求的紧固力矩值。
基于以上问题，本文通过研究、试验、分析，总结出伺服阀紧固力矩值设定的方法。
2、伺服阀紧固的影响分析及紧固失效分析
伺服阀是电液舵机的控制元件，其紧固力矩值大小影响到阀缸体的变形量和密封圈的压缩量。另外，伺服阀缸体的变形还导致阀电磁组件装配位置存在微小变形，从而改变伺服阀的电磁特性，从而影响电液舵机动态性能及静态性能。
通常伺服阀紧固力矩设置不合理可能会出现以下两种失效状态：1）过紧，紧固力矩设置过大，造成伺服阀缸体变形，伺服阀性能下降。另一方面，螺钉张力过大，在超出最大紧固力矩时出现断裂或者滑丝，失去紧固效果。2）过松，紧固力矩设置过小，伺服阀实际未紧固，使得密封圈压缩量过小，电液舵机出现漏油。另一方面，紧固过松时伺服阀在高压液压油冲击下出现轻微震荡，影响电液舵机动态性能、静态性能，同样失去紧固效果。
3、伺服阀现有紧固力矩测量
由于前期伺服阀对紧固力矩值无明确要求，现场随装配人员、装配时间不同，伺服阀紧固力矩值存在较大差异，为摸索现场伺服阀紧固力矩值分布情况，为后续量化提供参考，对现场10台伺服阀紧固力矩值进行了测量，测量结果如下：
4、伺服阀最大紧固力矩核算
螺钉的最大紧固力矩，即将螺钉拧断所需的最小力矩值。伺服阀紧固螺钉采用M4×12 A2-50标准螺钉（GB/T 65-2000），以下通过理论计算和破坏试验进行伺服阀最大紧固力矩核算。
4.1伺服阀最大紧固力矩计算
根据《机械设计手册》，螺纹连接拧紧力矩计算公式为：
T=Kd×10-3 （N·m）
其中，T：拧紧力矩 （N·m）；d：螺纹公称直径 （mm）；K：拧紧力矩系数（光杆螺栓K=0.20）：F0—预紧力（一般是屈服点抗拉强度值的75%）
经计算伺服阀紧固螺钉最大紧固力矩为2.7 N·m。
4.2伺服阀最大紧固力矩破坏性试验验证
为摸索伺服阀最大紧固力矩，制作了专用试验块，试验块材料安装尺寸，固定螺钉及固紧方法参照产品，用力矩螺刀拧紧螺钉，直至螺纹连接失效，记录拧紧过程中固紧最大力矩。
经验证伺服阀紧固螺钉最大紧固力矩约为2.7 N·m。
5、伺服阀紧固力矩值量化
5.1不同力矩对性能参数影响的试验
为探索伺服阀紧固力矩值对电液舵机参数影响，共设置1.5N·m、2N·m、2.5N·m三种伺服阀紧固力矩值进行性能测试，并进行对比总结。
a）阀位置紧固力矩1.5N·m状态下对动态性能、静态性能各测试两遍。经试验验证，在相同紧固力矩时，静态参数一致性较好，基本无变化；动态参数在存在一定范围的变化，变化范围较小；
b）阀位置紧固力矩在1.5N·m、2N·m、2.5N·m三种状态下测试静态性能，除零位偏差随着力矩增大，抖动偏差逐渐减小，其他参数基本无变化。测试动态性能存在一定的变化，变化范围较小；
由试验可知，力矩在1.5N·m、2N·m、2.5N·m三种状态下对舵机零位偏差随着力矩增大逐渐减小，动态性能基本无影响。
5.2 低温密封性试验
分别用1.5N·m，2N·m力矩安装伺服阀，对舵机进行低温（-40℃）负载试验，试验过程检查伺服阀和与壳体接触面均没有出现漏渗油现象。
由试验可知，阀紧固力矩大于1.5N·m可以满足产品密封性要求。
5.3 抗振防松影响的试验
以2N·m力矩安装伺服阀，对舵机进行飞行振动试验，舵机有轻微漏油现象；用1.5N·m力矩检查伺服阀安装螺钉，螺钉能旋转10?左右，拧紧后改用2N·m加力，安装螺钉能轻微旋动。
从试验可知，伺服阀紧固力矩在2N·m时，在舵机飞行振动后，螺钉出现松动现象，所以伺服阀紧固力矩不能小于2N·m。
5.4 力矩量化
根据试验结果结合计算数据，伺服阀紧固力矩规定为2.5N·m能满足紧固及舵机性能要求。
6、结语
本论文对生产现场伺服阀紧固情况进行了检测和统计，对伺服阀紧固最大紧固力矩核算。还针对伺服阀不同紧固力矩值对电液舵机的影响进行试验，最终对伺服阀紧固力矩进行量化。同时伺服阀力矩量化方法为电液舵机其他结构件紧固力矩值量化与验证方法提供了参考。
参考文献
[1]成大先等.《机械设计手册》第四版第3卷.化学工业出版社.2005.01.