某型直升機(jī)槳葉變距拉桿組件間隙故障研究

李奕鋒 郭梅 姚鋒

摘 要：本文針對某型直升機(jī)自動(dòng)傾斜器槳葉變距拉桿組件間隙異常進(jìn)行故障分析，查找故障原因，并提出了相應(yīng)的解決措施，為直升機(jī)維護(hù)和故障的排除提供了參考。

關(guān)鍵詞：間隙;直升機(jī);軸承

1 故障現(xiàn)象

某型直升機(jī)在試飛檢查及外場維護(hù)期間發(fā)現(xiàn)多起槳葉變距拉桿組件異常間隙故障，個(gè)別甚至僅僅使用了幾個(gè)小時(shí)。檢查人員僅憑單手握住部件前后或左右搖晃，可以明顯感覺出槳葉變距拉桿與下叉形接頭及其內(nèi)部的雙列滾珠軸承之間有較大徑向活動(dòng)間隙。

2工作原理分析

2.1操縱直升機(jī)上、下運(yùn)動(dòng)

槳葉變距拉桿組件屬于直升機(jī)自動(dòng)傾斜器一個(gè)部件，是直升機(jī)操縱系統(tǒng)中必不可少的一環(huán)。槳葉變距拉桿組件下方通過短軸組件連接于自動(dòng)傾斜器旋轉(zhuǎn)盤，上方與旋翼槳轂軸向關(guān)節(jié)變距搖臂連接，構(gòu)成完整的操縱線系閉環(huán)來傳遞飛行員的操作指令。當(dāng)飛行員想要操縱直升機(jī)上升時(shí)，將向上提“槳距-油門”桿，經(jīng)過操縱線系的硬桿、搖臂的傳動(dòng)，液壓助力器作動(dòng)筒推動(dòng)總距操縱桿，使滑筒支架帶動(dòng)滑筒連同整個(gè)自動(dòng)傾斜器旋轉(zhuǎn)盤一起向上運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，自動(dòng)傾斜器旋轉(zhuǎn)盤上的短軸組件帶動(dòng)所有槳葉變距拉桿組件一起向上運(yùn)動(dòng)，將操縱力傳遞到旋翼槳轂軸向關(guān)節(jié)變距搖臂上，使5片槳葉的槳距同時(shí)增大，旋翼的拉力增大，直升機(jī)上升。如果想要操縱直升機(jī)下降時(shí)，則放下槳距-油門桿，所有槳葉變距拉桿組件同時(shí)向下拉動(dòng)旋翼槳轂軸向關(guān)節(jié)變距搖臂，使5片槳葉的槳距同時(shí)變小，旋翼拉力減小，直升機(jī)下降。

2.2操縱直升機(jī)前后、左右運(yùn)動(dòng)

當(dāng)飛行員想要操縱直升機(jī)向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，向前推駕駛桿，經(jīng)過硬桿、搖臂、縱向液壓助力器，使自動(dòng)傾斜器的傾斜盤向左前方傾斜，帶動(dòng)對應(yīng)位置槳葉變距拉桿組件拉動(dòng)旋翼槳轂變距搖臂，導(dǎo)致旋翼槳葉迎角按正弦規(guī)律周期性變化，左前槳距最小，右后槳距最大，使旋翼錐體向前傾斜，因而旋翼拉力的水平分力向前，直升機(jī)便向前運(yùn)動(dòng)。向后拉駕駛桿，情況相反，傾斜盤向右后方傾斜，對應(yīng)位置槳葉變距拉桿組件拉動(dòng)旋翼槳轂變距搖臂，使旋翼錐體向后傾斜，直升機(jī)便向后運(yùn)動(dòng)或作減速飛行。同理，向左或向右壓駕駛桿，對應(yīng)方位的槳葉變距拉桿組件根據(jù)操縱指令上、下移動(dòng)，直升機(jī)向左或右側(cè)運(yùn)動(dòng)。

2.3自身圓周運(yùn)動(dòng)

槳葉變距拉桿組件除根據(jù)操縱指令同時(shí)上、下移動(dòng)或單獨(dú)上、下移動(dòng)外，因直接安裝在旋翼槳轂變距搖臂上，將跟隨直升機(jī)的主旋翼一同高速旋轉(zhuǎn)。該型直升機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 192r/min，槳葉變距拉桿組件隨主旋翼一起旋轉(zhuǎn)速度同樣為192r/min，組件本身將持續(xù)承受高速旋轉(zhuǎn)帶來的離心力作用。

3 故障原因分析

對出現(xiàn)故障的槳葉變距拉桿組件進(jìn)行檢查，通過復(fù)查槳葉變距拉桿組件機(jī)上安裝力矩，確認(rèn)槳葉變距拉桿組件與自動(dòng)傾斜器旋轉(zhuǎn)盤及旋翼槳轂變距搖臂連接處力矩合格，排除掉機(jī)上安裝不到位的原因。

對故障槳葉變距拉桿組件進(jìn)行分解，根據(jù)槳葉變距拉桿組件結(jié)構(gòu)組成，檢查槳葉拉桿桿體與雙列滾珠軸承內(nèi)環(huán)的配合尺寸、槳葉拉桿桿體與上叉形接頭的裝配力矩、軸承外環(huán)與下叉形接頭配合尺寸等技術(shù)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)組件裝配的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)皆符合規(guī)定要求。進(jìn)一步對各零件尺寸進(jìn)行測量，各零件尺寸也符合規(guī)定要求。在排除掉槳葉變距拉桿組件各零件自身尺寸和安裝配合尺寸等因素后，通過工作原理分析，最終將雙列滾珠軸承列為懷疑對象。通過使用不同游隙的新、舊軸承進(jìn)行模擬裝配試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)所有符合規(guī)定要求的雙列滾珠軸承列在模擬裝配后，會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)槳葉變距拉桿組件機(jī)上間隙異常的故障，可以確定故障原因就是由雙列滾珠軸承引起的。

4 故障排除

在確認(rèn)故障引發(fā)因素為雙列滾珠軸承后，對雙列滾珠軸承進(jìn)行詳細(xì)分析。通過隨機(jī)抽取10件從出現(xiàn)異常間隙的槳葉變距拉桿組件內(nèi)取出的雙列滾珠軸承測量軸向游隙，并將測量結(jié)果與新品軸承入廠檢驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)凡是出現(xiàn)異常間隙的槳葉變距拉桿組件內(nèi)裝用的雙列滾珠軸承軸向游隙均在0.020 mm以上，接近規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)（0.015～0.030）mm的上限。針對上述情況，再有針對性地選擇了軸向游隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承進(jìn)行模擬裝配試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)槳葉變距拉桿組件間隙異常不在出現(xiàn)，可以進(jìn)一步確認(rèn)雙列滾珠軸承是導(dǎo)致槳葉變距拉桿組件出現(xiàn)異常間隙的直接原因。

該槳葉變距拉桿組件裝用的雙列滾珠軸承型號為俄羅斯生產(chǎn)的6-3056204У。由于該零件為國外采購件，咨詢俄羅斯相應(yīng)廠家得知無法單獨(dú)訂購軸向游隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承，只能按照俄方零件標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采購，統(tǒng)計(jì)測量購回的6-3056204У雙列滾珠軸承軸向游隙值范圍在0.020 mm以上的約占總量的60%，而0.020 mm以下的僅占40%，因此單純依靠選擇軸向游隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承裝配不能滿足實(shí)際需求，同時(shí)也導(dǎo)致修理成本大大增加。

為滿足實(shí)際修理需求，需研究軸向游隙在0.020 mm～0.030 mm之間的雙列滾珠軸承的使用方法。通過對該軸承進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確認(rèn)可以通過改變雙列滾珠軸承外環(huán)與下叉形接頭配合，使雙列滾珠軸承鋼球與內(nèi)、外環(huán)之間的接觸應(yīng)力發(fā)生改變，從而達(dá)到間接改變其軸向游隙的目的。考慮采用在直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器等多種部件修理過程中已得到廣泛應(yīng)用軸承鍍銅工藝，銅鍍層具有中等硬度，鈍化后的銅鍍層為亮淺紅色，銅鍍層易于拋光，并且與其它金屬具有較高的結(jié)合力，工藝較為成熟。因此綜合考慮工藝難易程度等因素，實(shí)際試驗(yàn)過程中采用對雙列滾珠軸承外環(huán)圓柱面鍍銅的方式。

為驗(yàn)證方法的有效性，分別選取了二組從出現(xiàn)異常間隙的槳葉拉桿組件內(nèi)取出的故障軸承，分別對軸承外環(huán)進(jìn)行鍍銅處理，鍍銅厚度按單邊0.01 mm～0.015 mm控制。下叉形接頭內(nèi)孔尺寸為Φ47+0.018

-0.008 mm，鍍銅前后雙列滾珠軸承外圓尺寸分別為Φ470 -0.011mm 和Φ47+0.030 +0.009mm，鍍銅前后配合尺寸分別為（-0.008～+0.029） mm 和（-0.038 mm～+0.009） mm。兩組外環(huán)鍍銅的軸承分別裝于兩架直升機(jī)的槳葉拉桿組件，裝配過程中已對鍍銅層過厚（過盈量達(dá)到0.020 mm以上時(shí)雙列滾珠軸承旋轉(zhuǎn)力矩加大、轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活）的軸承打磨拋光，保證裝配后軸承轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、無卡滯現(xiàn)象，隨配套自動(dòng)傾斜器裝于直升機(jī)并完成地面開車、試飛后，無論是裝用新品軸承還是故障軸承的兩架直升機(jī)的槳葉拉桿組件均未出現(xiàn)異常間隙，故障確認(rèn)排除。

5總結(jié)

異常間隙故障將導(dǎo)致直升機(jī)飛行過程中槳葉變距拉桿組件工作部位振動(dòng)大，工作環(huán)境惡劣，加快零件損壞，縮短其使用壽命;另外若五件槳葉拉桿組件間隙互差較大還會(huì)影響直升機(jī)的正常操縱。排除槳葉變距拉桿組件間隙故障可使用以下方法：

（1）通過選取軸向間隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承進(jìn)行更換，可有效排除故障。

（2）軸向間隙在0.020 mm～0.030 mm之間的雙列滾珠軸承，采用對雙列滾珠軸承外環(huán)圓柱面鍍銅的工藝方法，改變雙列滾珠軸承鋼球與內(nèi)、外環(huán)之間的接觸應(yīng)力，達(dá)到與軸向間隙在0.015 mm～0.020 mm之間的雙列滾珠軸承同樣的裝配效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]為專著;[2]專著

[1]米-17直升機(jī)維護(hù)手冊[ M].俄羅斯.

[2]羅繼偉，馬偉.滾動(dòng)軸承分析[ M].北京：機(jī)械工程出版社，2009.

作者簡介：

李奕鋒（1986）男;籍貫：陜西漢中;漢;職稱：工程師;學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：直升機(jī)動(dòng)部件修理技術(shù)研究。

姚鋒（1984）男;籍貫：陜西;漢;職稱：技師;學(xué)歷：?？?直升機(jī)機(jī)裝操作工。

（中國人民解放軍第五七〇一工廠，四川 ?成都 ?610043）