发布时间 : 星期二 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
环螺栓断裂，断口形状与故障件类似，耳环螺栓有永久塑性变形。
该试验验证分析说明了前边的分析是正确的。
2.1.2 耳环螺栓强度校核
（1）静强度分析
如图2为某型飞机起落架的耳环螺栓，其液压系统压力为21MPa，收上状态作动筒的活塞面积为790mm2放下状态作动筒的活塞面积为1017.88mm2，故收放作动筒在液压压力作用下能发出的使用载荷为：
图2 耳环螺栓结构图
收上状态 Pshou?21?790.9?16609N 放下状态 Pfang?21?1017.88?21375N 静强度校核安全系数f取1.5 a)螺栓本体强度校核 拉应力 ??1.5Pshou2??5.1881.5Pfang?294.6MPa
压应力 ??b)螺纹强度校核 螺纹剪切 ????5.1882?379.2MPa
1.5?213750.875???4.5?10.375?250MPa
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弯曲 ?wq?挤压 ?c)耳孔强度校核 挤压 ?边距剪切 ?jyjy2.55?1.5?2.375??10.375?3?1.51.4?1.5?21375?557MPa
???10.375?3?1.51.5?21375?306MPa
jq?445MPa
8?91.5?1660921375??198MPa
2?6.3?10?耳环螺栓的材料为30CrMnSiA ,?b?1175MPa,从上边的计算可以看出，各个应力的计算结果不大，其合成应力远小于极限强度，故强度可满足要求。
2.1.3 特殊情况受力分析
计算表明：在正常使用情况下，耳环螺栓是不会发生断裂的。通过分析，下面特殊情况下有可能引起耳环螺栓断裂。
叉形螺栓转动产生摩擦力，从而对耳环螺栓产生附加弯矩。叉形螺栓转动为滑动摩擦。钢与钢的滑动摩擦系数：正常润滑为0.04，轻微润滑为0.09，干燥表面为0.18至0.5。
收放作动筒载荷取放下状态使用载荷P=21375N,叉形螺栓转动光杆部分直径为20mm。
p?Pcos10??21375cos10?21050N
P?47.5?p?''''?23?50
P?29996N''
叉形螺栓转动摩擦引起的力矩为
M???p?20
''传至耳环螺栓分解成弯矩和扭矩：
MW?Mcos10?
Mm?Msin10?
可以计算出耳环螺栓螺纹处截面系数为J?375mm
4Ww?J/5.188?72.3mm3
2Wn?144mm3
2F???5.188?2?3?1.69?74.4mm
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则耳环螺栓螺纹处截面应力水平为
??MwWwMnWn?PF
??
??3?22?he? 根据上述公式，可以求得当摩擦系数μ取干燥表面最小值0.18时，
?he?1205MPa；当摩擦系数μ取正常润滑值0.04时，?he?63.6MPa；当摩擦
系数μ取轻微润滑值0.09时，?he?462MPa。
从三种摩擦系数的应力计算可看出：当叉形螺栓为正常润滑、转动灵活情况时，叉形螺栓转动摩擦力对耳环螺栓产生的应力为63.6MPa，远低于材料强度极限?b?1175MPa；当叉形螺栓转动为轻微润滑时，耳环螺栓应力为
462MPa，没有超过材料?b值，但由于应力水平很高，会在应力集中严重的
螺纹根部产生疲劳裂纹；当叉形螺栓转动面缺少润滑油（干燥表面）、转动不灵活，即使摩擦系数取最低值0.18（最高值为0.5），耳环螺栓的应力为
1205MPa，超过材料?b值1175MPa，耳环螺栓断裂。
2.1.4 结论
通过以上分析，证明了该飞机收放作动筒的耳环螺栓从设计上来看，是没有问题的，造成耳环螺栓弯曲断裂的主要原因是：当叉形螺栓转动面润滑不好，转动不灵活时，在收放作动筒处于放下状态时，耳环螺栓承受附加弯矩，产生很大的应力导致破坏。
2.2飞机起落架收放作动筒断裂分析
2.2.1试验过程与分析
（1）断口分析 ①宏观观察
作动筒的直径约为57mm，壁厚约为5.0mm。端口垂直于作动筒轴线，无明显变形。断口有一棕褐色弧形断裂区，这弧形断裂区由外表面起始，平坦细腻，面积不大，约占整个断口面积的5%，但穿透了作动筒壁厚，为断口的主裂纹源区。在主裂纹源弧形扩展区两侧，还可见到很多次生裂纹源—由外
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表面起始并扩展的细小弧形断裂区。断口在主、次裂纹源以外的外壁一侧和整个内壁一侧各有一斜断口（既剪切断裂区），斜口区宽度约为厚度的20%，其余断面为平断口区。平断口区具有人字纹花样的快速断裂特征，人字纹的顶尖指向棕褐色主裂纹源弧形扩展区。在作动筒主裂纹源区附近的外壁表面上，存在大量肉眼可见的表面裂纹。
②微观观察 1.体视显微镜观察
体视显微镜下观察，作动筒断口主裂纹源弧形扩展区的形貌特征可见。主裂纹源弧形扩展区中有一台阶，表明有两个主裂纹源，弧形扩展区内有数条疲劳弧线，可以确定裂纹是以疲劳形式扩展的。裂纹源区的附近外表侧有一带状断口区域，裂纹扩展棱线起始于断口带状区内侧，整个疲劳源均具有线状源的特点。主疲劳源两侧有多个起始于外表面的次生裂纹源，这些次生断裂也起源于断口带状区内侧，扩展区平坦细腻。主裂纹源表层的带状区域宽度较大，约为0.4mm，次生裂纹源的带状区域宽度约为0.12mm。
对作动筒外壁的表面裂纹进行观察。在断口主源区的附近的外壁表面上，有很多与断口平行的表面裂纹，裂纹最长近30mm。平行裂纹附近有很多网状分布的裂纹，只是横向裂纹比较轴向裂纹长，更加明显。作动筒其他区域的表面裂纹中选取较长的一条打开，其断口形貌示于图3，可见3个深浅不一的棕褐色区域，一部分基本保持带状形貌，尚未扩展，其余部分裂纹已有了明显的扩展，形成深浅不同的两个弧形扩展区。
图3 外壁与断口平行表面裂纹打开后的断口形貌
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