某型直升機槳葉變距拉桿組件間隙故障研究

李奕鋒 郭梅 姚鋒

摘 要：本文針對某型直升機自動傾斜器槳葉變距拉桿組件間隙異常進行故障分析，查找故障原因，并提出了相應的解決措施，為直升機維護和故障的排除提供了參考。

關鍵詞：間隙;直升機;軸承

1 故障現象

某型直升機在試飛檢查及外場維護期間發現多起槳葉變距拉桿組件異常間隙故障，個別甚至僅僅使用了幾個小時。檢查人員僅憑單手握住部件前后或左右搖晃，可以明顯感覺出槳葉變距拉桿與下叉形接頭及其內部的雙列滾珠軸承之間有較大徑向活動間隙。

2工作原理分析

2.1操縱直升機上、下運動

槳葉變距拉桿組件屬于直升機自動傾斜器一個部件，是直升機操縱系統中必不可少的一環。槳葉變距拉桿組件下方通過短軸組件連接于自動傾斜器旋轉盤，上方與旋翼槳轂軸向關節變距搖臂連接，構成完整的操縱線系閉環來傳遞飛行員的操作指令。當飛行員想要操縱直升機上升時，將向上提“槳距-油門”桿，經過操縱線系的硬桿、搖臂的傳動，液壓助力器作動筒推動總距操縱桿，使滑筒支架帶動滑筒連同整個自動傾斜器旋轉盤一起向上運動。這時，自動傾斜器旋轉盤上的短軸組件帶動所有槳葉變距拉桿組件一起向上運動，將操縱力傳遞到旋翼槳轂軸向關節變距搖臂上，使5片槳葉的槳距同時增大，旋翼的拉力增大，直升機上升。如果想要操縱直升機下降時，則放下槳距-油門桿，所有槳葉變距拉桿組件同時向下拉動旋翼槳轂軸向關節變距搖臂，使5片槳葉的槳距同時變小，旋翼拉力減小，直升機下降。

2.2操縱直升機前后、左右運動

當飛行員想要操縱直升機向前運動時，向前推駕駛桿，經過硬桿、搖臂、縱向液壓助力器，使自動傾斜器的傾斜盤向左前方傾斜，帶動對應位置槳葉變距拉桿組件拉動旋翼槳轂變距搖臂，導致旋翼槳葉迎角按正弦規律周期性變化，左前槳距最小，右后槳距最大，使旋翼錐體向前傾斜，因而旋翼拉力的水平分力向前，直升機便向前運動。向后拉駕駛桿，情況相反，傾斜盤向右后方傾斜，對應位置槳葉變距拉桿組件拉動旋翼槳轂變距搖臂，使旋翼錐體向后傾斜，直升機便向后運動或作減速飛行。同理，向左或向右壓駕駛桿，對應方位的槳葉變距拉桿組件根據操縱指令上、下移動，直升機向左或右側運動。

2.3自身圓周運動

槳葉變距拉桿組件除根據操縱指令同時上、下移動或單獨上、下移動外，因直接安裝在旋翼槳轂變距搖臂上，將跟隨直升機的主旋翼一同高速旋轉。該型直升機額定轉速為 192r/min，槳葉變距拉桿組件隨主旋翼一起旋轉速度同樣為192r/min，組件本身將持續承受高速旋轉帶來的離心力作用。

3 故障原因分析

對出現故障的槳葉變距拉桿組件進行檢查，通過復查槳葉變距拉桿組件機上安裝力矩，確認槳葉變距拉桿組件與自動傾斜器旋轉盤及旋翼槳轂變距搖臂連接處力矩合格，排除掉機上安裝不到位的原因。

對故障槳葉變距拉桿組件進行分解，根據槳葉變距拉桿組件結構組成，檢查槳葉拉桿桿體與雙列滾珠軸承內環的配合尺寸、槳葉拉桿桿體與上叉形接頭的裝配力矩、軸承外環與下叉形接頭配合尺寸等技術參數，發現組件裝配的各項技術參數皆符合規定要求。進一步對各零件尺寸進行測量，各零件尺寸也符合規定要求。在排除掉槳葉變距拉桿組件各零件自身尺寸和安裝配合尺寸等因素后，通過工作原理分析，最終將雙列滾珠軸承列為懷疑對象。通過使用不同游隙的新、舊軸承進行模擬裝配試驗，發現所有符合規定要求的雙列滾珠軸承列在模擬裝配后，會隨機出現槳葉變距拉桿組件機上間隙異常的故障，可以確定故障原因就是由雙列滾珠軸承引起的。

4 故障排除

在確認故障引發因素為雙列滾珠軸承后，對雙列滾珠軸承進行詳細分析。通過隨機抽取10件從出現異常間隙的槳葉變距拉桿組件內取出的雙列滾珠軸承測量軸向游隙，并將測量結果與新品軸承入廠檢驗規定進行對比，結果發現凡是出現異常間隙的槳葉變距拉桿組件內裝用的雙列滾珠軸承軸向游隙均在0.020 mm以上，接近規定標準（0.015～0.030）mm的上限。針對上述情況，再有針對性地選擇了軸向游隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承進行模擬裝配試驗，發現槳葉變距拉桿組件間隙異常不在出現，可以進一步確認雙列滾珠軸承是導致槳葉變距拉桿組件出現異常間隙的直接原因。

該槳葉變距拉桿組件裝用的雙列滾珠軸承型號為俄羅斯生產的6-3056204У。由于該零件為國外采購件，咨詢俄羅斯相應廠家得知無法單獨訂購軸向游隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承，只能按照俄方零件標準進行采購，統計測量購回的6-3056204У雙列滾珠軸承軸向游隙值范圍在0.020 mm以上的約占總量的60%，而0.020 mm以下的僅占40%，因此單純依靠選擇軸向游隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承裝配不能滿足實際需求，同時也導致修理成本大大增加。

為滿足實際修理需求，需研究軸向游隙在0.020 mm～0.030 mm之間的雙列滾珠軸承的使用方法。通過對該軸承進行結構分析，確認可以通過改變雙列滾珠軸承外環與下叉形接頭配合，使雙列滾珠軸承鋼球與內、外環之間的接觸應力發生改變，從而達到間接改變其軸向游隙的目的。考慮采用在直升機發動機、減速器等多種部件修理過程中已得到廣泛應用軸承鍍銅工藝，銅鍍層具有中等硬度，鈍化后的銅鍍層為亮淺紅色，銅鍍層易于拋光，并且與其它金屬具有較高的結合力，工藝較為成熟。因此綜合考慮工藝難易程度等因素，實際試驗過程中采用對雙列滾珠軸承外環圓柱面鍍銅的方式。

為驗證方法的有效性，分別選取了二組從出現異常間隙的槳葉拉桿組件內取出的故障軸承，分別對軸承外環進行鍍銅處理，鍍銅厚度按單邊0.01 mm～0.015 mm控制。下叉形接頭內孔尺寸為Φ47+0.018

-0.008 mm，鍍銅前后雙列滾珠軸承外圓尺寸分別為Φ470 -0.011mm 和Φ47+0.030 +0.009mm，鍍銅前后配合尺寸分別為（-0.008～+0.029） mm 和（-0.038 mm～+0.009） mm。兩組外環鍍銅的軸承分別裝于兩架直升機的槳葉拉桿組件，裝配過程中已對鍍銅層過厚（過盈量達到0.020 mm以上時雙列滾珠軸承旋轉力矩加大、轉動不靈活）的軸承打磨拋光，保證裝配后軸承轉動靈活、無卡滯現象，隨配套自動傾斜器裝于直升機并完成地面開車、試飛后，無論是裝用新品軸承還是故障軸承的兩架直升機的槳葉拉桿組件均未出現異常間隙，故障確認排除。

5總結

異常間隙故障將導致直升機飛行過程中槳葉變距拉桿組件工作部位振動大，工作環境惡劣，加快零件損壞，縮短其使用壽命;另外若五件槳葉拉桿組件間隙互差較大還會影響直升機的正常操縱。排除槳葉變距拉桿組件間隙故障可使用以下方法：

（1）通過選取軸向間隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承進行更換，可有效排除故障。

（2）軸向間隙在0.020 mm～0.030 mm之間的雙列滾珠軸承，采用對雙列滾珠軸承外環圓柱面鍍銅的工藝方法，改變雙列滾珠軸承鋼球與內、外環之間的接觸應力，達到與軸向間隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承同樣的裝配效果。

參考文獻：

[1]為專著;[2]專著

[1]米-17直升機維護手冊[ M].俄羅斯.

[2]羅繼偉，馬偉.滾動軸承分析[ M].北京：機械工程出版社，2009.

作者簡介：

李奕鋒（1986）男;籍貫：陜西漢中;漢;職稱：工程師;學歷：大學本科，研究方向：直升機動部件修理技術研究。

姚鋒（1984）男;籍貫：陜西;漢;職稱：技師;學歷：專科;直升機機裝操作工。

（中國人民解放軍第五七〇一工廠，四川 ?成都 ?610043）