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        某型機(jī)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒殼體漏油故障分析

        2020-11-26 03:46:38姚志強(qiáng)郭輝樊智敏馬艷萍
        機(jī)械工程師 2020年10期

        姚志強(qiáng), 郭輝, 樊智敏, 馬艷萍

        (中航飛機(jī)股份有限公司 長(zhǎng)沙起落架分公司,陜西漢中723000)

        0 引 言

        某型號(hào)飛機(jī)起落架在飛行任務(wù)結(jié)束后, 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒出現(xiàn)漏油現(xiàn)象,返廠分解后發(fā)現(xiàn)膠圈局部損傷,轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒殼體φ6H9孔口30°錐面有劃傷,對(duì)孔口錐面拋光處理后,更換φ6H9孔處配合件塞子及故障件膠圈,重新安裝,并反復(fù)拆裝2次后,檢查內(nèi)裝膠圈無(wú)損傷,復(fù)裝重新地面打壓試驗(yàn),結(jié)果轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒集流器端蓋處再次出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。如果前輪轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒內(nèi)部壓力達(dá)不到設(shè)定值,輸出的轉(zhuǎn)彎力矩偏小,前輪轉(zhuǎn)彎響應(yīng)速度變慢,嚴(yán)重時(shí)喪失轉(zhuǎn)彎功能[1]。因此,轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油問(wèn)題務(wù)必精確定位,及時(shí)排查,從根源解決。

        1 轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒工作原理

        作動(dòng)筒是將輸入的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置,是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件,對(duì)外做功和轉(zhuǎn)換能量。在起落架轉(zhuǎn)彎過(guò)程中,它通過(guò)液壓油的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能達(dá)到調(diào)節(jié)前輪轉(zhuǎn)彎的目的。轉(zhuǎn)彎操縱系統(tǒng)工作時(shí),航空液壓油由集流器分配給轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒上集流器安裝軸上的A口或B口分別進(jìn)入轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒殼體的有桿腔(左腔)或無(wú)桿腔(右腔),使活塞桿收入或伸出(如圖1),驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)使前起落架實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)彎[2-4]。

        圖1 轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒剖面圖

        2 漏油故障問(wèn)題定位

        2.1 膠圈損傷是漏油的直接原因

        在加工殼體M8×1螺紋時(shí)(如圖2(a)),螺紋深度過(guò)長(zhǎng)時(shí)絲錐容易碰傷φ6H9孔口30°錐面,檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn);裝配時(shí),錐面缺陷未被暴露,導(dǎo)致在裝配過(guò)程中,膠圈通過(guò)錐面時(shí)被錐面的傷痕、毛刺劃傷(如圖2(c))。殼體在螺紋孔安裝塞子后,還要在殼體外部安裝端蓋,雙重保障塞子的穩(wěn)定性(如圖1)。因此,在試驗(yàn)過(guò)程中即使有滲漏的油液也被遮擋,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒出廠后,在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

        圖2 殼體中膠圈磨損

        2.2 塞子安裝不到位(止動(dòng)位置)

        正常裝配狀態(tài)下,塞子擰緊到止動(dòng)位置(如圖3),塞子上的膠圈完全進(jìn)入殼體的φ6H9孔內(nèi),與內(nèi)孔緊密貼合進(jìn)行密封;如果塞子未擰緊到止動(dòng)位置(如圖4),塞子上的膠圈不能完全進(jìn)入殼體φ6H9孔內(nèi),處于30°錐面處,膠圈的壓縮量不夠,密封功能失效,從而導(dǎo)致作動(dòng)筒漏油。其中,轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒塞子安裝孔圖如圖2(b)所示,塞子尺寸圖如圖5所示。

        圖3 塞子處于止動(dòng)位置

        圖4 膠圈處于30°錐面位置

        圖5 作動(dòng)筒塞子安裝孔局部圖

        若塞子上端面與殼體M8×1螺紋孔口平齊(如圖3)即未裝到止動(dòng)位置,其上端面到膠圈槽上端面尺寸8 mm小于M8×1螺紋孔口到φ6H9孔口尺寸9.866 mm(到30°錐面長(zhǎng)度值),即膠圈未完全進(jìn)入φ6H9孔內(nèi),密封功能損失嚴(yán)重,導(dǎo)致漏油;若塞子擰緊到止動(dòng)位置(即圖5中塞子A 線與圖4中殼體錐面B線重合),A線到膠圈槽上端面尺寸4.747 mm(2.747 mm(20°錐面長(zhǎng)度)+6 mm-1.5 mm-2.5 mm)大于B線到φ6H9孔口尺寸3.866 mm(即9 mm-6 mm+0.866 mm)膠圈完全進(jìn)入φ6H9孔,密封有效。

        3 漏油故障形成機(jī)理分析

        由轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒的結(jié)構(gòu)及工作原理可知:塞子和膠圈的作用是將液壓油封堵在作動(dòng)筒殼體內(nèi)部。根據(jù)故障現(xiàn)象分析知:

        1)膠圈在裝配過(guò)程中必須通過(guò)φ6H9孔口的30°錐面,才能進(jìn)入φ6H9孔內(nèi)(如圖6,錐面棱邊要求倒圓),安裝膠圈時(shí)錐面上的缺陷(劃傷、毛刺)和φ6H9孔口的30°錐面棱邊均會(huì)損傷膠圈密封面,使膠圈破損,導(dǎo)致密封失效。2)膠圈在準(zhǔn)確安裝在殼體φ6H9內(nèi)孔,才能產(chǎn)生足夠的壓縮量。若塞子未擰緊到止動(dòng)位置(膠圈處于30°錐面處),膠圈壓縮量不夠,同樣也會(huì)造成膠圈密封功能失效。

        圖6 作動(dòng)筒殼體內(nèi)孔示意圖

        4 排故方案

        4.1 故障件修復(fù)

        當(dāng)塞子安裝入殼體孔,塞子膠圈槽完全進(jìn)入殼體φ6孔內(nèi)時(shí),才能保證塞子在孔內(nèi)完全密封,同時(shí)塞子安裝殼體孔內(nèi),頭部不能進(jìn)入油槽孔,即尺寸14.25 mm。通過(guò)作圖推算,假如螺紋總長(zhǎng)度為9 mm時(shí),除去螺紋倒角外,殼體孔內(nèi)φ6 mm長(zhǎng)度為4.19 mm(如圖7),保證配合長(zhǎng)度尺寸4 mm。

        結(jié)合零件的加工精度和尺寸公差,以螺紋深度尺寸9 mm為界限,當(dāng)深度大于9 mm時(shí),塞子無(wú)法保證長(zhǎng)度配合尺寸4 mm,無(wú)法專(zhuān)配;當(dāng)深度小于9 mm時(shí),可以加長(zhǎng)塞子尺寸至13.3 mm,同時(shí)安裝時(shí)塞子沉入孔端面尺寸0.95 mm(14.25 mm-13.3 mm),可以進(jìn)行專(zhuān)配塞子并實(shí)現(xiàn)密封要求。

        圖7 尺寸換算圖

        4.2 新制產(chǎn)品防差錯(cuò)

        1)新制專(zhuān)用鉆頭和復(fù)合鉆鉸刀(如圖8左),使M8×1螺紋底孔、30°錐面、φ6H9孔及其過(guò)渡棱邊R1一次加工成型,確保圓滑過(guò)渡。

        2)加工M8×1螺紋前,在φ6H9孔中裝入新制作專(zhuān)用防錯(cuò)限位工裝(如圖8右),當(dāng)絲錐底部與防錯(cuò)限位工裝接觸時(shí),絲錐阻力矩猛然增大,表明螺紋孔加工深度到位。也可在加工中心一次裝夾下,采用復(fù)合鉆鉸刀加工孔、錐面、過(guò)渡棱邊R1,用螺紋銑刀銑M8×1螺紋,精確控制加工深度,有效減少人為差錯(cuò)。

        圖8 復(fù)合鉆鉸刀和防錯(cuò)限位工裝

        3)完善裝配工藝文件。在工藝文件增加裝配前φ6H9孔口30°錐面表面質(zhì)量檢查要求,確認(rèn)無(wú)異?,F(xiàn)象后,方可進(jìn)行后續(xù)裝配工序;在裝配過(guò)程增加預(yù)裝分解檢查。首先,明確塞子和膠圈預(yù)裝分解內(nèi)容,反復(fù)拆裝2次,檢查膠圈無(wú)損傷后,再將裝有密封圈的塞子裝入到殼體中;其次,明確塞子裝配位置要求,塞子擰到止動(dòng)位置,使膠圈裝配到位;最后完善試驗(yàn)方法,新制專(zhuān)用壓條(如圖9),將試驗(yàn)過(guò)程中塞子暴露在外部,便于試驗(yàn)時(shí)檢查是否存在漏油現(xiàn)象。

        5 方案驗(yàn)證

        5.1 機(jī)加工藝改進(jìn)驗(yàn)證情況

        采用專(zhuān)用鉆頭和復(fù)合刀具一次加工殼體M8×1螺紋底孔、30°錐面、φ6H9孔及其過(guò)渡棱邊R1,并采用專(zhuān)用防錯(cuò)限位工裝加工M8×1螺紋。根據(jù)剖切樣件檢查,30°錐面和棱邊光滑無(wú)傷痕(如圖10)。

        5.2 裝配工藝改進(jìn)驗(yàn)證情況

        按照改進(jìn)后的裝配工藝試驗(yàn)方法,對(duì)28架某型號(hào)起落架(共56件轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒)進(jìn)行了工藝驗(yàn)證。經(jīng)預(yù)裝分解檢查,未發(fā)現(xiàn)膠圈損傷。重新裝配并進(jìn)行耐壓試驗(yàn)及高低壓密封試驗(yàn),均未發(fā)生漏油的現(xiàn)象。

        圖9 壓條

        6 結(jié) 論

        通過(guò)對(duì)某型號(hào)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油故障進(jìn)行機(jī)理分析,找到失效根源。對(duì)殼體φ6H9孔口30°錐面采取加工控制、M8×1螺紋深度約束及裝配、試驗(yàn)工藝改進(jìn)等方法,試驗(yàn)驗(yàn)證轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油質(zhì)量問(wèn)題得到有效解決[5]。為進(jìn)一步方便此類(lèi)故障分析和排查,可對(duì)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油建立故障樹(shù),健全排故方案,搭建起落架維護(hù)手冊(cè)。

        圖10 樣件螺紋孔剖切圖

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