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        某型飛機主起落架協(xié)調(diào)鋼索斷絲故障分析及改進

        2021-09-05 04:37:41趙尚志
        航空維修與工程 2021年6期
        關鍵詞:斷絲鋼索改進

        摘要:某型飛機外場定檢發(fā)現(xiàn)主起落架協(xié)調(diào)鋼絲有斷絲現(xiàn)象。通過斷口宏觀觀察、理化分析,結(jié)合鋼索制造使用運動分析,探討鋼索在使用過程中發(fā)生斷絲的原因,并通過采取改進套筒倒角尺寸、優(yōu)化鋼索收壓過程控制、轉(zhuǎn)運與裝配時防止彎曲的控制要求、增加定檢頻次等措施,提高其使用壽命,降低斷絲隱患。

        關鍵詞:鋼索;斷絲;改進

        Keywords:steel cable;wire breakage;improvement

        0 引言

        鋼索因具有較高的抗拉強度、疲勞強度以及可傳遞長距離負載等特點,在操縱系統(tǒng)中得到廣泛應用。飛機用鋼索通常由碳素鋼或不銹鋼制成。鋼索的單體結(jié)構(gòu)是鋼絲,一束鋼絲按螺旋形或錐盤形扭織成股,然后以一股為中心,其余數(shù)股匯合編織成鋼索。鋼索的規(guī)格型號根據(jù)所具有的鋼絲股數(shù)和每股鋼絲的根數(shù)來劃分。鋼索接頭形式一般為球形式、長螺桿式、孔眼式、叉形式。鋼索接頭依靠擠壓成型機的擠壓與鋼索連接。

        1 故障描述

        一架某型飛機定檢過程中發(fā)現(xiàn)左主起落架協(xié)調(diào)鋼索斷絲,該機已飛行使用568小時47分鐘。鋼索斷絲位置,軸向方向在套筒收壓后小直徑一頭,徑向方向在兩段鋼索疊壓最厚處(見圖1)。

        2 制造原因分析

        2.1 鋼索制造過程檢查及驗證

        該鋼索制造工藝工序內(nèi)容為“檢—沖壓—檢驗—鉗—檢—強度試驗—檢—終檢”,工序設置合理。收壓按照標準要求進行,技術要求依據(jù)充分,符合該鋼索圖樣制造技術要求,鋼索連接示意圖如圖2所示。

        操作者現(xiàn)場展示了試件的收壓過程。收壓套筒時,按照三種尺寸規(guī)格逐級由大到小收壓,每種規(guī)格均勻旋轉(zhuǎn)收壓,收壓過程合理。

        2.2 鋼索制造過程驗證

        對鋼索制造過程制定試驗驗證方案??紤]套筒尺寸公差、收壓開展破壞拉力試驗、套筒圓角尺寸、長度尺寸等因素,進行分析驗證(見表1),按五種規(guī)格加工套筒(均在原圖樣要求范圍內(nèi))試驗件,并從分件機械加工到組合鋼索收壓,采用原制造工藝、原操作人員、原加工工裝進行鋼索試驗件收壓,試驗數(shù)量18件,100%進行破壞拉力試驗。

        破壞拉力試驗后,有12件從鋼索中間部位斷絲,5件從鋼索收壓小頭處斷絲,1件從收壓小頭完全斷開。

        根據(jù)以上試驗結(jié)果得出:

        1)試驗件數(shù)量18件,收壓后檢查鋼索,無斷絲情況。

        2)收壓后進行破壞拉力試驗,未發(fā)現(xiàn)鋼索從套筒內(nèi)脫出情況。

        3)所有試驗尺寸鋼索收壓后破壞拉力為5850~6100N,按照收壓標準要求破壞拉力為4214N,均合格。

        4)試驗驗證圓角R、長度L及內(nèi)外圓尺寸在此階段對鋼索斷絲無決定性影響。

        5)切開收壓后套筒,收壓最小處鋼索受到一定擠壓力發(fā)生變形,但擠壓變形很小(見圖3)。

        3 故障件斷絲受力分析

        故障件斷絲位置在鋼索軸向方向的套筒收壓后小直徑一頭,徑向方向為兩段鋼索最厚處附近,是徑向受擠壓載荷力最大集中區(qū),即鋼索受力點(斷絲位置)為套筒徑向靜壓力和鋼索工作時軸向拉力的交匯處,如圖4、圖5所示。

        4 故障原因分析

        1)套筒收壓時鋼索承受擠壓應力

        根據(jù)鋼索斷絲特點及位置,鋼索小直徑收壓處受徑向擠壓應力,收壓后在最外側(cè)鋼絲會有一定的擠壓變形,形成后期斷絲主要源頭。

        2)套筒內(nèi)孔圓角R小

        對套筒小直徑處內(nèi)圈倒角R較大的試驗件與倒角R較小的試驗件收壓后進行對比,套管內(nèi)圈倒角R越小,收壓后產(chǎn)生的局部擠壓力越大(倒角部位與鋼絲的接觸面積越?。饺菀讛D傷鋼絲。

        3)鋼索在日常檢查、運轉(zhuǎn)、裝配、使用過程中,可能偶發(fā)過度彎曲現(xiàn)象,造成鋼索套筒收壓小頭處反復彎曲變形,增大此處鋼索變形量,加大誘發(fā)斷絲風險。

        4)鋼索在機上正常使用時,鋼索調(diào)節(jié)的松緊度、使用頻率均與斷絲有一定關系。鋼索在工作狀態(tài)下常會受到較大的沖擊力,受力瞬間有一定的微動磨損,可能誘發(fā)應力集中位置發(fā)生斷絲。

        綜上分析,鋼索套筒在收壓過程中,套筒收壓小直徑端對鋼索最外側(cè)鋼絲造成一定的擠壓變形,在使用過程中鋼索受微動磨損及反復拉力誘發(fā)疲勞斷絲。同時,通過試驗驗證,鋼索破壞拉力試驗數(shù)據(jù)合格,鋼索在極限拉力下的破壞斷裂表現(xiàn)為一股一股斷裂,不是瞬間失效斷裂。因此,此次鋼索斷絲為偶發(fā)事件。

        5 整改措施及建議

        綜上分析及試驗驗證,采取以下措施,以最大限度規(guī)避風險,降低斷絲隱患。

        1)完善制造工藝規(guī)程

        增加分件套筒尺寸控制技術要求。通過調(diào)整套筒內(nèi)孔、外圓、長度、粗糙度、圓角技術要求,在保證破壞拉力試驗合格范圍內(nèi),減小收壓時鋼索所受擠壓力。將技術要求落實到制造工藝規(guī)程中,統(tǒng)一規(guī)范加工尺寸,消除操作者憑經(jīng)驗加工造成質(zhì)量不確定性的隱患。

        2)優(yōu)化鋼索收壓過程控制

        在鋼索收壓時,除嚴格按照《鋼絲繩在套環(huán)上壓緊收頭》通用工藝執(zhí)行外,增加逐級尺寸收壓技術要求,落實到制造工藝規(guī)程中,并增加過程檢驗要求。

        3)增加對鋼索在轉(zhuǎn)運、裝配過程中防止彎曲的控制要求。

        4)建議對飛行超過500h的鋼索增加檢查頻次。

        參考文獻

        [1]凌晨,吳澎.淺談鋼絲繩失效原因[J].冶金標準化與質(zhì)量,2008(5).

        [2]羅裕富. Cessna172R飛機操縱系統(tǒng)鋼索分析[J].科技風,2012(12):55-57.

        [3]范昱,李子昂,雷波,等.某型發(fā)動機操縱系統(tǒng)鋼索斷裂故障分析與改進設計[J].教練機,2018(3).

        作者簡介

        趙尚志,工程師,長期從事航空裝備保障及修復相關領域工作。

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