某鎖閉機構(gòu)耐久性試驗研究

徐梅香，張 輝

(1.中國直升機設(shè)計研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001;2.中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028)

0 引言

鎖閉機構(gòu)是直升機維護、維修口蓋的重要連接件，鎖閉機構(gòu)的研制一般需要進行耐久性試驗。對于Ⅰ類快卸鎖，即旋轉(zhuǎn)快卸鎖，在 GJB2027［1］《飛機快卸鎖通用規(guī)范》3.5.6.7條有述:“鎖經(jīng)受 2500次的鎖緊－開鎖操作循環(huán)試驗以后不應(yīng)損壞，并滿足其他性能要求”;對于Ⅱ類快卸鎖，即按發(fā)快卸鎖，3.5.7.3 條有:“鎖經(jīng)過 5000 鎖緊 － 開鎖操作循環(huán)，鎖不應(yīng)失效或損壞”;具體實施方面，GJB2027［1］的4.37條要求按“按各類快卸鎖產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定的操作次數(shù)進行試驗”，標準中沒有規(guī)定耐久性試驗的試驗條件，如試驗裝置、試驗載荷、試驗頻率等細節(jié)內(nèi)容，這給各類鎖閉機構(gòu)耐久性試驗的實施造成很多不確定性。拿某鎖閉機構(gòu)舉例，有的單位做耐久性試驗時空載進行，有的采用10%使用載荷作為耐久性試驗的預緊力，因此試驗方法的可靠性有待斟酌?，F(xiàn)對某直升機用鎖閉機構(gòu)在研制過程中耐久性試驗的試驗方法進行闡述，并分析討論該方法的合理性。

1 耐久性試驗方法

圖1是該鎖閉機構(gòu)預緊力及耐久性試驗示意圖。該鎖閉機構(gòu)按GJB2027［1］的定義屬Ⅱ類按發(fā)快卸鎖，耐久性試驗需滿足5000次的開鎖－閉鎖循環(huán)。耐久性試驗的意義是在試驗條件下對鎖閉機構(gòu)的開鎖－閉鎖循環(huán)操作的加速化檢驗。在實際使用中，開鎖－閉鎖的操作僅限于直升機停機狀態(tài)下進行。對于本鎖閉機構(gòu)，由于鎖閉機構(gòu)的鎖座與鎖鉤之間在停機狀態(tài)下仍具有拉伸載荷，因此空載試驗肯定是不合理的;采用10%使用載荷作為預緊力是什么狀態(tài)?沒有數(shù)據(jù)很難說清楚，因此試驗前必須確定耐久性試驗的預緊力。

1.1 預緊力的確定

按 GJB2027［1］的規(guī)定，Ⅱ類快卸鎖的開鎖力、閉鎖力應(yīng)在10N－30N之間，因此停機狀態(tài)下鎖閉機構(gòu)的開鎖力、閉鎖力應(yīng)保持在10N－30N之間。預緊力試驗的目的是確定當鎖閉機構(gòu)開鎖力、閉鎖力保持在10N－30N之間、鎖閉機構(gòu)開關(guān)正常時，預緊力的大小是多少。

試驗示意圖見圖1，分別在鎖閉機構(gòu)上施加使用載荷的 2.5%、5%、7.5%、10%、15% 作為預緊力，用推拉力計分別打開和閉合鎖閉機構(gòu)的觸發(fā)器端部和鎖柄端部，反復操作3次，記錄不同預緊力時的開鎖力和閉鎖力。鎖閉機構(gòu)試驗數(shù)量3把，分別編號為1#、2#、3#鎖閉機構(gòu)。鑒于篇幅原因，本文僅列出1#鎖閉機構(gòu)試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)匯總見表1［2］，數(shù)據(jù)分布曲線見圖 2［2］。

為了驗證國產(chǎn)鎖閉機構(gòu)開鎖力、閉鎖力的符合性，本試驗以進口件檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對進口件也進行了檢測，檢測數(shù)據(jù)見表 2［2］，數(shù)據(jù)分布曲線見圖3［2］。

圖1 鎖閉機構(gòu)預緊力及耐久性試驗示意圖

圖2 1#鎖閉機構(gòu)預緊力－開鎖力－閉鎖力數(shù)據(jù)分布曲線

表1 1#鎖閉機構(gòu)預緊力－開鎖力－閉鎖力 (N)

表2 進口鎖閉機構(gòu)預緊力－開鎖力－閉鎖力 (N)

圖3 進口件鎖閉機構(gòu)預緊力－開鎖力－閉鎖力數(shù)據(jù)分布曲線

從當時試驗情況及預緊力試驗數(shù)據(jù)分析，無論是國產(chǎn)件還是國外件，當施加2.5%使用載荷作為預緊力時，鎖閉機構(gòu)能夠正常開啟、關(guān)閉，開鎖力、閉鎖力在10N－30N之間;當施加5%使用載荷作為預緊力時，開鎖時鎖體不能自行完全開啟，僅彈起約10mm，需用手協(xié)助打開;當施加10%使用載荷作為預緊力時，開鎖時鎖體完全不動，需用手協(xié)助打開;5%及以上載荷比的開鎖力、閉鎖力接近或超過規(guī)定值。因此采用5%、10%使用載荷作為預緊力不符合實際使用狀態(tài)，最終確定耐久性試驗的預緊力設(shè)為2.5%使用載荷。

1.2 耐久性試驗

試驗要求:承受2.5%使用載荷作為預緊力的鎖閉機構(gòu)，試驗頻率為10～15次/min，開啟－閉合操作5000次循環(huán)，試驗后鎖閉機構(gòu)不應(yīng)失效，試驗數(shù)量3件，送試方要求其中一件做到失效。一次循環(huán)為:開啟－翻轉(zhuǎn)到最大位置－閉合。

耐久性試驗數(shù)據(jù)結(jié)果見表3［2］，10000次開－閉循環(huán)耐久性試驗后的磨損情況見圖4、圖5［2］。

表3 耐久性試驗結(jié)果

圖4 10000次開－閉循環(huán)耐久性試驗后的銷子磨損情況

從試驗結(jié)果看，編號為7#、8#、9#的試驗件均通過了5000次開閉循環(huán)的試驗考核，7#、8#鎖閉機構(gòu)經(jīng)過5000次試驗后，沒有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞，鉤上的銷子與按壓器接觸處僅有肉眼可見的劃痕，鎖閉機構(gòu)沒有失效。9#試驗件做了10000次開－閉循環(huán)后停止試驗，如圖4、圖5所示，與未經(jīng)試驗的鎖閉機構(gòu)對比，鎖鉤上的銷子與按壓器接觸處存在磨損情況，寬度約1.0mm，深度約0.7mm。綜合以上情況，鎖閉機構(gòu)滿足5000次耐久性試驗要求。

圖5 銷子磨損情況詳圖

2 不足之處

產(chǎn)品試驗一般是考核產(chǎn)品極限條件下的性能表現(xiàn)，本鎖閉機構(gòu)的耐久性試驗理論上講應(yīng)當是:在鎖閉機構(gòu)能夠正常打開－關(guān)閉、且最大開鎖力條件下的預緊力作為耐久性試驗的預緊力，但由于本試驗是產(chǎn)品鑒定試驗，非純粹的研究性試驗項目，試驗中沒有進一步研究在更大預緊力，比如3%、3.5%、4%、4.5%載荷比條件下鎖閉機構(gòu)的開閉鎖情況，從而找出邊界條件下的預緊力。本試驗按經(jīng)驗的方法，采用約70%開鎖力下的預緊力作為耐久性試驗的預緊力，基本能夠模擬鎖閉機構(gòu)的實際使用狀態(tài)，能夠反映產(chǎn)品的真實情況。

3 其他鎖閉機構(gòu)耐久性試驗方法討論

1)按壓式快卸鎖

對于某些通過頂住結(jié)構(gòu)框?qū)崿F(xiàn)口蓋開閉的鎖閉機構(gòu)，如HB2－71－1994《輕型快卸鎖》，口蓋的關(guān)閉與開啟通過螺栓頭部頂住或脫開結(jié)構(gòu)框?qū)崿F(xiàn)，螺栓頭部與結(jié)構(gòu)框間的載荷很小，該裝置在進行耐久性試驗時，僅需模擬實際安裝狀態(tài)，確定試驗頻率，無需額外施加載荷。

2)Ⅰ類旋轉(zhuǎn)快卸鎖

對于某些靠一字螺刀、十字螺刀開啟的Ⅰ類快卸鎖，它靠鎖閉裝置本身結(jié)構(gòu)實現(xiàn)鎖閉，如HB2－46－1994《小型承力鎖》、HB6864－1993《銷釘快卸鎖》，試驗時僅需模擬鎖閉機構(gòu)的實際安裝狀態(tài)，確定鎖閉機構(gòu)標準夾層厚度及試驗頻率，不需額外施加載荷。

3)按壓承剪鎖

如HB6537－1991《連桿快卸鎖》，通過轉(zhuǎn)動手柄使銷子伸出或縮進，伸出后銷子在直徑方向上頂住結(jié)構(gòu)框，銷子承剪力。耐久性試驗僅需模擬實際安裝狀態(tài)、確定試驗頻率，無需額外施加載荷。

耐久性試驗主要考核彈簧的耐久性能、機構(gòu)內(nèi)零部件的耐磨性能、疲勞性能等，從以上幾種鎖閉機構(gòu)分析來看，需要確定預緊力的主要是具有拉伸載荷的鉤子鎖類鎖閉機構(gòu)，如本裝置。

4 結(jié)論

1)由于GJB2027－1994《飛機快卸鎖通用規(guī)范》中定義的Ⅰ類快卸鎖與Ⅱ類快卸鎖結(jié)構(gòu)型式眾多，規(guī)范難以將鎖閉機構(gòu)耐久性試驗的試驗條件一一界定清楚，因此在具體試驗時，針對不同鎖閉機構(gòu)，需制定專用技術(shù)規(guī)范，使耐久性試驗要求具體化，耐久性試驗應(yīng)充分考慮裝置的實際受力情況，確定試驗條件。

2)GJB2027中有關(guān)耐久性試驗的條款尚不完善，待獲得足夠數(shù)據(jù)支撐后，建議將Ⅰ類快卸鎖與Ⅱ類快卸鎖按結(jié)構(gòu)特點細分，細化耐久性試驗條件內(nèi)容，適時對標準進行修訂換版。

［1］張占元，張春海，等.GJB2027－1994，飛機快卸鎖通用規(guī)范［S］.

［2］王宗武，侯 昆，張 輝.直升機用新型可調(diào)鎖閉機構(gòu)試驗報告［Z］.