某型飛機(jī)液壓蓄壓器常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

李　玲，魏華凱，王超勇，蘇　鋒

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)，山東 青島 266041)

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某型飛機(jī)液壓蓄壓器常見(jiàn)故障分析及維護(hù)

李玲，魏華凱，王超勇，蘇鋒

(海軍航空工程學(xué)院 青島校區(qū)，山東 青島 266041)

摘要：蓄壓器是飛機(jī)液壓系統(tǒng)暫時(shí)存儲(chǔ)并適時(shí)提供液壓能的裝置，其對(duì)液壓系統(tǒng)的正?？煽抗ぷ髂酥溜w行安全起著重要作用。研究了某型飛機(jī)液壓系統(tǒng)各蓄壓器的結(jié)構(gòu)，工作原理，常見(jiàn)故障及排除方法，提出了在外場(chǎng)維護(hù)中，應(yīng)該及時(shí)查看，確保蓄壓器初始?jí)毫σ约奥鈾z查等其他事項(xiàng)，期望對(duì)該型飛機(jī)蓄壓器的性能維護(hù)及修理提供參考，并對(duì)其他機(jī)型蓄壓器的外場(chǎng)檢查提供借鑒。

關(guān)鍵詞：蓄壓器；活塞；維護(hù)

蓄壓器是飛機(jī)液壓系統(tǒng)的重要輔件，是暫時(shí)存儲(chǔ)并適時(shí)提供液壓能的裝置，其性能的失效不僅直接影響液壓系統(tǒng)的工作，而且關(guān)系到液壓系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至影響飛行安全[1]。在軍用飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中，蓄壓器的主要功能是儲(chǔ)能、吸收壓力沖擊和壓力脈動(dòng)。

某型飛機(jī)液壓系統(tǒng)共安裝有6個(gè)蓄壓器，按照其在管路中所起的作用，可以分為系統(tǒng)蓄壓器(2個(gè))、油箱增壓蓄壓器(2個(gè))、前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器(1個(gè))和剎車蓄壓器(1個(gè))。

該型飛機(jī)蓄壓器在使用和維護(hù)過(guò)程中多次出現(xiàn)蓄壓器活塞失效，造成系統(tǒng)壓力不指示，氣腔漏氣，使蓄壓器壓力保持不住，以及蓄壓器內(nèi)部各處密封失效等故障，嚴(yán)重影響了飛機(jī)飛行安全。

1蓄壓器的功用及原理

該機(jī)型蓄壓器屬于變流量泵液壓系統(tǒng)的蓄壓器，是液壓系統(tǒng)中用來(lái)儲(chǔ)存壓力能的裝置，其還具有明顯的穩(wěn)壓功效。

1.1功用

1)系統(tǒng)蓄壓器作為輔助能源，可以提高系統(tǒng)工作的靈敏性，同時(shí)作為應(yīng)急能源，在緊急情況下可保證飛機(jī)操縱一次斜拉桿；此外，系統(tǒng)蓄壓器還是一個(gè)高頻脈動(dòng)的吸收裝置，可用來(lái)吸收液壓泵產(chǎn)生的高頻壓力脈動(dòng)[2]。

2)油箱增壓蓄壓器可以為主液壓油箱和助力液壓油箱提供一個(gè)穩(wěn)定的增壓壓力。當(dāng)飛機(jī)作短期停放時(shí)，蓄壓器中的壓力仍可以維持一定的時(shí)間，使泵再次起動(dòng)時(shí)充填充分。

3)剎車蓄壓器的作用是儲(chǔ)備一定壓力、一定體積的油液，以便在特殊情況下(雙發(fā)停車時(shí)，蓄壓器貯存的壓力油可提供剎車用油，保證飛機(jī)著陸安全；飛機(jī)停機(jī)剎車時(shí)，也通過(guò)蓄壓器提供壓力)作為液壓能源使用。

4)前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器用于儲(chǔ)備一定體積和壓力的油液，作為前輪轉(zhuǎn)彎時(shí)的應(yīng)急液壓源。

1.2構(gòu)造與原理

該機(jī)型蓄壓器均為活塞式的氣壓蓄能器，利用活塞將氣體和液體隔開(kāi)，活塞和筒狀蓄壓器內(nèi)壁之間有密封，油氣分離，液壓油不易氧化。這種蓄壓器具有壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和維護(hù)方便的特點(diǎn)，適合飛機(jī)高壓力的液壓系統(tǒng)。

1.2.1系統(tǒng)及油箱蓄壓器

系統(tǒng)蓄壓器和油箱增壓蓄壓器的結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示。這2種蓄壓器都屬于柱形蓄壓器，其構(gòu)造和基本工作原理相同。蓄壓器內(nèi)部的活塞將蓄壓器分為氣腔和液腔。當(dāng)液壓泵向蓄壓器供壓時(shí)，油液通過(guò)通油接頭擠入液腔，并通過(guò)活塞壓縮氣腔的氮?dú)?，在提高氣腔壓力的同時(shí)，液腔的油壓也相應(yīng)提高。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到最大工作壓力時(shí)，液壓泵便停止向蓄壓器供油，蓄壓器中也就存貯了具有一定體積和壓力的油液。在傳動(dòng)部分工作時(shí)，氣腔氣體膨脹，將油液擠出推動(dòng)部件做功，與此同時(shí)，氮?dú)鈮毫σ仓饾u降低，油液壓力也隨之降低。

圖1　系統(tǒng)蓄壓器結(jié)構(gòu)圖

圖2　油箱增壓蓄壓器結(jié)構(gòu)圖

2種蓄壓器的基本工作參數(shù)及安裝位置見(jiàn)表1。

表1　系統(tǒng)蓄壓器和油箱增壓蓄壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)

1.2.2剎車蓄壓器

剎車蓄壓器結(jié)構(gòu)如圖3所示。其主要由氣腔端蓋、油腔端蓋、活塞和圓筒等部分組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，主系統(tǒng)液壓泵工作，輸出20.6 MPa(210 kgf/cm2)的壓力油液。油液進(jìn)入蓄壓器的油腔，將氣腔內(nèi)的氮?dú)鈮嚎s，直至氣腔內(nèi)氣體壓力達(dá)到20.6 MPa。此時(shí)，兩腔壓力達(dá)到平衡狀態(tài)，氣腔容積為600 mL，油腔容積為(1 160±120) mL，總?cè)莘e為(1 800±180) mL。

圖3　剎車蓄壓器結(jié)構(gòu)圖

1.2.3前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器

前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器安裝在前起艙內(nèi)順航向右側(cè)壁板上，其結(jié)構(gòu)原理如圖4所示。

圖4　前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器結(jié)構(gòu)圖

蓄壓器由外筒、氣腔端蓋、油腔端蓋及活塞等零件組成，由緊固帽將端蓋固定在外筒上。氣腔端蓋上裝有直通接頭，連接充氣活門和微型壓力表，油腔的三通接頭用于連接前輪轉(zhuǎn)彎油路。

在地面試車時(shí)，可通過(guò)蓄壓器充氣活門向氣腔充氮?dú)猓錃鈮毫?6.9±0.3) MPa。當(dāng)液壓系統(tǒng)供壓時(shí)，通過(guò)蓄壓器油腔接頭向液腔充壓力油。壓力油推動(dòng)活塞壓縮氣腔，直至兩腔壓力達(dá)到工作壓力(20.6 MPa)。

蓄壓器工作時(shí)，氣體推動(dòng)活塞，使液壓油進(jìn)入前輪轉(zhuǎn)彎操縱系統(tǒng)管路。蓄壓器所儲(chǔ)備的油液容量可供前輪作2次40°轉(zhuǎn)彎。此時(shí)，蓄壓器內(nèi)的壓力從20.6 MPa降到8.5 MPa，有效容積為(420±40) mL，總?cè)莘e為(630±60) mL。

2蓄壓器的常見(jiàn)故障及排除

對(duì)該機(jī)型多架飛機(jī)液壓系統(tǒng)蓄壓器故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)在使用和維護(hù)過(guò)程中，該型飛機(jī)6個(gè)蓄壓器多次出現(xiàn)蓄壓器壓力不保、壓力指示為零以及增壓異常等故障，具體情況如下。

2.1壓力保持不住

蓄壓器內(nèi)部活塞破裂，造成起動(dòng)時(shí)系統(tǒng)壓力開(kāi)始不指示，但操縱駕駛桿時(shí)壓力表指針擺動(dòng)幅度大，判斷為蓄壓器內(nèi)部隔離油氣的活塞破裂。排除方法是更換內(nèi)部起隔離作用的活塞。

2.2壓力下降

蓄壓器氣壓下降快，并導(dǎo)致油箱內(nèi)進(jìn)入大量氣體，油量指示桿外漏量異常，排氣口大量液壓油溢出，該故障主要是由于內(nèi)部活塞與筒形蓄壓器內(nèi)壁密封失效，高壓油進(jìn)入氣腔，造成壓力下降。排除方法是更換活塞上的密封膠圈。

2.3氮?dú)鉂B漏，壓力指示為零

蓄壓器氣腔漏氣主要發(fā)生在以下2處：1)充氣腔管接頭密封失效；2)氣腔端蓋與筒體螺紋聯(lián)接密封失效。主要原因是蓄壓器長(zhǎng)期處于充液和放液交替的變化過(guò)程中，加之液壓系統(tǒng)執(zhí)行附件工作時(shí)的壓力沖擊，不可避免存在振動(dòng)，致使這2處螺紋聯(lián)接松動(dòng)，造成密封能力下降，出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，進(jìn)而蓄壓器氣腔氮?dú)鉂B漏，壓力表指示為零。排除方法是檢查這2處的氣密性，并根據(jù)漏氣原因，及時(shí)更換螺紋聯(lián)接件或該處橡膠密封圈。

2.4供油壓力不均勻

由于蓄壓器內(nèi)部活塞運(yùn)動(dòng)阻力不均勻，造成供油壓力不均，可以通過(guò)更換活塞密封圈來(lái)排除。

2.5增壓故障

由于蓄壓器初始?jí)毫^(guò)高，導(dǎo)致增壓出現(xiàn)問(wèn)題。這主要是由于充氣過(guò)量，或充氣正常但外界溫度過(guò)高引起的，需要測(cè)定蓄壓器最高工作壓力，并及時(shí)調(diào)整到正常值。對(duì)于僅僅是外界溫度過(guò)高引起的故障，可以將蓄壓器放氣到適當(dāng)壓力。

2.6沖壓時(shí)壓力上升故障

給蓄壓器沖壓時(shí)，壓力上升緩慢，甚至不能升壓，出現(xiàn)故障。主要原因有：1)充氣接頭螺紋松動(dòng)或者橡膠密封墊、膠圈破損；2)充氣的氮?dú)馄孔陨須鈮禾?。出現(xiàn)升壓故障后，首先應(yīng)檢查充氣瓶自身壓力，然后再看充氣部位的密封是否存在問(wèn)題。

3蓄壓器維護(hù)的注意事項(xiàng)

對(duì)于蓄壓器的使用維護(hù)，主要是保證蓄壓器的充氣壓力符合規(guī)定，保證其有效容積。

3.1確保初始充氣壓力正常

初始充氣壓力是活塞式蓄壓器的重要參數(shù)。理論計(jì)算表明，在系統(tǒng)的工作壓力、蓄壓器的總?cè)莘e等都已確定的情況下，蓄壓器儲(chǔ)油量的多少主要決定于氣腔氮?dú)獾某跏級(jí)毫Υ笮3]；因此，對(duì)于一個(gè)已經(jīng)制成的蓄壓器，最重要的是它的冷氣初始?jí)毫?yīng)符合規(guī)定數(shù)值，并應(yīng)在維護(hù)工作中按照規(guī)定進(jìn)行填充。

經(jīng)驗(yàn)證明，除了填充不準(zhǔn)確外，氣溫變化和冷氣滲漏也是造成冷氣初始?jí)毫^(guò)大或過(guò)小的主要原因。氣溫升高，冷氣初始?jí)毫﹄S之增大；反之則減小。因此，當(dāng)氣溫有顯著變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查蓄壓器的冷氣初始?jí)毫4]。

對(duì)于柱形蓄壓器而言，冷氣滲漏往往是由于密封裝置磨損或充氣活門不密封造成的。此外，即使是正常的蓄壓器，冷氣也會(huì)有少量的滲漏，所以還應(yīng)定期檢查蓄壓器的冷氣初始?jí)毫Α?/p>

3.2拆卸前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器前，應(yīng)先放氣

從飛機(jī)上卸下前輪轉(zhuǎn)彎蓄壓器前，應(yīng)對(duì)蓄壓器氣腔放氣(可通過(guò)擰松蓄壓器氣腔導(dǎo)管外套螺母來(lái)進(jìn)行)，保證蓄壓器內(nèi)無(wú)壓縮氣體，不可完全信賴壓力表的零讀數(shù)。放完氣后才可卸下蓄壓器。

4結(jié)語(yǔ)

該型飛機(jī)蓄壓器性能的好壞，對(duì)于系統(tǒng)和油箱的穩(wěn)壓，剎車及前輪轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)應(yīng)急能源的提供，以及飛行運(yùn)行和操縱安全的保障，都具有重要影響[5]。在飛機(jī)使用過(guò)程中，蓄壓器存在無(wú)壓力、壓力不保持和壓力下降等故障。在外場(chǎng)維護(hù)時(shí)，應(yīng)及時(shí)查看蓄壓器初始?jí)毫Γ_保其有效容積，及時(shí)總結(jié)該機(jī)型各處蓄壓器的常見(jiàn)故障及排除方法，提出相應(yīng)的維護(hù)策略。相關(guān)研究?jī)?nèi)容對(duì)其他類型飛機(jī)蓄壓器的保障提供了有效參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 彭偉. A320飛機(jī)剎車蓄壓器壓力保持不住排故與分析[J].江蘇航空，2010(1):43.

[2] 楊邵明,崔秋滿,王曉平. 飛機(jī)剎車蓄壓器故障分析及改進(jìn)[J].航空制造技術(shù)，2006(6):102-104.

[3] 翟光耀,盧曼麗,胡建雄,等. 緩沖蓄壓器端蓋開(kāi)裂失效分析[J].理化檢查:物理分冊(cè)，2013,49(2)：107-109.

[4] 陸望龍. 看圖學(xué)液壓維修技能[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[5] 黃志堅(jiān). 液壓元件安裝調(diào)試與故障維修[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

責(zé)任編輯鄭練

The Fault Analysis and Maintenance of Hydraulic Accumulators in a Certain Type of Aircraft

LI Ling, WEI Huakai, WANG Chaoyong, SU Feng

(Qingdao Branch, Naval Aeronautical Engineering Institute, Qingdao 266041, China)

Abstract：The accumulator is a device that can temporarily store and timely provide the hydraulic energy. It can influence the normal and reliable operation of the hydraulic system, and even the flight safety. This paper mainly discusses the structures and working principles of all accumulators in the hydraulic system, and summarizes the common faults and troubleshooting. Moreover, it has put forward that the accumulators should be checked timely, for example, the pressure storage device initial pressure and leak checks in the outfield maintenance to provide references for the maintenance and repairing in the accumulators of a certain type of aircraft, which can also be applied to the outfield inspection of other types of aircraft.

Key words:accumulator, piston, maintenance

收稿日期：2015-07-28

作者簡(jiǎn)介：李玲(1970-)，女，講師，碩士，主要從事結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、飛機(jī)機(jī)械系統(tǒng)附件檢修等方面的研究。

中圖分類號(hào)：TB 42

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B