褚康超 鐘德喜 李生興
摘要:某型飛機(jī)座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤的配合間隙要求是座艙蓋調(diào)試過程中的關(guān)鍵技術(shù)要求,受座艙蓋外形尺寸限制,座艙蓋鎖環(huán)的安裝位置無法調(diào)整,導(dǎo)致座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤的配合間隙超差故障難以排除。本文主要闡述設(shè)計(jì)偏心鎖環(huán),安裝偏心鎖環(huán)排除座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤的配合間隙超差故障。
關(guān)鍵詞:偏心鎖環(huán);排除;故障
1? 引言
作為座艙蓋調(diào)試作業(yè)過程中的關(guān)鍵特性,座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤的配合間隙要求尤為重要,間隙超差可導(dǎo)致座艙蓋上鎖不牢靠,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致座艙蓋上鎖失效,引發(fā)飛行事故。
某型飛機(jī)座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤共12組,在座艙蓋調(diào)試作業(yè)時(shí)要保證所有鎖環(huán)與鎖鉤的配合間隙要求。但在座艙蓋實(shí)際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)大部分飛機(jī)存在鎖環(huán)與鎖鉤間隙超差故障,且座艙蓋外形尺寸難以調(diào)整,使得該故障難以得到有效地排除。
之前采用擴(kuò)大鎖環(huán)安裝孔補(bǔ)片加強(qiáng)的方式對鎖環(huán)進(jìn)行移位,此方式有以下缺陷:第一難以保證移位尺寸和位移方向的精度;第二對座艙蓋骨架的整體結(jié)構(gòu)造成破壞,降低了座艙蓋骨架的設(shè)計(jì)強(qiáng)度;第三用此方法耗時(shí)耗力,使修理周期難以保證。因此,應(yīng)研究一種快速有效的修理方法排除此故障。
2? 座艙蓋鎖系統(tǒng)簡介
某型飛機(jī)座艙蓋鎖系統(tǒng)有鎖環(huán)和鎖鉤組成,鎖環(huán)安裝于座艙蓋兩側(cè)骨架上,由鎖環(huán)底座和環(huán)兩個(gè)部分組成,通過鎖環(huán)底座上的兩個(gè)φ6螺栓孔與座艙蓋骨架連接固定;鎖鉤安裝于座艙口框梁上,由鎖鉤底座和鉤組成,通過鎖鉤底座上的三個(gè)φ6螺栓孔與機(jī)身座艙口框連接。在關(guān)閉座艙蓋時(shí),座艙蓋向前滑行,環(huán)套住鉤,座艙蓋上鎖,上鎖狀態(tài)見圖1。
3? 故障描述
通過統(tǒng)計(jì)座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤的間隙超差故障數(shù)據(jù),分析發(fā)現(xiàn)鎖環(huán)與鎖鉤配合間隙超差故障主要集中在兩個(gè)方面,一是鎖環(huán)與鎖鉤配合的側(cè)間隙超差。根據(jù)規(guī)定,座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤的左、右側(cè)間隙均應(yīng)不小于0.5mm,合格的配合狀況見圖2,在調(diào)試座艙蓋時(shí),發(fā)現(xiàn)多組鎖環(huán)與鎖鉤側(cè)間隙超差,更甚者無法上鎖,故障現(xiàn)象見圖3;二是鎖環(huán)與鎖鉤配合的后間隙超差。根據(jù)規(guī)定,鎖環(huán)與鎖鉤的后間隙應(yīng)為(3±1)mm,合格的配合狀況見圖4,在調(diào)試座艙蓋時(shí),發(fā)現(xiàn)多組鎖環(huán)與鎖鉤的配合后間隙超過4mm,最大間隙可達(dá)到6mm,故障現(xiàn)象見圖5。
4? 偏心鎖環(huán)的設(shè)計(jì)和故障排除
4.1? 設(shè)計(jì)偏心鎖環(huán)排除側(cè)間隙超差故障
將鎖環(huán)底座上的兩個(gè)φ6螺栓孔偏移,偏移量設(shè)定編號S,得到一類偏心鎖環(huán),編號pxsh001-S。為了保證兩個(gè)φ6螺栓孔偏移后的最小邊距要求,將鎖環(huán)的外圓尺寸由R10增加到R12.5,見圖6。
為了保證鎖環(huán)螺栓孔的最小邊距要求,結(jié)合鎖環(huán)與鎖鉤側(cè)間隙超差故障的模式,偏移量S設(shè)計(jì)在(0~2)mm之間,每隔0.5mm變化一級即可,得出5種規(guī)格的偏心鎖環(huán)。編號為pxsh001-0、pxsh001-0.5、pxsh001-1.0、pxsh001-1.5、pxsh001-2。
根據(jù)鎖環(huán)與鎖鉤側(cè)間隙的超差情況,見圖7,選擇相應(yīng)偏移量S的偏心鎖環(huán)pxsh001-S,安裝偏心鎖環(huán)可排除側(cè)間隙超差故障,見圖8。
4.2? 設(shè)計(jì)偏心鎖環(huán)排除后間隙超差故障
將鎖環(huán)上環(huán)的位置偏移,偏移量設(shè)定為U,得出一類偏心鎖環(huán),編號pxsh001-U,見圖9。
為了保證φ6螺栓孔的倒角尺寸,結(jié)合發(fā)生鎖環(huán)與鎖鉤后間隙超差故障的模式,偏移量U設(shè)計(jì)在(-2~2)mm之間,每隔0.5mm變化一級,得出9種規(guī)格的偏心鎖環(huán),編號為pxsh001-(-2)、pxsh001-(-1.5)、pxsh001-(-1)、pxsh001-(-0.5)等。
根據(jù)鎖環(huán)與鎖鉤的后間隙調(diào)整所需的數(shù)值,見圖10,選擇相應(yīng)偏移量U的偏心鎖環(huán)pxsh001-U,安裝偏心鎖環(huán)可排除鎖環(huán)與鎖鉤后間隙超差的故障,見圖11。
4.3? 側(cè)間隙和后間隙均超差故障的排除
上述設(shè)計(jì)的偏心鎖環(huán)S是調(diào)整座艙蓋鎖環(huán)與鎖鉤側(cè)間隙超差故障的,偏心鎖環(huán)U是調(diào)整鎖環(huán)與鎖鉤后間隙超差故障的,這兩種偏心鎖環(huán)是兩種獨(dú)立的狀態(tài),但是在實(shí)際工作過程中也可能發(fā)現(xiàn)鎖環(huán)與鎖鉤的配合側(cè)間隙和后間隙均存在超差故障的現(xiàn)象,因此需將兩種偏心鎖環(huán)的偏移值S、U相結(jié)合,設(shè)計(jì)一種既能調(diào)整側(cè)間隙超差又能調(diào)整后間隙超差故障的鎖環(huán),即鎖環(huán)的環(huán)和φ6螺栓孔能夠同時(shí)偏移,設(shè)計(jì)編號為pxsh001-S×U,根據(jù)座艙蓋鎖環(huán)和鎖鉤的配合狀態(tài),環(huán)和φ6螺栓孔的偏移尺寸需求來制作偏心鎖環(huán)。同樣,S值在(0~2)mm之間,U值(-2~2)mm之間,每隔0.5mm變化一級,得到45種規(guī)格的偏心鎖環(huán)pxsh001-S×U。在發(fā)現(xiàn)鎖環(huán)與鎖鉤側(cè)間隙和后間隙均超差故障時(shí),測量超差數(shù)值,選擇合適規(guī)格的偏心鎖環(huán)pxsh001-S×U調(diào)整至配合間隙合格。
5? 可靠性分析
偏心鎖環(huán)在安裝后由于環(huán)發(fā)生了偏移,導(dǎo)致偏心鎖環(huán)受力方向改變,鎖環(huán)上的兩個(gè)安裝螺栓分力情況改變。為保證飛機(jī)飛行安全,應(yīng)對螺栓的受載情況進(jìn)行可靠性分析。
座艙增壓載荷和氣動載荷產(chǎn)生的Y向載荷由座艙蓋上的12把鎖承擔(dān),Y向載荷為作用在艙蓋上總的均布載荷與投影面積之積(Y= P·S)。
5.1? 投影面積計(jì)算
某型飛機(jī)座艙蓋投影圖見圖12,其中? 位置為座艙鎖的安裝位置,Si表示座艙蓋不同框面的投影面積。
計(jì)算時(shí)將整個(gè)投影分為7部分,每個(gè)部分的投影面積分別進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式為:
5.2? Y向載荷計(jì)算
某型飛機(jī)座艙蓋設(shè)計(jì)增壓載荷和氣動載荷的總和為ΔP,對于每個(gè)投影面載荷的計(jì)算公式為Yi=ΔP·Si。單把鎖受到的平均載荷為Y≈12.2KN,最大載荷位于座艙蓋最大跨距處,單把鎖受到的最大載荷Ymax≈20 KN。
5.3? 偏心鎖環(huán)的應(yīng)力計(jì)算
鎖環(huán)通過鎖環(huán)底座上的兩個(gè)φ6螺栓與座艙蓋連接,當(dāng)環(huán)發(fā)生偏移時(shí),鎖環(huán)的兩個(gè)φ6螺栓出現(xiàn)分力偏差情況,環(huán)的最大偏移量達(dá)到2mm時(shí),螺栓分力偏差達(dá)到最大。螺栓分力情況為一個(gè)11/26=42.3%,另一個(gè)15/26=57.7%,最大載荷為Fmax=57.7%·Ymax≈11.5KN,查HB1-207中該螺栓的最小破壞拉力為20.48KN,螺栓強(qiáng)度夠。
6? 結(jié)論
本次技術(shù)研究,分析了某型飛機(jī)座艙蓋鎖系統(tǒng)的工作原理,統(tǒng)計(jì)了某型飛機(jī)座艙蓋鎖環(huán)和鎖鉤配合間隙超差故障的模式,提出了用偏心鎖環(huán)排除座艙蓋鎖環(huán)和鎖鉤間隙超差故障的設(shè)計(jì)思路,制定了用偏心鎖環(huán)排除鎖環(huán)與鎖鉤配合間隙超差故障的方案,進(jìn)行了偏心鎖環(huán)設(shè)計(jì)的可靠性分析,高效、準(zhǔn)確地排除了座艙蓋調(diào)試過程中鎖環(huán)與鎖鉤的間隙超差問題,解決了長期困擾座艙蓋調(diào)試的難題,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率,并為以后類似故障的研究和排除提供借鑒。
作者簡介:
褚康超(1987.04—),男,漢族,籍貫:河北藁城,單位:大連長豐實(shí)業(yè)總公司,職稱:助理經(jīng)濟(jì)師,學(xué)士學(xué)位,專業(yè):飛行器設(shè)計(jì),研究方向:飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)修理技術(shù)研究。