某型機分流頭補償器漏油故障分析

樊智敏， 郭輝， 姚志強， 馬艷萍

（中航飛機股份有限公司 長沙起落架分公司，陜西漢中723000）

0 引 言

前輪轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng)利用液壓驅(qū)動，起到控制飛機地面滑行、轉(zhuǎn)彎、著陸時小角度航向修正及前輪減擺作用。分流頭作為飛機起落架前輪轉(zhuǎn)彎控制系統(tǒng)關(guān)鍵核心元部件，在外場使用過程中多次發(fā)生補償器部位漏油現(xiàn)象[1-2]。經(jīng)分解發(fā)現(xiàn)：分流頭殼體內(nèi)裝的補償器活塞用于活動密封的膠圈磨損嚴重，已呈現(xiàn)不規(guī)則幾何截面，殼體內(nèi)孔及補償器活塞外圓呈現(xiàn)偏磨痕跡。分流頭補償器漏油，直接影響起落架前輪轉(zhuǎn)彎操縱系統(tǒng)平穩(wěn)性。

1 分流頭補償器主要功能

分流頭補償器安裝在起落架前輪轉(zhuǎn)彎操縱系統(tǒng)的殼體中，由補償器活塞、彈簧、膠圈等元件組成。當前起落架分流頭系統(tǒng)回油時，回油壓力推動補償器活塞運動，對補償器進行充油。在回油液壓和彈簧的作用下，使補償器活塞達到平衡狀態(tài)（如圖1）。當起落架在滑行過程中操縱轉(zhuǎn)彎時，回油壓力產(chǎn)生波動，補償器活塞會產(chǎn)生上下往復(fù)運動，油液與彈簧構(gòu)成的液壓阻尼系統(tǒng)，吸能消顫，保證其具有良好的運動姿態(tài)[3-4]。

圖1 分流頭殼體及補償器結(jié)構(gòu)圖

2 漏油故障問題定位

為準確定位故障原因，徹底解決分流頭補償器漏油問題，對零件成品庫補償器元件進行尺寸排查。

1）復(fù)查補償器活塞成品φ32f7外圓兩端面與其軸線的垂直度、外圓尺寸及粗糙度等，并記錄實測值，如圖2、表1所示。

2）復(fù)查分流頭殼體成品φ32H7內(nèi)孔底端面與其軸線的垂直度、內(nèi)孔尺寸、粗糙度等，并記錄實測值，如圖3、表2所示。

3）復(fù)查彈簧制成品兩端面平行度，并記錄實測值，如表3所示。

綜合上述復(fù)查結(jié)果：補償器涉及的主要零件——補償器活塞、分流頭殼體、彈簧等，其尺寸精度、粗糙度、形位公差等均符合工程圖樣要求。由此看來，零件的加工質(zhì)量不是造成產(chǎn)品使用過程中偏磨的主要因素。

圖2 補償活塞

圖3 安裝補償器部位的殼體剖視圖

3 漏油故障形成機理分析

偏磨是殼體和活塞損傷，加劇密封件磨損失效，造成漏油故障的直接原因。

表1 補償活塞尺寸復(fù)查

表2 殼體尺寸復(fù)查

表3 彈簧垂直度與平行度實測數(shù)據(jù)

補償器活塞運動過程中是以壓縮彈簧為導(dǎo)向，而壓縮彈簧的力與軸線有一定角度，即存在側(cè)向分力。活塞與殼體配合面較短（活塞直徑為φ32 mm，配合面長度為18 mm，長徑比為0.56），加之配合面之間間隙量0.025～0.075 mm，容易造成偏磨現(xiàn)象；其次，起落架在滑行及轉(zhuǎn)彎過程中補償器活塞運動頻率很高，加快了膠圈磨損速率。根據(jù)設(shè)計選材知，密封圈材料為5180F膠料，該材料供應(yīng)狀態(tài)的硬度一直偏低，對膠圈的密封耐磨性有一定的影響。對故障膠圈（1S243-028-032-25-1-013）的有關(guān)要素進行測量，如表4所示。

從表4 可以看出，膠圈磨損基本都大于0.3 mm。HB/Z 4-95 O型密封圈及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求規(guī)定其壓縮率為18%～22%，經(jīng)過計算得知，分流頭補償器安裝的膠圈，其理論壓縮率為20%，而表4中故障件的壓縮率已遠低于該值。按照航標HB/Z 4-95的規(guī)定[5]，外部活動密封的最小允許壓縮率為11%，分流頭補償器漏油原因為密封圈長期使用，磨損后密封失效所致。

表4 膠圈有關(guān)要素表

分流頭殼體表面處理要求硬質(zhì)陽極化的厚度為7～18 μm，而一般運動情況下的硬質(zhì)陽極化厚度控制多為40～60 μm，分流頭殼體使用過程中容易因摩擦造成硬陽層缺損，從而導(dǎo)致殼體內(nèi)孔表面劃傷，進一步加劇膠圈磨損。

4 糾正措施

依據(jù)上述故障機理分析，制定了工藝改進措施，以減少導(dǎo)致補償器活塞與分流頭殼體偏磨的因素。具體措施如下：補償器活塞外圓尺寸φ32f7-0.025-0.050、粗糙度Ra0.4 μm，按φ32-0.025-0.035、Ra0.2 μm采用研磨加工的方法進行控制；外圓上兩處膠圈槽口棱邊在研磨前用240＃以上砂布拋光，按不大于R0.1控制，禁止使用任何硬質(zhì)刀具加工；分流頭殼體上補償器內(nèi)孔尺寸φ32H7+0.0250 ，按φ32+0.0150 采用研磨加工的方法加工、控制；彈簧圖樣中要求的“沿水平放置的彈簧在垂線方向上的偏差不大于2 mm”按不大于1 mm加工、控制。

5 結(jié) 論

結(jié)合廠內(nèi)歷年的產(chǎn)品試驗情況、外場修理情況及產(chǎn)品出現(xiàn)故障的頻次，可以確定分流頭補償器漏油是其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其工作狀況和環(huán)境條件決定的。對制造過程中的工藝進行改進，特別是對補償活塞、安裝補償器部位的殼體、彈簧、膠圈進行管控，大大降低漏油故障的發(fā)生，且工藝措施切實可行。