发布时间 : 星期四 文章飞机起落架收放作动筒的常见故障及其排除更新完毕开始阅读
西安航空职业技术学院 毕业设计论文
图4 作动筒断口主裂纹源区形貌
2.扫描电镜观察
图4为主裂纹源区域附近扫描电镜观察形貌，图中清楚地显示了裂纹扩展棱线从基体表层带状断口区域内侧边缘起始的特征。由于断口覆有较厚的腐蚀产物，源区未观察到典型断裂形貌特征。断裂扩展区未观察到明显的疲劳条带。在断口源区和扩展区均观察到典型的腐蚀特征—泥纹花样，人字纹快速断裂区微观断裂特征为细小韧窝。
（2）金相检验
在有网状表面裂纹的部位截取试块，沿作动筒轴向磨制金相试样。体视镜下观察，在试样外壁一侧，有大量垂直壁厚的表面裂纹，裂纹深0.14～0.90mm。在金相显微镜下观察，镀层厚度约为1.2mm，有不少裂纹位于镀层下，既基体表面存在裂纹，而镀层却保持完好。侵蚀后，镀层下有的基体裂纹开口处两侧均有镀层金属，这表明裂纹在电镀前已存在。
在有网状表面裂纹的部位截取试块，沿作动筒横向磨制金相试样。抛光状态下同样可以看到大量的基体表面裂纹，有的已经扩展到镀层表面，但裂纹深度较浅，在0.12～0.40mm之间。
基体材料显微组织为回火马氏体组织，组织未见异常。 （3）能谱成分分析
在裂纹金相试验上对镀层和基体材料进行能谱成分测试，镀层为铬，基体材料成分（质量分数）为Cr1.18%,Mn0.85%,Ni2.07%,Si1.42%和Fe95.48%,为含铬、镍、锰和硅的合金钢。
断口主裂纹源及次裂纹源的表层带状区域能谱成分分析结果表明，带状区域除基体材料成分外，还含有硫、铜、氯和磷等外来元素，而扩展区则未检测出硫、铜、氯等元素。
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对完好镀层下近基体表面处的裂纹腐蚀产物进行能谱成分分析，结果也检测出硫和铜等外来元素。
2.2.2分析
作动筒断口有多个裂纹源，这些裂纹均起源于外壁表面；裂纹扩展区平坦细腻，主裂纹源扩展区可见数条弧线，属疲劳扩展；裂纹扩展区有腐蚀产物—泥纹花样，这些特征表明作动筒断口起始裂纹具有腐蚀疲劳的性质。起始裂纹以外95%的断口区为快速断裂区，断口无明显塑性变形，剪切断裂区窄小。综上所述，断口断裂性质为腐蚀疲劳加冲击脆性断裂。
断裂起始于基体表层的原始带状断口区域，能谱成分分析结果表明，原始带状断口区域含有硫、铜和氯等外来元素。金相检验结果表明,作动筒外壁镀层下的基体表面存在较多裂纹，而镀层却保持完好，有的镀层下裂纹开口处的裂纹表面、裂纹开口处的裂纹缝隙腐蚀产物中也含有硫和铜等外来元素。这些说明作动筒外壁表面裂纹在电镀前已经产生，腐蚀疲劳裂纹起始于作动筒外壁表面裂纹，断口源区表层带状区域的宽度既对应于作动筒外壁表面裂纹的起始深度。
网状表面裂纹只在作动筒个别区域存在，而且在网状表面裂纹区域截取的金相试块，其轴向和横向抛光面均观察到已扩展到镀层表面的基体表面裂纹。在使用过程中，部分横向裂纹发生扩展，而轴向裂纹基本未扩展，导致横向裂纹较轴向裂纹要求更深和更长。从裂纹的网状形态和带状区域的深度来看，这种表面裂纹符合磨削裂纹的特点，但由于不清楚其维修历史，无法对裂纹产生原因作进一步分析。
可见，该作动筒本身存在严重的原始加工缺陷—表面网状裂纹，在使用过程中表面裂纹发生了腐蚀疲劳扩散。腐蚀疲劳裂纹扩展区面积不是很大，但已穿透作动筒壁厚，在飞机无前起落架着陆的不正常受力状态下发生了瞬时失稳断裂。
2.2.3结论
（1）作动筒断裂属多源腐蚀疲劳断裂，其中腐蚀疲劳区穿透作动筒壁厚。腐蚀疲劳区面积不大，约占断口总面积的5%，瞬断区占绝大部分面积。断口无明显塑性变形，剪切唇窄小。端口断裂性质为腐蚀疲劳+冲击脆性断裂。
（2）腐蚀疲劳裂纹起源于作动筒外壁表面裂纹。这种表面裂纹大量存在于断裂区附近的外表面，在作动筒镀铬之前已经产生，为原始加工缺陷。
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（3）作动筒外壁表面裂纹呈网状，横向裂纹在使用中发生了腐蚀疲劳扩展，纵向裂纹基本未扩展。作动筒表面裂纹的网状形态和初始深度符合磨削裂纹的特点。
2.3飞机起落架作动筒密封圈失效分析
2.3.1试验过程与结果
（1）失效件的外观检查
分解后的起落架作动筒及活塞连杆组件如图5所示，图中A处是安装密封圈的活塞。检查作动筒内壁，发现与密封圈断裂处相对应位置的作动筒内壁沿纵向有一条宽约1.5mm的明显擦伤痕迹，与活塞运动方向一致，相应的活塞凸台上也存在严重地磨损，密封圈仍在槽内。自然平放两个密封圈，1密封圈可以在一个平面内，而2密封圈的断裂两端向同一方向翘起，翘起的角度基本相同，且断裂的两端头相互向相反方向发生严重永久性扭转变形。
图5 作动筒及活塞连杆组件
（2）材质检查
制作该密封圈的材料牌号为试5171。对两个断裂密封胶圈和另一炉批制作的新密封圈进行材质分析，结果证实两个断裂密封圈的材料均属于丁腈与丁苯并用橡胶，符合技术条件要求。
对两个断裂密封圈和新密封圈进行硬度检查，硬度符合标准要求。 抽查2005年以来34批密封圈的报告，安GB/T1960—92进行体积变化试验，密封圈体积变化在0.8%～4.0%之间的有16个批次；在4.6%～6.2%之间的有16个批次；7.5%～8.3%之间的有2个批次，GJB250A—96规定的体积变化为0～10%。可见，工艺间的控制试验结果符合技术条件要求。
（3）溶胀后的物理特性试验
根据图纸要求，将密封圈装入活塞前必须进行耐油试验，而耐介质为YH-10
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液压油。室温下浸泡五天，为了观察该橡胶密封圈耐油后的尺寸和重量变化，选取生产线上的密封圈三个（第一组），新制造的密封圈九个（第二组）,按照图纸要求进行耐油试验，其结果见表1和表2.
表1 第一组密封圈溶胀后的物理特性试验
Time/h Inside diameter/mm Weight/g 9.016 8.967 8.957 8.936
表2 第二组密封圈溶胀后的物理特性试验结果
Time/h Inside diameter/mm Weight/g Diameter/mm 8.878 4.93 8.855 4.93 8.852 4.94 8.850 4.94 8.852 4.95 8.840 4.95 8.834 4.96 8.836 4.99 0 24 48 72 96 120 144 168 8.917 8.902 8.907 8.907 0 24 48 72 96 120 144 168 113.00 114.00 114.91 115.02 115.09 114.69 113.98 113.98 113.68 113.65 113.66 113.64 113.67 113.69 113.68 113.76 表1中的数据是三个试样的算术平均值。从表中可以看出，随着浸泡时间的延长，密封圈的内径尺寸逐渐变大，96h达到最大，然后又逐渐缩小；其重量随着浸泡时间的延长减轻。
表2中的数据是九个试样的算术平均值。从表中可以看出，随着浸泡时间的延长，密封圈的尺寸略有增加；其重量随着浸泡时间的延长减轻，但减轻的幅度比第一组试样要小；其直径随着浸泡时间的延长略有增加。
在条件相同的情况下，分别对第二组密封圈中未经过耐油试验和经过264h耐油试验的密封圈进行拉断试验，未经耐油试验时的拉伸破断力为387N，经过264h耐油试验后的拉伸破断力为347N，破断力下降10.3%。
2.3.2分析与讨论
根据图3分析起落架作动筒的结构，活塞杆的一端与活塞相连，而另一端通过一个球面轴承与施加力系统连接，当活塞在作动筒内运动时，由于球面轴承的自调节作用，即使装配时有一些偏差，也不可能在刚装配投入使用就使活塞的外沿与作动筒内壁在运动中夹掉密封圈的外层橡胶。另外，查图纸发现，活塞的直径与作动筒内径仅相差约0.06mm，若密封圈的橡胶能进入这么小的间隙，在活塞的运动中必然会剪断所进入的橡胶。
几个密封圈均符合标准要求；其化学成分分析结果符合技术文件的规定；
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