某型机分流头补偿器漏油故障分析

2020-11-24樊智敏郭辉姚志强马艳萍

机械工程师 2020年11期

樊智敏，郭辉，姚志强，马艳萍

（中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司，陕西汉中723000）

0 引言

前轮转弯控制系统利用液压驱动，起到控制飞机地面滑行、转弯、着陆时小角度航向修正及前轮减摆作用。分流头作为飞机起落架前轮转弯控制系统关键核心元部件，在外场使用过程中多次发生补偿器部位漏油现象[1-2]。经分解发现：分流头壳体内装的补偿器活塞用于活动密封的胶圈磨损严重，已呈现不规则几何截面，壳体内孔及补偿器活塞外圆呈现偏磨痕迹。分流头补偿器漏油，直接影响起落架前轮转弯操纵系统平稳性。

1 分流头补偿器主要功能

分流头补偿器安装在起落架前轮转弯操纵系统的壳体中，由补偿器活塞、弹簧、胶圈等元件组成。当前起落架分流头系统回油时，回油压力推动补偿器活塞运动，对补偿器进行充油。在回油液压和弹簧的作用下，使补偿器活塞达到平衡状态（如图1）。当起落架在滑行过程中操纵转弯时，回油压力产生波动，补偿器活塞会产生上下往复运动，油液与弹簧构成的液压阻尼系统，吸能消颤，保证其具有良好的运动姿态[3-4]。

图1 分流头壳体及补偿器结构图

2 漏油故障问题定位

为准确定位故障原因，彻底解决分流头补偿器漏油问题，对零件成品库补偿器元件进行尺寸排查。

1）复查补偿器活塞成品φ32f7外圆两端面与其轴线的垂直度、外圆尺寸及粗糙度等，并记录实测值，如图2、表1所示。

2）复查分流头壳体成品φ32H7内孔底端面与其轴线的垂直度、内孔尺寸、粗糙度等，并记录实测值，如图3、表2所示。

3）复查弹簧制成品两端面平行度，并记录实测值，如表3所示。

综合上述复查结果：补偿器涉及的主要零件——补偿器活塞、分流头壳体、弹簧等，其尺寸精度、粗糙度、形位公差等均符合工程图样要求。由此看来，零件的加工质量不是造成产品使用过程中偏磨的主要因素。

图2 补偿活塞

图3 安装补偿器部位的壳体剖视图

3 漏油故障形成机理分析

偏磨是壳体和活塞损伤，加剧密封件磨损失效，造成漏油故障的直接原因。

表1 补偿活塞尺寸复查

表2 壳体尺寸复查

表3 弹簧垂直度与平行度实测数据

补偿器活塞运动过程中是以压缩弹簧为导向，而压缩弹簧的力与轴线有一定角度，即存在侧向分力。活塞与壳体配合面较短（活塞直径为φ32 mm，配合面长度为18 mm，长径比为0.56），加之配合面之间间隙量0.025～0.075 mm，容易造成偏磨现象；其次，起落架在滑行及转弯过程中补偿器活塞运动频率很高，加快了胶圈磨损速率。根据设计选材知，密封圈材料为5180F胶料，该材料供应状态的硬度一直偏低，对胶圈的密封耐磨性有一定的影响。对故障胶圈（1S243-028-032-25-1-013）的有关要素进行测量，如表4所示。

从表4 可以看出，胶圈磨损基本都大于0.3 mm。HB/Z 4-95 O型密封圈及密封结构的设计要求规定其压缩率为18%～22%，经过计算得知，分流头补偿器安装的胶圈，其理论压缩率为20%，而表4中故障件的压缩率已远低于该值。按照航标HB/Z 4-95的规定[5]，外部活动密封的最小允许压缩率为11%，分流头补偿器漏油原因为密封圈长期使用，磨损后密封失效所致。

表4 胶圈有关要素表

分流头壳体表面处理要求硬质阳极化的厚度为7～18 μm，而一般运动情况下的硬质阳极化厚度控制多为40～60 μm，分流头壳体使用过程中容易因摩擦造成硬阳层缺损，从而导致壳体内孔表面划伤，进一步加剧胶圈磨损。

4 纠正措施

依据上述故障机理分析，制定了工艺改进措施，以减少导致补偿器活塞与分流头壳体偏磨的因素。具体措施如下：补偿器活塞外圆尺寸φ32f7-0.025-0.050、粗糙度Ra0.4 μm，按φ32-0.025-0.035、Ra0.2 μm采用研磨加工的方法进行控制；外圆上两处胶圈槽口棱边在研磨前用240＃以上砂布抛光，按不大于R0.1控制，禁止使用任何硬质刀具加工；分流头壳体上补偿器内孔尺寸φ32H7+0.0250 ，按φ32+0.0150 采用研磨加工的方法加工、控制；弹簧图样中要求的“沿水平放置的弹簧在垂线方向上的偏差不大于2 mm”按不大于1 mm加工、控制。