机轮钢丝螺套使用故障原因分析及改进措施

2018-09-10王晓梅

航空维修与工程 2018年8期

关键词：故障

王晓梅

摘要：铝合金机轮与其附属件的连接方式通常为螺纹。但由于铝合金材质偏软，且螺栓拆装频繁，为减少对机轮内螺纹的损伤，通常在螺纹孔内预装钢丝螺套。本文就实际使用中出现的钢丝螺套故障进行原因分析，并给出对应的改进意见。

关键词：钢丝螺套;故障;螺纹咬死

飞机机轮通常使用铝合金锻造而成，其他附属件与机轮之间通常以螺纹连接，且需经常拆装螺栓以支持检查和维修。但铝合金的抗剪强度低，不具备足够的连接强度，反复的拆装容易损伤铝合金螺纹。为解决这一问题，当前通用方法是在铝基体内螺纹上加装钢丝螺套，以提高螺纹连接强度，但实际使用中钢丝螺套频现故障。

1钢丝螺套的介绍

钢丝螺套是用菱形截面钢丝绕制成的弹簧状丝套（见图1）。钢丝螺套旋入铝合金机轮内螺纹孔时，与内螺纹过盈配合产生新的内螺纹。钢丝螺套以其自身的弹力贴合在内螺纹槽内，大大减少应力集中的发生，提高了螺纹联接的疲劳寿命。试验研究证明，预装钢丝螺套的内螺纹比原内螺纹的抗拉强度提高50%左右，破坏扭矩提高40%左右，钢丝螺套能够对内螺纹进行有效保护，并大大提高内螺纹的力学性能。若采用锁紧型钢丝螺套，其自身即可实现自锁功能，避免采用自锁螺母或螺母加保险丝等外加锁紧装置，因而简化了锁紧结构。

2故障现象及原因分析

2.1螺栓卡滞而无法安装到位

将螺栓装入预装钢丝螺套的螺纹孔时卡滞，螺栓无法安装到位，随即停止安装且将螺栓缓缓退出。经仔细检查，发现卡滞原因为：孔内预装的钢丝螺套第一扣安装过浅，已高出基体内螺纹顶面，因而钢丝螺套的径向紧度不够，拆螺栓时螺套随之脱出。

2.2钢丝螺套被螺栓带出螺纹孔

拆螺栓时，钢丝螺套被带出螺纹孔。目视检查螺栓发现，螺栓头部第一圈螺纹剪切损伤严重，且前5圈螺纹发生了粘合损伤（见图2）。末端四圈螺纹未受损，但可见少量锈迹。图3所示为电子显微镜扫描结果，可见螺纹上有严重的粘合损伤，表面材料从左向右拖尾（见蓝色箭头）。

由此推断此次故障的原因是螺纹配合产生粘合损伤而导致咬死，难以拆卸螺栓，在设法拆螺栓时用力过大而将钢丝螺套带出螺纹孔。

螺纹发生咬死，是因为拧紧过程中，螺纹面受压且相对滑动，不锈钢表面原有的氧化膜层被破坏和擦除，螺纹接触表面凸出点之间因摩擦过度，发生局部熔合粘结并撕裂，使摩擦表面更加粗糙。严重粘合损伤导致螺纹面完全咬死而不能相互运动。

下面从材料选择、润滑情况和螺纹配合压力等方面分析螺纹咬死的原因。

1）本案例中的钢絲螺套材料为304号不锈钢，螺栓为43 1号不锈钢，两种材料的硬度差超过HB 50。

2）螺栓的材料表面粗糙度见表l，基本符合0.25≤Ra≤1.5。

3）螺纹无润滑或者润滑不足可引起螺纹咬死。本案例中，螺栓尾部螺纹可见少量锈迹，则可认为螺栓安装时润滑不足，引起螺栓和钢丝螺套咬死。

4）对于螺栓和钢丝螺套间的接触压力，由于螺栓所受外部载荷不可能导致超高接触压力，则考虑因安装导致的螺纹面间的接触应力超高。可能因螺栓和螺纹孔的方向不平行，需加大力气将螺栓拧入，因此摩擦生热严重而产生粘合损伤。