某型火箭彈射座椅彈射手柄不能正常鎖住故障分析

李濤

1 故障描述

某部在進(jìn)行某型火箭彈射座椅定檢時，發(fā)現(xiàn)火箭彈射座椅6號保險出現(xiàn)鋼球不能正常彈起、彈射手柄不能正常鎖住的故障。

2 保險結(jié)構(gòu)及原理分析

2.1 6號保險結(jié)構(gòu)

6號保險由殼體1、彈簧2、鋼球3、定位銷4、按鈕5組成，詳見下圖1所示：

2.2 6號保險工作原理

6號保險安裝在彈射手柄的手柄端頭上，該裝置上有鋼球凸起，鋼球凸起部分與彈射手柄端頭上相應(yīng)凹槽配合，使得該裝置插入彈射手柄后手柄無法移動，從而起到保險的作用。

3 故障檢查及對比驗證

3.1 故障件功能復(fù)查

鋼球凸出量（鋼球凸出量=殼體與鋼球厚度-殼體厚度）檢查與對照：

故障殼體+合格按鈕（1#）對應(yīng)鋼球凸出量18.58-18.06=0.52 mm，將其安裝于座椅上進(jìn)行拉拔后，彈射手柄被拉出，其凸出量為：18.5-18.06=0.44 mm，試驗表明，保險失效。

合格殼體（2#）+合格按鈕（2#）對應(yīng)凸出量19.28-18.08=1.2mm，安裝于座椅進(jìn)行拉拔后，彈射手柄未被拉出，按鈕上有輕微壓痕，鋼球凸出量為19.18-18.08=1.1mm，試驗表明，保險有效。

合格殼體（3#）+故障按鈕對應(yīng)鋼球凸出量19.02-18.1=0.98 mm，安裝于座椅上雙手進(jìn)行拉拔后，彈射手柄被拉出，鋼球凸出量為18.5-18.1=0.4 mm，試驗表明，保險失效。

3.2 合格件功能復(fù)查

6號保險拉拔試驗，試驗?zāi)康模簩Σ迦氡ｋU后在一定范圍內(nèi)的拉力進(jìn)行摸索，檢測保險的有效性。

試驗分為3組共進(jìn)行5次，每次拉力均采用模擬真實鉤掛進(jìn)行，拉拔盡量迅速，用測力計記錄最大拉力，試驗過程及數(shù)據(jù)如表1所示。

試驗過程：

第一組試驗對在鉤掛或人員誤操作時保險的有效性驗證，進(jìn)行了一次拉拔，實測拉力為872N，手柄未被拉出，保險有效。

第二組試驗進(jìn)行了兩次拉拔，對在進(jìn)行連續(xù)拉拔時保險的有效性驗證。進(jìn)行第一次拉拔時，實測拉力為783N，手柄未被拉出，保險有效，進(jìn)行第二次拉拔時，實測拉力為1023N，手柄仍未被拉出，保險有效。

第三組試驗進(jìn)行了兩次拉拔，第二次拉拔未破壞試驗。進(jìn)行第一次拉拔時，實測拉力為978N，手柄未被拉出，保險有效，進(jìn)行第二次拉拔時（破壞試驗），拉力超出測力計量程，此時保險失效。

4 故障定位

從零件結(jié)構(gòu)、保險方式、工作原理、使用時機(jī)以及故障件的檢查和對比驗證試驗可以初步認(rèn)為插上6號保險（故障件）的彈射手柄鎖不住的主要原因是：保險故障件的鋼球不能與彈射手柄端頭上凹槽有效配合，導(dǎo)致其保險功能喪失。

5 故障排查及分析

5.1 故障樹

5.2 故障排查及原因分析

5.2.1 彈射手柄破壞的故障排查

故障檢查及對比驗證后，對彈射手柄端頭檢查，彈射手柄端頭完好，沒有被破壞的現(xiàn)象；外場也未有彈射手柄損壞的反映，可以排除彈射手柄被破壞導(dǎo)致手柄鎖不住的原因。

5.2.2 設(shè)計不滿足鎖閉要求的故障排查

1）設(shè)計圖紙復(fù)查

通過設(shè)計部門對現(xiàn)行圖紙進(jìn)行核查，設(shè)計圖中零組件狀態(tài)符合要求。

2）鋼球凸出量理論計算

通過配合關(guān)系（見圖3）分析和理論計算，可以得出彈射手柄保險裝置鋼球凸出量的設(shè)計值，根據(jù)GB/T 308中公差等級為G40鋼球的球直徑變動量VDwx=0.001 mm。

殼體孔深L為35.5mm，對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中角度值最大偏差范圍為±30′即0.5°，可知在深度為20mm時，角度偏差對應(yīng)的偏移尺寸為：20tan0.5°=0.175mm。

可得鋼球凸出量最大值：

7-0.08+5.001+5.001-（12-0.1+7/2）+0.175=1.697 mm

鋼球凸出量最小值：

7-0.17+4.999+4.999-（12+0.1+7.09/2）-0.175=1.008 mm

即鋼球凸出量設(shè)計值范圍為：1.008 mm～1.697 mm，在此區(qū)間內(nèi)的凸凸出量均屬正常，考慮到裝配等原因，在對內(nèi)外場鋼球凸出量的監(jiān)控范圍可稍做調(diào)整。

3）最大配合間隙理論計算

殼體的尺寸為2.5-0.14-0.24 mm，手柄端頭凹槽尺寸為2.5+0.10mm，可得：

最小配合間隙為：2.5-（2.5-0.14）=0.14 mm

最大配合間隙為：2.5+0.1-（2.5-0.24）=0.34 mm

從鋼球凸出量理論計算知，取鋼球凸出量正常值來計算鋼球保險與彈射手柄的最小搭接尺寸為：L=1.008-0.34=0.668 mm，從設(shè)計角度來講是完全可以保證彈射手柄能夠完全被保證的，因此設(shè)計不滿足鎖閉要求的故障可以排除。

5.2.3 按鈕尺寸超差的故障排查

按鈕材料技術(shù)狀態(tài)為熱軋鋼棒45A-？準(zhǔn)12 GJB1951-94，表面處理為鍍鎘8 um～12um，均無熱處理要求。實測外圓直徑為？準(zhǔn)6.83 mm，設(shè)計圖紙尺寸為？準(zhǔn) ■mm，故障件尺寸雖處于臨界狀態(tài)但仍屬合格件，按鈕尺寸超差的故障可以排除。

5.2.4 殼體尺寸超差的故障排查

故障件殼體材料技術(shù)狀態(tài)為ZG35CrMnSi HB 5001-92，熱處理為бb=1080±100Mpa，表面鍍鎘8um～12um，化學(xué)磷酸鹽氧化；實測故障件狀態(tài)：鋼球凸出量為0.4mm，按鈕肩面距殼體端面為10mm。故障主要表現(xiàn)為按鈕插入殼體的一端被鋼球擠壓產(chǎn)生凹坑，以致保險失效。

殼體尺寸超差（見圖4所示，右側(cè)為設(shè)計尺寸，左側(cè)為測量尺寸），孔中部尺寸超差較嚴(yán)重，理論上超差尺寸對鋼球凸出量影響較大。

因此，殼體超差是導(dǎo)致保險失效的原因之一。

5.2.5 鋼球尺寸超差的故障排查

故障組件中鋼球為標(biāo)準(zhǔn)件直徑為？準(zhǔn)4.97 mm，根據(jù)GB/T 308中公差等級為G40鋼球的球直徑變動量VDwx=0.001 mm，鋼球尺寸超差。因此，鋼球尺寸超差是產(chǎn)生保險失效的原因之一。

5.2.6 彈簧失效的故障排查

由彈簧處于殼體與按鈕之間，如果彈簧疲勞或者破壞等原因引起了彈簧力不足或者失效，在失去彈簧力的作用后，鋼球可能落入按鈕中部的凹槽而使得鋼球不能凸出殼體，導(dǎo)致保險失效彈射手柄鎖不住。

經(jīng)對故障件的分解檢測，彈簧力及長度處于合格，因此彈簧失效不是引起保險失效的原因。

5.2.7 按鈕變形的故障排查

對故障按鈕的復(fù)查可以看出按鈕端頭有明顯壓痕，見下圖5：

在使用過程中不排除在意外力的作用下，鋼球擠壓按鈕，導(dǎo)致按鈕與鋼球的配合處變形，從而使鋼球的凸出量減小，按鈕變形導(dǎo)致鋼球的凸出量減小也是導(dǎo)致保險失效的原因之一。

5.3 小結(jié)

通過對故障件的設(shè)計、尺寸及功能復(fù)查，可以認(rèn)為殼體尺寸超差、鋼球尺寸超差及按鈕受意外力的作用變形三者綜合因素導(dǎo)致鋼球凸出量不夠，從而引起6號保險的鋼球不能與彈射手柄端頭上凹槽有效配合，最終導(dǎo)致保險失效，彈射手柄無法鎖住。

6 解決措施

6.1 對6號保險進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計

為防止同類問題的再次發(fā)生，對6號保險進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，具體如下：

對按鈕的形式進(jìn)行了改進(jìn)，保證鋼球與按鈕接觸部位為實體結(jié)構(gòu)，按鈕頂端對彈簧進(jìn)行卡位部分的深度5 mm改為1.5 mm，并將彈簧HB3-51-0.5×5×24-Ⅱ改為HB3-51-0.5×5×18-Ⅱ。

改進(jìn)后的彈簧HB3-51-0.5×5×18-Ⅱ預(yù)壓量為4.5mm，此時彈簧壓縮力為4.7N，可以保證6號保險裝配后按鈕處于受力狀態(tài)，按壓后能夠正常彈起，同時彈簧在按鈕行程范圍內(nèi)有效。

在對6號保險改進(jìn)設(shè)計后，進(jìn)行了拉力及破壞試驗，具體如下：

第一次拉力試驗：初始鋼球凸出量為1.22 mm，將拉力設(shè)置為1500N并維持3秒鐘，結(jié)構(gòu)等未見破壞；繼續(xù)將拉力調(diào)整至2000N維持3秒鐘，取下察看，按鈕與鋼球接觸處有輕微壓點(diǎn)，結(jié)構(gòu)等未見破壞，初始鋼球凸出量為1.20 mm，保險有效。

第二次拉力試驗：初始鋼球凸出量為1.24 mm，將拉力設(shè)置為1500N并維持3秒鐘，結(jié)構(gòu)未見破壞；將拉力調(diào)整至2000N維持3秒鐘，結(jié)構(gòu)仍未見破壞；將拉力漸漸加大至3450N時，保險結(jié)構(gòu)未見破壞但保險脫出，測得此時鋼球凸出量為0.96 mm，經(jīng)查，彈射手柄端頭已被鋼球劃出凹槽，鋼球順著凹槽滑出導(dǎo)致保險脫出。

由以上拉力試驗可以看出，在外力作用下，彈射手柄被破壞時保險仍起到應(yīng)有的作用，更改措施合理有效。

6.2 對出廠及庫存產(chǎn)品處理

a.對出廠保險進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)有超出制定的鋼球凸出量范圍的保險，及時更換；

b.對庫存零件重新檢驗，若存在超差，視情對其進(jìn)行返修或報廢處理；

c.對在制品，按照改進(jìn)后技術(shù)狀態(tài)控制，以徹底消除隱患。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]