某重型汽车换挡换向气阀工作在高温、粉尘等恶劣的使用环境中，常会出现阀体中的O形圈偏离原密封位置，导致换向气阀漏气，影响变速器的正常工作。
1.换向气阀
换向气阀是两位五通阀，由阀体、阀芯、阀套、上盖、下盖、密封件及弹簧等零件组成。该换向气阀在重型汽车变速器中的工作原理如图7-60所示，系统空压机中产生的压缩空气经分水过滤器及减压器过滤调压后，进入换向气阀入口1，出口2、4分别接气缸的高、低档腔，排气口3、5与大气相通。
图7-60 换向气阀工作原理
当顶杆处于自由状态时，压缩空气由入口1（与出口4相通）进入气缸的低档腔，高档腔的余气通过排气孔3排向大气，当顶杆被下压4mm后，压缩空气由入口1（与出口2相通）进入气缸的高档腔，低档腔的余气通过排气孔5排向大气。
通过变换换向气阀中阀芯的相对位置，可以控制与其连接的气缸进行相应动作，气缸推动齿轮箱内的拨叉轴，拨叉轴拨动齿轮轴使不同大小的齿轮咬合，实现换档功能。
2.故障原因
由于换向气阀在设计时为了保证过流面积（即气体流量），所以阀芯与阀套之间的配合间隙单边设计为0.5mm。在阀换向排气时，工作孔2（或孔4）与排气孔3（或孔5）之间的小O形圈处于悬浮状态，其一侧为排气口3（或5），通大气；另一侧为阀的工作口2（或4），工作气压大于大气压，这样就会在小O形圈的两侧形成压差，容易导致小O形圈被吹离原来的工作位置，产生漏气现象。密封环密封结构如图7-61所示。
图7-61 密封环密封结构
3.故障排除
为了解决小O形圈易被吹出的故障，经过分析，决定按以下方法依次进行改进。(www.xing528.com)
（1）提高O形圈的硬度 将O形圈的硬度由原来的邵氏硬度A68～73，提高至邵氏硬度A75～82，进行压力对比试验。试验数量为十台阀门，试验压力由0.8 MPa至1.25 MPa逐渐提高。首先，将硬度为邵氏硬度A68～73的小O形圈装入换向气阀，其中有四台阀门在压力提高到1.0 MPa以上时，小O形圈被吹出，试验报告见表7-17；然后，将邵氏硬度A75～82的小O形圈装入换向气阀进行压力试验，小O形圈均未被吹出，但其中一台换向气阀在压力为1.25MPa时，出现轻微漏气，试验报告见表7-18。
表7-17 双H气阀压力试验（动作800次），硬度为邵氏硬度A68～73
表7-18 双H气阀压力试验（动作800次），硬度为邵氏硬度A75～82
可见，硬度偏低（邵氏硬度A68～73）的小O形圈易被吹出，故障率为20%硬度较高（邵氏硬度A75～82）的小O形圈没有被吹出的现象，但密封性能下降。所以，提高小O形圈的硬度不是解决问题的最优方法。
（2）增大O形圈得截面直径 将O形圈截面直径由1.8mm增大至2.0mm，则小O形圈在同样硬度值时的刚度增大。对十件产品进行压力试验，采用硬度为邵氏硬度A72～78的O形圈，小O形圈均未被吹出，且密封可靠。随后，抽出两台产品进行寿命试验，其中一台在1.25MPa压力下，动作至10.5万次时出现小O形圈被吹出的故障。所以，这种方法也不能从根本上解决该问题。
（3）减小阀芯与阀套之间的间隙 将阀芯与阀套之间的单边配合间隙由0.5 mm调整到0.4 mm和0.35 mm。经试验，O形圈均没有发生偏离位置现象，但流量比未改动前小10%，这是用户所不允许的。
（4）采用组合密封环密封结构 换向气阀的密封是靠安装时的预压力使密封圈产生变形来实现密封作用的。产品在工作时，大O形圈固定，小O形圈处于悬浮状态。采用组合密封环密封结构后，大、小O形圈合二为一呈密封环形式，密封环设计有台阶，与阀套台阶吻合，且密封环在阀体和阀芯之间，由上下两个阀套卡紧，从而起到固定密封圈不动的效果，这样从根本上解决了小O形圈易被吹出的设计缺陷。组合密封环密封结构如图7-62所示。
组合密封环密封方法，密封性能可靠，适应性强，使用寿命长，结构简单，制造安装方便。仅用一个密封环即可实现孔与轴的密封。
图7-62 组合密封环密封结构
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