某型機轉彎作動筒殼體漏油故障分析

2020-11-26 03:46:38姚志強郭輝樊智敏馬艷萍

機械工程師 2020年10期

姚志強, 郭輝, 樊智敏, 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

某型號飛機起落架在飛行任務結束后, 發現轉彎作動筒出現漏油現象，返廠分解后發現膠圈局部損傷，轉彎作動筒殼體φ6H9孔口30°錐面有劃傷，對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，并反復拆裝2次后，檢查內裝膠圈無損傷，復裝重新地面打壓試驗，結果轉彎作動筒集流器端蓋處再次出現漏油現象。如果前輪轉彎作動筒內部壓力達不到設定值，輸出的轉彎力矩偏小，前輪轉彎響應速度變慢，嚴重時喪失轉彎功能[1]。因此，轉彎作動筒漏油問題務必精確定位，及時排查，從根源解決。

1 轉彎作動筒工作原理

作動筒是將輸入的液壓能轉變為機械能的能量轉換裝置，是液壓系統的執行元件，對外做功和轉換能量。在起落架轉彎過程中，它通過液壓油的液壓能轉化為機械能達到調節前輪轉彎的目的。轉彎操縱系統工作時，航空液壓油由集流器分配給轉彎作動筒，經過轉彎作動筒上集流器安裝軸上的A口或B口分別進入轉彎作動筒殼體的有桿腔（左腔）或無桿腔（右腔），使活塞桿收入或伸出（如圖1），驅動轉彎機構使前起落架實現左右轉彎[2-4]。

圖1 轉彎作動筒剖面圖

2 漏油故障問題定位

2.1 膠圈損傷是漏油的直接原因

在加工殼體M8×1螺紋時（如圖2（a）），螺紋深度過長時絲錐容易碰傷φ6H9孔口30°錐面，檢查時不易發現；裝配時，錐面缺陷未被暴露，導致在裝配過程中，膠圈通過錐面時被錐面的傷痕、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，雙重保障塞子的穩定性（如圖1）。因此，在試驗過程中即使有滲漏的油液也被遮擋，從而導致轉彎作動筒出廠后，在使用一段時間后出現漏油現象。

圖2 殼體中膠圈磨損

2.2 塞子安裝不到位（止動位置）

正常裝配狀態下，塞子擰緊到止動位置（如圖3)，塞子上的膠圈完全進入殼體的φ6H9孔內，與內孔緊密貼合進行密封；如果塞子未擰緊到止動位置（如圖4)，塞子上的膠圈不能完全進入殼體φ6H9孔內，處于30°錐面處，膠圈的壓縮量不夠，密封功能失效，從而導致作動筒漏油。其中，轉彎作動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 塞子處于止動位置

圖4 膠圈處于30°錐面位置

圖5 作動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°錐面長度值），即膠圈未完全進入φ6H9孔內，密封功能損失嚴重，導致漏油；若塞子擰緊到止動位置（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）膠圈完全進入φ6H9孔，密封有效。

3 漏油故障形成機理分析

由轉彎作動筒的結構及工作原理可知：塞子和膠圈的作用是將液壓油封堵在作動筒殼體內部。根據故障現象分析知：

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

圖6 作動筒殼體內孔示意圖

4 排故方案

4.1 故障件修復

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

結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，當深度大于9 mm時，塞子無法保證長度配合尺寸4 mm，無法專配；當深度小于9 mm時，可以加長塞子尺寸至13.3 mm，同時安裝時塞子沉入孔端面尺寸0.95 mm（14.25 mm-13.3 mm），可以進行專配塞子并實現密封要求。

圖7 尺寸換算圖

4.2 新制產品防差錯

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

2）加工M8×1螺紋前，在φ6H9孔中裝入新制作專用防錯限位工裝（如圖8右），當絲錐底部與防錯限位工裝接觸時，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，采用復合鉆鉸刀加工孔、錐面、過渡棱邊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。

圖8 復合鉆鉸刀和防錯限位工裝

3）完善裝配工藝文件。在工藝文件增加裝配前φ6H9孔口30°錐面表面質量檢查要求，確認無異常現象后，方可進行后續裝配工序；在裝配過程增加預裝分解檢查。首先，明確塞子和膠圈預裝分解內容，反復拆裝2次，檢查膠圈無損傷后，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，塞子擰到止動位置，使膠圈裝配到位；最后完善試驗方法，新制專用壓條（如圖9），將試驗過程中塞子暴露在外部，便于試驗時檢查是否存在漏油現象。