關于剎車裝置剎車效率降低故障研究

王金鐸 吳恒壯/大連長豐實業(yè)總公司

某型飛機在地面滑跑檢查剎車工作情況時，右側主機輪上三個紅色熱顯示器（熔化溫度為90+100℃）以及三個灰色熱顯示器（融化溫度為125℃±5℃）均熔化，左側主機輪上三個紅色熱顯示器（熔化溫度為90+100℃）熔化。更換所有熔化的熱顯示器，繼續(xù)滑跑檢查剎車，右側主機輪上三個紅色熱顯示器（熔化溫度為90+100℃）熔化，左側正常無熔化。為此，本文通過分析主剎車系統(tǒng)及剎車裝置的組成和工作原理，結合故障發(fā)生時的現(xiàn)象查找剎車效率降低原因，對故障產(chǎn)生的原因進行分析并制定了解決措施。

1 主剎車系統(tǒng)組織及工作原理

1.1 主剎車系統(tǒng)的組成

主剎車系統(tǒng)用于縮短飛機著陸后滑跑的距離以及改善飛機在地面運動時的機動性能，左右機輪的剎車分別由單獨的剎車線路進行控制。每條線路中的附件包括：用于保證必須的剎車壓力的減壓活門；用于防止液壓系統(tǒng)壓力油倒流的單向活門；保證平穩(wěn)啟動剎車、消除液壓撞擊的調制器；在機輪主剎車時斷開起飛線剎車和應急剎車分系統(tǒng)或者在起飛線剎車和應急剎車時斷開主剎車系統(tǒng)的兩用活門；用于保證機輪剎車過程中沒有拖胎現(xiàn)象的防拖胎自動器、離心式傳感器。

為防止剎車裝置過熱，系統(tǒng)裝有通風冷卻裝置，主要由帶剎車冷卻風扇的電動機組成，以自然通風方式冷卻剎車裝置，電機的工作方式有以下兩種。

在飛機起飛著陸滑跑時，即在發(fā)動機工作過程中由機上電源供電工作。

在停機坪上，發(fā)動機停止工作后由機場電源供電工作，其目的是縮短飛機再次起飛的準備時間。

當起落架在放下位置時，接通機輪冷卻電門后機輪通風冷卻系統(tǒng)才能工作，當收上起落架時，放下位置終點電門斷開電路，電機停止工作。

1.2 主剎車系統(tǒng)工作原理

同時踏下腳踏板可對兩個機輪剎車，分別踏下腳踏板則可差動剎車。

同時踏下腳踏板時，減壓器活門打開，來油經(jīng)減壓后到達液壓電門（自動防拖胎裝置電路接通），再經(jīng)過調制器、電動液壓開關、機械防拖胎自動器和兩用活門（起飛線剎車和應急剎車分系統(tǒng)的油路斷開）到達機輪剎車裝置。腳踏板踏下的角度越大，剎車壓力越大。松開腳踏板時，減壓器活門復位，來油斷開，剎車盤內的壓力油按原路返回，從減壓器向系統(tǒng)回油，剎車解除。

如果在剎車過程中，某一機輪發(fā)生拖胎或機輪減速大于規(guī)定標準，則防拖胎裝置工作。當飛行滑行速度大于100km/h 時，電動液壓防拖胎裝置工作。當飛機滑行速度小于100km/h 時機械液壓防拖胎裝置工作。

2 故障原因分析

2.1 根據(jù)主剎車系統(tǒng)組成及工作原理分析

結合使用過程中的情況分析，滑行速度小于100km/h，未產(chǎn)生拖胎現(xiàn)象，機械液壓防拖胎裝置未啟動，左右剎車壓力顯示正常，風扇正常開啟，由此排除減壓活門及防拖胎自動器等附件的故障。

同時踏下腳踏板時飛機滑跑向左偏斜，說明左右剎車的效率不同，右側效率低。修正航向后，分別踏下腳踏板，飛行員明顯感覺左側剎車能夠剎住，右側剎車效率低。更換右側剎車裝置后，故障現(xiàn)象消失，剎車工作正常。

由此得出，主剎車系統(tǒng)工作時因剎車裝置的剎車效率低，導致剎車過程中剎車盤之間摩擦時間延長，溫度持續(xù)升高，熱顯示器熔化。

2.2 根據(jù)剎車裝置組成及工作原理分析

1）剎車裝置組成及工作原理

剎車裝置由殼體、剎車作動筒組合件、間隙調整組合件、壓緊盤、動盤、靜盤、承壓盤等組成。剎車作動筒組合件松開剎車組件的作用是在剎車壓力卸壓后，在回位彈簧作用下將壓緊的剎車盤恢復到初始狀態(tài)，使剎車盤之間形成間隙。間隙調整組合件的作用是自動調節(jié)剎車盤之間的間隙，使盤之間的間隙與活塞工作行程保持—致（見圖1）。

2）原因分析

根據(jù)剎車裝置組成和工作原理分析，導致剎車裝置效率降低的因素有以下五個方面。

a. 作動筒組件漏油或卡滯導致剎車力不足，剎車盤無法壓緊。

驗證方法：充以30.87±0.98MPa液壓3min，不允許滲漏；充以20.58± 0.98MPa 液壓2h，不允許滲漏；充以3m 液柱或29.4kPa 液壓2h，不允許滲漏；以9.8+1.96-0.98MPa 壓力進行25 次輸放壓力循環(huán)，每次延續(xù)時間不小于3s，回力機構工作應正常，活塞應無卡滯或不回復現(xiàn)象。

按上述要求對剎車裝置進行試驗，沒有出現(xiàn)滲漏和卡滯不回復現(xiàn)象。因此該項不是影響剎車效率的原因。

b. 剎車間隙超標，使得剎車盤剎車時間長，影響剎車效率。

驗證方法：充以9.8±0.98MPa 液壓，然后迅速降壓到0.78MPa，檢查總間隙的恢復時間不應超過1s；測量壓緊盤和第一個旋轉盤之間的間隙應不小于2mm，沿周圍間隙的不均勻度允許不超過2mm。

按上述要求對剎車裝置進行試驗，恢復時間為0.5s；壓緊盤和第一個旋轉盤之間用2mm 墊塊可輕松進入；再用4mm 墊塊檢查，無法進入，不均勻度沒有超過2mm。因此該項不是影響剎車效率的原因。

c. 剎車裝置開始剎車壓力超標，影響剎車性能。

驗證方法：緩慢加液壓至壓緊盤和第一個旋轉盤之間，使之能將0.1mm的塞尺卡住，此時的壓力應不大于1.77MPa。

圖1 剎車裝置示意圖

按上述要求對剎車裝置進行試驗，塞尺安放在扇形片中間位置，深度不少于剎車盤寬度的一半，將剎車壓力輸入1.8MPa，此時拉拽塞尺，三分之二圓周上均可拽出。此項試驗不合格。將壓力逐漸上調，當壓力調整至2.3MPa 時塞尺無法拽出，但靠近剎車盤邊緣的部位塞尺仍能左右晃動。

d. 剎車片摩擦面被油液污染，影響剎車性能。試飛前檢查，剎車裝置無油液污染現(xiàn)象。

e. 剎車片表面摩擦系數(shù)不夠，影響摩擦效果，導致剎車效率低。因剎車盤已使用，且過程中產(chǎn)生高溫，因此無法再對原始表面情況進行驗證。

通過對上述五個方面的驗證，將影響該剎車裝置剎車效率的原因鎖定在開始剎車壓力超標。

3）針對開始剎車壓力超標進行分析

根據(jù)剎車裝置的組成及工作原理，作動筒組件的作用是推動剎車活塞擠壓剎車盤保證剎車；松開剎車組件的作用是在剎車壓力卸壓后，在回位彈簧作用下將壓緊的圓盤恢復到起始狀態(tài)，使圓盤之間形成間隙。如果回位彈簧的力值大于設計要求，則剎車活塞伸出過程中需要克服復位彈簧的力會變大，相同的力相互抵消，剩下的剎車活塞作用在剎車盤上的力就變小，即開始剎車壓力變小，影響剎車效率。

分解剎車裝置，通過數(shù)控全自動拉壓彈簧試驗機TCD-A-2KN 檢查兩種回位彈簧的力值，全部符合圖樣力值要 求。

此時，將研究方向轉向剎車盤，檢查壓緊盤表面磨損情況時發(fā)現(xiàn)，摩擦面上部分位置沒有摩擦痕跡（見圖2）。正常使用后的剎車盤表面情況如圖3 所示。

圖2 故障件剎車裝置壓緊盤使用情況示意圖

圖3 正常使用剎車裝置壓緊盤使用情況示意圖

通過比較可以看出，正常使用的剎車盤上工作痕跡覆蓋了剎車盤表面，而故障剎車裝置的壓緊盤上只有7 處大面積的表面參與剎車工作，且此狀態(tài)是在剎車盤經(jīng)過多次剎車使用后的情況，推斷剎車盤在第一次使用時沒有參與工作的表面更多，由此判斷這是影響剎車效率的一個因素。結合故障發(fā)生時的情況分析，熱顯示器熔化的情況發(fā)生過兩次，第一次是三個紅色熱顯示器以及三個灰色熱顯示器均熔化，第二次只有三個紅色熱顯示器熔化，說明剎車盤在使用過程中剎車效率在逐漸提高，即剎車盤隨著使用次數(shù)的增加，參與工作的摩擦面積逐漸增加，剎車效率提高。

3 結論

通過分析，此次剎車效率低的原因為壓緊盤表面不平、參與剎車工作的剎車盤接觸面積變小。

解決措施為：新剎車盤打磨除漆時，將旋轉平臺置于立式鉆床上，剎車盤放在旋轉平臺上，鉆頭位置夾持鋼絲打磨頭，調整磨頭和剎車盤位置，啟動鉆床，磨頭旋轉打磨，轉動旋轉平臺即可對所有平面進行除漆。需注意的是，不可采用手電鉆夾持打磨頭進行手動打磨，以防止局部打磨過深造成表面不 平。