某型火箭彈射座椅彈射手柄不能正常鎖住故障分析

李濤

1 故障描述

某部在進行某型火箭彈射座椅定檢時，發現火箭彈射座椅6號保險出現鋼球不能正常彈起、彈射手柄不能正常鎖住的故障。

2 保險結構及原理分析

2.1 6號保險結構

6號保險由殼體1、彈簧2、鋼球3、定位銷4、按鈕5組成，詳見下圖1所示：

2.2 6號保險工作原理

6號保險安裝在彈射手柄的手柄端頭上，該裝置上有鋼球凸起，鋼球凸起部分與彈射手柄端頭上相應凹槽配合，使得該裝置插入彈射手柄后手柄無法移動，從而起到保險的作用。

3 故障檢查及對比驗證

3.1 故障件功能復查

鋼球凸出量（鋼球凸出量=殼體與鋼球厚度-殼體厚度）檢查與對照：

故障殼體+合格按鈕（1#）對應鋼球凸出量18.58-18.06=0.52 mm，將其安裝于座椅上進行拉拔后，彈射手柄被拉出，其凸出量為：18.5-18.06=0.44 mm，試驗表明，保險失效。

合格殼體（2#）+合格按鈕（2#）對應凸出量19.28-18.08=1.2mm，安裝于座椅進行拉拔后，彈射手柄未被拉出，按鈕上有輕微壓痕，鋼球凸出量為19.18-18.08=1.1mm，試驗表明，保險有效。

合格殼體（3#）+故障按鈕對應鋼球凸出量19.02-18.1=0.98 mm，安裝于座椅上雙手進行拉拔后，彈射手柄被拉出，鋼球凸出量為18.5-18.1=0.4 mm，試驗表明，保險失效。

3.2 合格件功能復查

6號保險拉拔試驗，試驗目的：對插入保險后在一定范圍內的拉力進行摸索，檢測保險的有效性。

試驗分為3組共進行5次，每次拉力均采用模擬真實鉤掛進行，拉拔盡量迅速，用測力計記錄最大拉力，試驗過程及數據如表1所示。

試驗過程：

第一組試驗對在鉤掛或人員誤操作時保險的有效性驗證，進行了一次拉拔，實測拉力為872N，手柄未被拉出，保險有效。

第二組試驗進行了兩次拉拔，對在進行連續拉拔時保險的有效性驗證。進行第一次拉拔時，實測拉力為783N，手柄未被拉出，保險有效，進行第二次拉拔時，實測拉力為1023N，手柄仍未被拉出，保險有效。

第三組試驗進行了兩次拉拔，第二次拉拔未破壞試驗。進行第一次拉拔時，實測拉力為978N，手柄未被拉出，保險有效，進行第二次拉拔時（破壞試驗），拉力超出測力計量程，此時保險失效。

4 故障定位

從零件結構、保險方式、工作原理、使用時機以及故障件的檢查和對比驗證試驗可以初步認為插上6號保險（故障件）的彈射手柄鎖不住的主要原因是：保險故障件的鋼球不能與彈射手柄端頭上凹槽有效配合，導致其保險功能喪失。

5 故障排查及分析

5.1 故障樹

5.2 故障排查及原因分析

5.2.1 彈射手柄破壞的故障排查

故障檢查及對比驗證后，對彈射手柄端頭檢查，彈射手柄端頭完好，沒有被破壞的現象；外場也未有彈射手柄損壞的反映，可以排除彈射手柄被破壞導致手柄鎖不住的原因。

5.2.2 設計不滿足鎖閉要求的故障排查

1）設計圖紙復查

通過設計部門對現行圖紙進行核查，設計圖中零組件狀態符合要求。

2）鋼球凸出量理論計算

通過配合關系（見圖3）分析和理論計算，可以得出彈射手柄保險裝置鋼球凸出量的設計值，根據GB/T 308中公差等級為G40鋼球的球直徑變動量VDwx=0.001 mm。

殼體孔深L為35.5mm，對應標準中角度值最大偏差范圍為±30′即0.5°，可知在深度為20mm時，角度偏差對應的偏移尺寸為：20tan0.5°=0.175mm。

可得鋼球凸出量最大值：

7-0.08+5.001+5.001-（12-0.1+7/2）+0.175=1.697 mm

鋼球凸出量最小值：

7-0.17+4.999+4.999-（12+0.1+7.09/2）-0.175=1.008 mm

即鋼球凸出量設計值范圍為：1.008 mm～1.697 mm，在此區間內的凸凸出量均屬正常，考慮到裝配等原因，在對內外場鋼球凸出量的監控范圍可稍做調整。

3）最大配合間隙理論計算

殼體的尺寸為2.5-0.14-0.24 mm，手柄端頭凹槽尺寸為2.5+0.10mm，可得：

最小配合間隙為：2.5-（2.5-0.14）=0.14 mm

最大配合間隙為：2.5+0.1-（2.5-0.24）=0.34 mm

從鋼球凸出量理論計算知，取鋼球凸出量正常值來計算鋼球保險與彈射手柄的最小搭接尺寸為：L=1.008-0.34=0.668 mm，從設計角度來講是完全可以保證彈射手柄能夠完全被保證的，因此設計不滿足鎖閉要求的故障可以排除。

5.2.3 按鈕尺寸超差的故障排查

按鈕材料技術狀態為熱軋鋼棒45A-？準12 GJB1951-94，表面處理為鍍鎘8 um～12um，均無熱處理要求。實測外圓直徑為？準6.83 mm，設計圖紙尺寸為？準 ■mm，故障件尺寸雖處于臨界狀態但仍屬合格件，按鈕尺寸超差的故障可以排除。

5.2.4 殼體尺寸超差的故障排查

故障件殼體材料技術狀態為ZG35CrMnSi HB 5001-92，熱處理為бb=1080±100Mpa，表面鍍鎘8um～12um，化學磷酸鹽氧化；實測故障件狀態：鋼球凸出量為0.4mm，按鈕肩面距殼體端面為10mm。故障主要表現為按鈕插入殼體的一端被鋼球擠壓產生凹坑，以致保險失效。

殼體尺寸超差（見圖4所示，右側為設計尺寸，左側為測量尺寸），孔中部尺寸超差較嚴重，理論上超差尺寸對鋼球凸出量影響較大。

因此，殼體超差是導致保險失效的原因之一。

5.2.5 鋼球尺寸超差的故障排查

故障組件中鋼球為標準件直徑為？準4.97 mm，根據GB/T 308中公差等級為G40鋼球的球直徑變動量VDwx=0.001 mm，鋼球尺寸超差。因此，鋼球尺寸超差是產生保險失效的原因之一。

5.2.6 彈簧失效的故障排查

由彈簧處于殼體與按鈕之間，如果彈簧疲勞或者破壞等原因引起了彈簧力不足或者失效，在失去彈簧力的作用后，鋼球可能落入按鈕中部的凹槽而使得鋼球不能凸出殼體，導致保險失效彈射手柄鎖不住。

經對故障件的分解檢測，彈簧力及長度處于合格，因此彈簧失效不是引起保險失效的原因。

5.2.7 按鈕變形的故障排查

對故障按鈕的復查可以看出按鈕端頭有明顯壓痕，見下圖5：

在使用過程中不排除在意外力的作用下，鋼球擠壓按鈕，導致按鈕與鋼球的配合處變形，從而使鋼球的凸出量減小，按鈕變形導致鋼球的凸出量減小也是導致保險失效的原因之一。

5.3 小結

通過對故障件的設計、尺寸及功能復查，可以認為殼體尺寸超差、鋼球尺寸超差及按鈕受意外力的作用變形三者綜合因素導致鋼球凸出量不夠，從而引起6號保險的鋼球不能與彈射手柄端頭上凹槽有效配合，最終導致保險失效，彈射手柄無法鎖住。

6 解決措施

6.1 對6號保險進行改進設計

為防止同類問題的再次發生，對6號保險進行了改進設計，具體如下：

對按鈕的形式進行了改進，保證鋼球與按鈕接觸部位為實體結構，按鈕頂端對彈簧進行卡位部分的深度5 mm改為1.5 mm，并將彈簧HB3-51-0.5×5×24-Ⅱ改為HB3-51-0.5×5×18-Ⅱ。

改進后的彈簧HB3-51-0.5×5×18-Ⅱ預壓量為4.5mm，此時彈簧壓縮力為4.7N，可以保證6號保險裝配后按鈕處于受力狀態，按壓后能夠正常彈起，同時彈簧在按鈕行程范圍內有效。

在對6號保險改進設計后，進行了拉力及破壞試驗，具體如下：

第一次拉力試驗：初始鋼球凸出量為1.22 mm，將拉力設置為1500N并維持3秒鐘，結構等未見破壞；繼續將拉力調整至2000N維持3秒鐘，取下察看，按鈕與鋼球接觸處有輕微壓點，結構等未見破壞，初始鋼球凸出量為1.20 mm，保險有效。

第二次拉力試驗：初始鋼球凸出量為1.24 mm，將拉力設置為1500N并維持3秒鐘，結構未見破壞；將拉力調整至2000N維持3秒鐘，結構仍未見破壞；將拉力漸漸加大至3450N時，保險結構未見破壞但保險脫出，測得此時鋼球凸出量為0.96 mm，經查，彈射手柄端頭已被鋼球劃出凹槽，鋼球順著凹槽滑出導致保險脫出。

由以上拉力試驗可以看出，在外力作用下，彈射手柄被破壞時保險仍起到應有的作用，更改措施合理有效。

6.2 對出廠及庫存產品處理

a.對出廠保險進行檢查，若發現有超出制定的鋼球凸出量范圍的保險，及時更換；

b.對庫存零件重新檢驗，若存在超差，視情對其進行返修或報廢處理；

c.對在制品，按照改進后技術狀態控制，以徹底消除隱患。

[責任編輯：楊玉潔]