某型機(jī)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒殼體漏油故障分析

姚志強(qiáng), 郭輝, 樊智敏, 馬艷萍

（中航飛機(jī)股份有限公司 長(zhǎng)沙起落架分公司，陜西漢中723000）

0 引 言

某型號(hào)飛機(jī)起落架在飛行任務(wù)結(jié)束后, 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，返廠分解后發(fā)現(xiàn)膠圈局部損傷，轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒殼體φ6H9孔口30°錐面有劃傷，對(duì)孔口錐面拋光處理后，更換φ6H9孔處配合件塞子及故障件膠圈，重新安裝，并反復(fù)拆裝2次后，檢查內(nèi)裝膠圈無損傷，復(fù)裝重新地面打壓試驗(yàn)，結(jié)果轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒集流器端蓋處再次出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。如果前輪轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒內(nèi)部壓力達(dá)不到設(shè)定值，輸出的轉(zhuǎn)彎力矩偏小，前輪轉(zhuǎn)彎響應(yīng)速度變慢，嚴(yán)重時(shí)喪失轉(zhuǎn)彎功能[1]。因此，轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油問題務(wù)必精確定位，及時(shí)排查，從根源解決。

1 轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒工作原理

作動(dòng)筒是將輸入的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，對(duì)外做功和轉(zhuǎn)換能量。在起落架轉(zhuǎn)彎過程中，它通過液壓油的液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能達(dá)到調(diào)節(jié)前輪轉(zhuǎn)彎的目的。轉(zhuǎn)彎操縱系統(tǒng)工作時(shí)，航空液壓油由集流器分配給轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒，經(jīng)過轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒上集流器安裝軸上的A口或B口分別進(jìn)入轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒殼體的有桿腔（左腔）或無桿腔（右腔），使活塞桿收入或伸出（如圖1），驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)使前起落架實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)彎[2-4]。

圖1 轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒剖面圖

2 漏油故障問題定位

2.1 膠圈損傷是漏油的直接原因

在加工殼體M8×1螺紋時(shí)（如圖2（a）），螺紋深度過長(zhǎng)時(shí)絲錐容易碰傷φ6H9孔口30°錐面，檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)；裝配時(shí)，錐面缺陷未被暴露，導(dǎo)致在裝配過程中，膠圈通過錐面時(shí)被錐面的傷痕、毛刺劃傷（如圖2（c））。殼體在螺紋孔安裝塞子后，還要在殼體外部安裝端蓋，雙重保障塞子的穩(wěn)定性（如圖1）。因此，在試驗(yàn)過程中即使有滲漏的油液也被遮擋，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒出廠后，在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

圖2 殼體中膠圈磨損

2.2 塞子安裝不到位（止動(dòng)位置）

正常裝配狀態(tài)下，塞子擰緊到止動(dòng)位置（如圖3)，塞子上的膠圈完全進(jìn)入殼體的φ6H9孔內(nèi)，與內(nèi)孔緊密貼合進(jìn)行密封；如果塞子未擰緊到止動(dòng)位置（如圖4)，塞子上的膠圈不能完全進(jìn)入殼體φ6H9孔內(nèi)，處于30°錐面處，膠圈的壓縮量不夠，密封功能失效，從而導(dǎo)致作動(dòng)筒漏油。其中，轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒塞子安裝孔圖如圖2(b)所示，塞子尺寸圖如圖5所示。

圖3 塞子處于止動(dòng)位置

圖4 膠圈處于30°錐面位置

圖5 作動(dòng)筒塞子安裝孔局部圖

若塞子上端面與殼體M8×1螺紋孔口平齊（如圖3）即未裝到止動(dòng)位置，其上端面到膠圈槽上端面尺寸8 mm小于M8×1螺紋孔口到φ6H9孔口尺寸9.866 mm（到30°錐面長(zhǎng)度值），即膠圈未完全進(jìn)入φ6H9孔內(nèi)，密封功能損失嚴(yán)重，導(dǎo)致漏油；若塞子擰緊到止動(dòng)位置（即圖5中塞子A 線與圖4中殼體錐面B線重合），A線到膠圈槽上端面尺寸4.747 mm（2.747 mm（20°錐面長(zhǎng)度）+6 mm-1.5 mm-2.5 mm）大于B線到φ6H9孔口尺寸3.866 mm（即9 mm-6 mm+0.866 mm）膠圈完全進(jìn)入φ6H9孔，密封有效。

3 漏油故障形成機(jī)理分析

由轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒的結(jié)構(gòu)及工作原理可知：塞子和膠圈的作用是將液壓油封堵在作動(dòng)筒殼體內(nèi)部。根據(jù)故障現(xiàn)象分析知：

1）膠圈在裝配過程中必須通過φ6H9孔口的30°錐面，才能進(jìn)入φ6H9孔內(nèi)（如圖6,錐面棱邊要求倒圓），安裝膠圈時(shí)錐面上的缺陷（劃傷、毛刺）和φ6H9孔口的30°錐面棱邊均會(huì)損傷膠圈密封面，使膠圈破損，導(dǎo)致密封失效。2）膠圈在準(zhǔn)確安裝在殼體φ6H9內(nèi)孔，才能產(chǎn)生足夠的壓縮量。若塞子未擰緊到止動(dòng)位置（膠圈處于30°錐面處），膠圈壓縮量不夠，同樣也會(huì)造成膠圈密封功能失效。

圖6 作動(dòng)筒殼體內(nèi)孔示意圖

4 排故方案

4.1 故障件修復(fù)

當(dāng)塞子安裝入殼體孔，塞子膠圈槽完全進(jìn)入殼體φ6孔內(nèi)時(shí)，才能保證塞子在孔內(nèi)完全密封，同時(shí)塞子安裝殼體孔內(nèi)，頭部不能進(jìn)入油槽孔，即尺寸14.25 mm。通過作圖推算，假如螺紋總長(zhǎng)度為9 mm時(shí)，除去螺紋倒角外，殼體孔內(nèi)φ6 mm長(zhǎng)度為4.19 mm（如圖7），保證配合長(zhǎng)度尺寸4 mm。

結(jié)合零件的加工精度和尺寸公差，以螺紋深度尺寸9 mm為界限，當(dāng)深度大于9 mm時(shí)，塞子無法保證長(zhǎng)度配合尺寸4 mm，無法專配；當(dāng)深度小于9 mm時(shí)，可以加長(zhǎng)塞子尺寸至13.3 mm，同時(shí)安裝時(shí)塞子沉入孔端面尺寸0.95 mm（14.25 mm-13.3 mm），可以進(jìn)行專配塞子并實(shí)現(xiàn)密封要求。

圖7 尺寸換算圖

4.2 新制產(chǎn)品防差錯(cuò)

1）新制專用鉆頭和復(fù)合鉆鉸刀（如圖8左），使M8×1螺紋底孔、30°錐面、φ6H9孔及其過渡棱邊R1一次加工成型，確保圓滑過渡。

2）加工M8×1螺紋前，在φ6H9孔中裝入新制作專用防錯(cuò)限位工裝（如圖8右），當(dāng)絲錐底部與防錯(cuò)限位工裝接觸時(shí)，絲錐阻力矩猛然增大，表明螺紋孔加工深度到位。也可在加工中心一次裝夾下，采用復(fù)合鉆鉸刀加工孔、錐面、過渡棱邊R1，用螺紋銑刀銑M8×1螺紋，精確控制加工深度，有效減少人為差錯(cuò)。

圖8 復(fù)合鉆鉸刀和防錯(cuò)限位工裝

3）完善裝配工藝文件。在工藝文件增加裝配前φ6H9孔口30°錐面表面質(zhì)量檢查要求，確認(rèn)無異?，F(xiàn)象后，方可進(jìn)行后續(xù)裝配工序；在裝配過程增加預(yù)裝分解檢查。首先，明確塞子和膠圈預(yù)裝分解內(nèi)容，反復(fù)拆裝2次，檢查膠圈無損傷后，再將裝有密封圈的塞子裝入到殼體中；其次，明確塞子裝配位置要求，塞子擰到止動(dòng)位置，使膠圈裝配到位；最后完善試驗(yàn)方法，新制專用壓條（如圖9），將試驗(yàn)過程中塞子暴露在外部，便于試驗(yàn)時(shí)檢查是否存在漏油現(xiàn)象。

5 方案驗(yàn)證

5.1 機(jī)加工藝改進(jìn)驗(yàn)證情況

采用專用鉆頭和復(fù)合刀具一次加工殼體M8×1螺紋底孔、30°錐面、φ6H9孔及其過渡棱邊R1，并采用專用防錯(cuò)限位工裝加工M8×1螺紋。根據(jù)剖切樣件檢查，30°錐面和棱邊光滑無傷痕（如圖10）。

5.2 裝配工藝改進(jìn)驗(yàn)證情況

按照改進(jìn)后的裝配工藝試驗(yàn)方法，對(duì)28架某型號(hào)起落架（共56件轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒）進(jìn)行了工藝驗(yàn)證。經(jīng)預(yù)裝分解檢查，未發(fā)現(xiàn)膠圈損傷。重新裝配并進(jìn)行耐壓試驗(yàn)及高低壓密封試驗(yàn)，均未發(fā)生漏油的現(xiàn)象。

圖9 壓條

6 結(jié) 論

通過對(duì)某型號(hào)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油故障進(jìn)行機(jī)理分析，找到失效根源。對(duì)殼體φ6H9孔口30°錐面采取加工控制、M8×1螺紋深度約束及裝配、試驗(yàn)工藝改進(jìn)等方法，試驗(yàn)驗(yàn)證轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油質(zhì)量問題得到有效解決[5]。為進(jìn)一步方便此類故障分析和排查，可對(duì)轉(zhuǎn)彎作動(dòng)筒漏油建立故障樹，健全排故方案，搭建起落架維護(hù)手冊(cè)。

圖10 樣件螺紋孔剖切圖