某型直升机桨叶变距拉杆组件间隙故障研究

李奕锋 郭梅 姚锋

摘 要：本文针对某型直升机自动倾斜器桨叶变距拉杆组件间隙异常进行故障分析，查找故障原因，并提出了相应的解决措施，为直升机维护和故障的排除提供了参考。

关键词：间隙;直升机;轴承

1 故障現象

某型直升机在试飞检查及外场维护期间发现多起桨叶变距拉杆组件异常间隙故障，个别甚至仅仅使用了几个小时。检查人员仅凭单手握住部件前后或左右摇晃，可以明显感觉出桨叶变距拉杆与下叉形接头及其内部的双列滚珠轴承之间有较大径向活动间隙。

2工作原理分析

2.1操纵直升机上、下运动

桨叶变距拉杆组件属于直升机自动倾斜器一个部件，是直升机操纵系统中必不可少的一环。桨叶变距拉杆组件下方通过短轴组件连接于自动倾斜器旋转盘，上方与旋翼桨毂轴向关节变距摇臂连接，构成完整的操纵线系闭环来传递飞行员的操作指令。当飞行员想要操纵直升机上升时，将向上提“桨距-油门”杆，经过操纵线系的硬杆、摇臂的传动，液压助力器作动筒推动总距操纵杆，使滑筒支架带动滑筒连同整个自动倾斜器旋转盘一起向上运动。这时，自动倾斜器旋转盘上的短轴组件带动所有桨叶变距拉杆组件一起向上运动，将操纵力传递到旋翼桨毂轴向关节变距摇臂上，使5片桨叶的桨距同时增大，旋翼的拉力增大，直升机上升。如果想要操纵直升机下降时，则放下桨距-油门杆，所有桨叶变距拉杆组件同时向下拉动旋翼桨毂轴向关节变距摇臂，使5片桨叶的桨距同时变小，旋翼拉力减小，直升机下降。

2.2操纵直升机前后、左右运动

当飞行员想要操纵直升机向前运动时，向前推驾驶杆，经过硬杆、摇臂、纵向液压助力器，使自动倾斜器的倾斜盘向左前方倾斜，带动对应位置桨叶变距拉杆组件拉动旋翼桨毂变距摇臂，导致旋翼桨叶迎角按正弦规律周期性变化，左前桨距最小，右后桨距最大，使旋翼锥体向前倾斜，因而旋翼拉力的水平分力向前，直升机便向前运动。向后拉驾驶杆，情况相反，倾斜盘向右后方倾斜，对应位置桨叶变距拉杆组件拉动旋翼桨毂变距摇臂，使旋翼锥体向后倾斜，直升机便向后运动或作减速飞行。同理，向左或向右压驾驶杆，对应方位的桨叶变距拉杆组件根据操纵指令上、下移动，直升机向左或右侧运动。

2.3自身圆周运动

桨叶变距拉杆组件除根据操纵指令同时上、下移动或单独上、下移动外，因直接安装在旋翼桨毂变距摇臂上，将跟随直升机的主旋翼一同高速旋转。该型直升机额定转速为 192r/min，桨叶变距拉杆组件随主旋翼一起旋转速度同样为192r/min，组件本身将持续承受高速旋转带来的离心力作用。

3 故障原因分析

对出现故障的桨叶变距拉杆组件进行检查，通过复查桨叶变距拉杆组件机上安装力矩，确认桨叶变距拉杆组件与自动倾斜器旋转盘及旋翼桨毂变距摇臂连接处力矩合格，排除掉机上安装不到位的原因。

对故障桨叶变距拉杆组件进行分解，根据桨叶变距拉杆组件结构组成，检查桨叶拉杆杆体与双列滚珠轴承内环的配合尺寸、桨叶拉杆杆体与上叉形接头的装配力矩、轴承外环与下叉形接头配合尺寸等技术参数，发现组件装配的各项技术参数皆符合规定要求。进一步对各零件尺寸进行测量，各零件尺寸也符合规定要求。在排除掉桨叶变距拉杆组件各零件自身尺寸和安装配合尺寸等因素后，通过工作原理分析，最终将双列滚珠轴承列为怀疑对象。通过使用不同游隙的新、旧轴承进行模拟装配试验，发现所有符合规定要求的双列滚珠轴承列在模拟装配后，会随机出现桨叶变距拉杆组件机上间隙异常的故障，可以确定故障原因就是由双列滚珠轴承引起的。

4 故障排除

在确认故障引发因素为双列滚珠轴承后，对双列滚珠轴承进行详细分析。通过随机抽取10件从出现异常间隙的桨叶变距拉杆组件内取出的双列滚珠轴承测量轴向游隙，并将测量结果与新品轴承入厂检验规定进行对比，结果发现凡是出现异常间隙的桨叶变距拉杆组件内装用的双列滚珠轴承轴向游隙均在0.020 mm以上，接近规定标准（0.015～0.030）mm的上限。针对上述情况，再有针对性地选择了轴向游隙在0.015 mm～0.020 mm之间的双列滚珠轴承进行模拟装配试验，发现桨叶变距拉杆组件间隙异常不在出现，可以进一步确认双列滚珠轴承是导致桨叶变距拉杆组件出现异常间隙的直接原因。

该桨叶变距拉杆组件装用的双列滚珠轴承型号为俄罗斯生产的6-3056204У。由于该零件为国外采购件，咨询俄罗斯相应厂家得知无法单独订购轴向游隙在0.015 mm～0.020 mm之间的双列滚珠轴承，只能按照俄方零件标准进行采购，统计测量购回的6-3056204У双列滚珠轴承轴向游隙值范围在0.020 mm以上的约占总量的60%，而0.020 mm以下的仅占40%，因此单纯依靠选择轴向游隙在0.015 mm～0.020 mm之间的双列滚珠轴承装配不能满足实际需求，同时也导致修理成本大大增加。

为满足实际修理需求，需研究轴向游隙在0.020 mm～0.030 mm之间的双列滚珠轴承的使用方法。通过对该轴承进行结构分析，确认可以通过改变双列滚珠轴承外环与下叉形接头配合，使双列滚珠轴承钢球与内、外环之间的接触应力发生改变，从而达到间接改变其轴向游隙的目的。考虑采用在直升机发动机、减速器等多种部件修理过程中已得到广泛应用轴承镀铜工艺，铜镀层具有中等硬度，钝化后的铜镀层为亮浅红色，铜镀层易于抛光，并且与其它金属具有较高的结合力，工艺较为成熟。因此综合考虑工艺难易程度等因素，实际试验过程中采用对双列滚珠轴承外环圆柱面镀铜的方式。

为验证方法的有效性，分别选取了二组从出现异常间隙的桨叶拉杆组件内取出的故障轴承，分别对轴承外环进行镀铜处理，镀铜厚度按单边0.01 mm～0.015 mm控制。下叉形接头内孔尺寸为Φ47+0.018

-0.008 mm，镀铜前后双列滚珠轴承外圆尺寸分别为Φ470 -0.011mm 和Φ47+0.030 +0.009mm，镀铜前后配合尺寸分别为（-0.008～+0.029） mm 和（-0.038 mm～+0.009） mm。两组外环镀铜的轴承分别装于两架直升机的桨叶拉杆组件，装配过程中已对镀铜层过厚（过盈量达到0.020 mm以上时双列滚珠轴承旋转力矩加大、转动不灵活）的轴承打磨抛光，保证装配后轴承转动灵活、无卡滞现象，随配套自动倾斜器装于直升机并完成地面开车、试飞后，无论是装用新品轴承还是故障轴承的两架直升机的桨叶拉杆组件均未出现异常间隙，故障确认排除。

5总结

异常间隙故障将导致直升机飞行过程中桨叶变距拉杆组件工作部位振动大，工作环境恶劣，加快零件损坏，缩短其使用寿命;另外若五件桨叶拉杆组件间隙互差较大还会影响直升机的正常操纵。排除桨叶变距拉杆组件间隙故障可使用以下方法：

（1）通过选取轴向间隙在0.015 mm～0.020 mm之间的双列滚珠轴承进行更换，可有效排除故障。

（2）轴向间隙在0.020 mm～0.030 mm之间的双列滚珠轴承，采用对双列滚珠轴承外环圆柱面镀铜的工艺方法，改变双列滚珠轴承钢球与内、外环之间的接触应力，达到与轴向间隙在0.015 mm～0.020 mm之间的双列滚珠轴承同样的装配效果。

参考文献：

[1]为专著;[2]专著

[1]米-17直升机维护手册[ M].俄罗斯.

[2]罗继伟，马伟.滚动轴承分析[ M].北京：机械工程出版社，2009.

作者简介：

李奕锋（1986）男;籍贯：陕西汉中;汉;职称：工程师;学历：大学本科，研究方向：直升机动部件修理技术研究。

姚锋（1984）男;籍贯：陕西;汉;职称：技师;学历：专科;直升机机装操作工。

（中国人民解放军第五七〇一工厂，四川  成都  610043）