某型飞机起落架液压收放装置泄漏分析及改进措施.pdf

Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 0 1 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 8 - 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 2 5 某型飞机起落架液压收放装置泄漏分析及改进措施 张 威 ，廖 平 ，袁 理 ，冯 广 1 ． 中南大学机电工程学院， 湖南 长沙 4 1 0 0 8 3 ；2 ． 中航飞机起落架有限公司， 湖南 长沙 4 1 0 2 0 0 摘要 该文介绍了一种飞机起落架液压收放装置的基本原理和出现的故障 ， 并对故障进行了分析研究 ， 提出了改进设计方案， 对其 易出故障部位进行了优化设计， 为现代飞机收放作动筒同类故障提供了解决方向。 关键词 起落架 ； 收放装置 ； 泄漏 ； 密封 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 1 0 0 7 7 0 3 Ai r c r a f t La nd i n g Ge a r Re t r a c t i o n a n d Ex t e ns i o n De vi c e Le a ka g e An a l y s i s a n d I mp r o ve me n t s Z HANG Wei ， LI AO Pi n g ，YUAN Li 2 ，FENG Guan g 1 ． Co l l e a g e o f Me c h a n i c a l El e c t ric a l E n g i n e e rin g Ce n t r a l S o u t h Un i v e r c i t y， Ch a n g s h a 4 1 0 0 8 3 ， Ch i n a ； 2 ． L a n d i n g Ge a r A d v anc e d Ma n u f a c t u r i n g C o r p ， C h a n g s h a 4 1 0 2 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e b a s i c p r i n c i pl e o f s o me a i r c r a f t l a n d i n g g e a r h y d r a u l i c e x t e n s i o n an d r e tra c t i o n d e v i c e ， an d me n t i o n s the f a i l u r e o f the d e v i c e ． Th r o u g h a n a l y z i n g the f a i l ure r e a s o n s ， the i mp r o v e d p r o p o s a l wa s p u t f o r ward ， an d the f a l l i b l e p o s i t i o n s o f the d e - v i c e we r e o p t i mi z e d ． I t p r o v i d e s t h e s o l u t i o n for the s i mi l ar f a i l u r e o f the a i r c r a f t a c t u a t o r s ． Ke y wo r d s l a n d i n g g e ar； e x t e n s i o n a n d r e t r a c t i o n d e v i c e ； l e a k a g e ； s e a l O 前言 飞机在整个起飞、 着陆剖面内的交变载荷下 ， 飞机 起落架液压收放装置是用于飞机起飞离地后， 将起落 架及起落架舱门收起并上锁 ， 而在飞机着陆前， 控制起 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 - 2 3 作者简介 张威 1 9 8 o 一 ， 男 ， 四川三台人 ， 高级工程师， 学士， 主要从事 飞机起落架系统设计。 落架放下并上锁的关键驱动部件。 通常， 飞机起落架收放装置包含舱门收放作动筒、 起落架收放作动筒， 若其出现故障， 将影响飞机能否安 全着陆， 甚至给飞机造成灾难性事故。因此， 起落架液 压收放装置好坏对起落架系统能否顺利完成其预定功 能至关重要。本文以某型飞机起落架液压系统舱门收 放作动筒出现泄漏故障为例 ， 分析研究其渗漏产生原 因， 并对其进行改进性设计。 马达的排量设置在 2 0 0 m L ／ r ， 转速设置在 1 5 0 0 r ／ m i n ， 负 载压力按 5 M P a 递增。从实测的电流数可见 ， 马达投入 后节省的功率不是呈线性的， 负载功率比较小时能量 回收率也 比较低 ； 当负载功率达到电机额定功率 的 7 5 ％时 ， 回收率可达到4 0 ％； 当负载功率超过电机额定 功率的8 0 ％时 ， 回收率可达到4 0 ％以上。这种现象主 要是由电机的负载特性所决定的。 2 提高功率回收率 ， 可适当增加变量马达的排 量。上表中马达的排量与泵排量的比值是 O ． 8 ， 如果被 试泵的容积效率较高， 可将比值设定到0 ． 8 5 0 ． 9 之间， 这样功率回收率可接近5 0 ％。 3 合理确定主驱动电机功率。普通液压泵试验 台的主驱动电机的功率是由被试泵所能产生和达到的 功率所决定的。例如对于2 5 0 m L ／ r 排量的泵在最高压 力4 0 MP a 、 最大转速 1 8 0 0 r ／ m i n 条件下试验， 其液压功率 就 达 到 3 0 0 k W， 那 那 么 就应 该 选 3 5 0 k W 的 电机 来驱 动。如果我们采用功率回收马达， 选择2 8 0 k W的电机， 驱动功率绰绰有余 ， 而且完全可以对大一个排量规格 如3 5 5 m L ／ r 的泵进行试验， 所以采用功率 回收方案 后， 能扩大试验台的使用范围。 4 溢流损失的减少延长了试验台本身的使用寿 命。不采用功率回收时， 被试验泵输出流量通过加载 溢流阀要全部溢流掉； 采用功率回收后， 溢流量是原来 的1 0 ％一 一 2 0 ％， 溢流损失的减少， 为防止油液老化、 延长 试验台本身的使用寿命 、 减小冷却功率都能起到明显 的作 用。 参考文献 [ 1 ]1 那成烈． ’油泵、 油马达功率回收原理与参数计算[ J 】 ． 液压技术 通讯 ， 1 9 7 7 ， 1 ． [ 2 ] J B ／ T 7 0 4 3 2 0 0 6 ， 液压轴向柱塞泵[ s 】 ． [ 3 ] J B ／ T 7 9 3 6 8 7 ， 液压泵、 马达空载排量测定方法[ s ] ． 77 液 压 气 动 与 密 封 ／20 1 5年 第 1 1 期 1 工作原理 舱 门收放系统主要 由收放电磁 阀、 单 向节流 阀、 舱 门收放作动筒以及旁通阀组成， 如图1 所示。系统高压 油 通过 电磁 阀进入舱 门收放作 动筒 内 ， 驱动舱 门收起 或放下， 同时单向节流阀通过小孔回油节流调节作动 筒运动速度 ， 旁通阀为收放电磁阀出现故障系统无法 回油情况下 ， 启动旁通阀使回油路畅通 ， 以保障起落架 应急系统的实现 。 单向节流阅 F 一 ⋯’’ 一一 厂 亡 n 舱门 收 放 作 动 筒 _ [ 二二] l l 图1舱门收放系统原理图 2 故障现象与分析 2 ． 1故障现象 该产品交付出厂后， 在进行收放试验时出现漏油 现象， 泄漏发生在盖和缸筒配合区域。产品漏油部位 结构简图如图2 所示。 盖 调整垫片 缸筒 漏油部位 图 2 舱 门收放作动筒漏油部位 结构简 图 2 ． 2故障分析 根据故障部位 ， 对其进行了分解检查， 发现盖与缸 筒密封部位密封圈存在切伤现象， 经过检查， 厂内密封 试验合格， 为验证其检测是否真实， 按故障状态对作动 筒进行了恢复， 并按H B 6 0 9 0 密封试验条款进行了密封 试验， 无漏油现象。 该故障大多数 情况下在装机 工作一定 时间后才 会出现， 若切掉的密封材料掉人作动筒内部而不被发 现， 根据舱门收放系统原理可知， 舱门作动筒回油通过 小孔节流实现， 若切伤密封件堵塞节流孔， 舱门作动筒 7 8 将无法实现舱门的正常打开或关闭。甚至掉落的部分 随液压系统高压液压油流动 ， 进入其它液压系统 内部 ， 污染 起落 架液 压 系统 、 影 响其 它液压 系统 的正常 工 作。给飞机安全起飞、 着陆等造成非常严重的影响。 然而 ， 密封圈损坏情况下 ， 舱 门作动筒密封试验在 厂 内验收试验合格而到外场出现漏油现象 。为了找寻 其故障出现的根本原因， 对作动筒进行了分析研究， 盖 与缸筒之间调整垫片 图2 ， 即使密封圈损坏， 而调整 垫片、 盖与缸筒形成 了一种端 面密封 ， 油液仅能很缓慢 的渗漏进盖与缸筒之问， 而盖和缸筒之间存在一定的 储油空间， 因此， 按H B 6 0 9 0 所作的3 m i n 密封试验无法 不足以渗漏到外部， 其次， 为提供产品环境适应性能力 该作动筒在螺纹连接外端部涂抹了螺纹密封胶并对其 进行了喷漆防护， 当作动筒长期储存 作动筒无高压 时， 螺纹端面密封胶对漏到螺纹部位油液进行了密封 使其在储存状态无漏油现象， 当对舱门作动筒提供高 压进行收放时， 渗漏高压油压力迅速提升， 从而挤坏螺 纹端面密封胶出现漏油现象。 通过相关试验验证 ， 验证结果证实了调整垫片是 造成舱门收放作动筒在厂内验收试验合格而到外场才 出现漏油 的关键因素。 装配时 ， 该处密封圈采用水平安装方式 ， 该密封圈 直径较大， 刚度较差， 胶圈存在径向变形 ， 另外 ， 该结构 螺纹与密封部位设计不协调， 使密封圈在进人缸筒时 为旋转进入 ， 进一步加大了切伤胶圈的可能性 ， 见图3 。 图3盖与缸简装配时密封圈装入位置简图 3 改进措施与试验验证 3 ． 1 改进措施 1 测试性改进 作动筒调整垫片的改进。为确保产品胶圈被切伤 后， 在验收试验时能可靠的测试出产品的密封性能， 对 调整垫圈进行 了开槽处理 ， 避免形成端面密封 。如图4 所示 。 2 装配方法 的改进 。 为了降低密封圈变形造成产品切伤 ， 改进了装配 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 I ． 2 0 1 5 方法， 由原来的水平装配方式 ， 改为竖直装配方式， 减 少重力对胶圈装配的影 响。 图 4 调整 垫圈改进简图 3 密封部位优化设计 将盖与缸筒配合部位进行了优化设计 ， 将盖上密 封圈进人缸筒后 ， 盖上螺纹才与缸筒旋合， 即缸筒上尺 寸A 大于盖上尺寸B ， 避免密封圈旋转进人缸筒造成切 伤 ， 如图5 所示。 盖 调整热片 缸筒 漏油部位 图 5 密 封部 位结构优化简 图 4 试验方法改进 为充分验证产品密封性能 ， 主要对其验收试验进 行了以下更改 适当延长了密封试验时间； 验收试验在 未涂螺纹密封胶前进行。 3 ． 2 试验验证 通过上述改进措施 ， 进行了多次试验 ， 在密封圈切 伤情况下 ， 能很好的验证产品是否漏油 ， 被切密封圈部 分掉人作动筒内部 ， 很容易通过密封试验检查出来， 避 免其对整个飞机液压系统造成重大隐性影响。但密封 产 品切伤部位不在密封面上时 ， 验 收试验很难完全检 测 ， 若切掉密封块进入液压系统内部， 由于飞机液压系 统有很多节流调速阀， 很易被堵塞影响系统正常工作 ， 因此， 作动筒结构尽量设计成即使密封圈被切伤， 切掉 部分也不能掉人作动筒内部。 4 结论 本文以某型飞机起落架舱门收放作动筒漏油故障 为例， 从结构设计、 装配方法以及试验等方面进行了分 析研究 ， 为避免产品出现漏油故障， 起落架收放液压系 统作动筒研制主要应注意以下几方面内容 ①选择截 面直径较大的密封圈， 以提高密封圈自身刚度； ②避免 密封圈旋转进入缸筒密封部位， 提高密封圈被切伤的 可能性； ③密封结构应设计成即使密封圈切伤也让其 掉落外部， 以免影响整个液压系统， 如图5 中密封结构， 由Ⅱ型密封改为 I 型密封 ， 使其在装入过程切伤脱落 密封材料尽量掉落在产品外部 ； ④避免非密封部位的 密封设计 ， 造成试验无法准确测试真正密封部位； ⑤适 当增加试验时间。 参考文献 【 1 】 飞机设计手册 总编委会． 飞机设计手册 1 2 [ M ] ． 北京 航空 工业出版社 ， 1 9 9 8 ． 【 2 】 飞机设计手册 总编委会． 飞机设计手册 1 4 [ M ] ． 北京 航空 工业出版社 ， 1 9 9 8 ． [ 3 】 闻邦椿． 机械设计手册【 M ] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 0 ． 『 4 ] 黎启柏．液压元件手册[ M】 ． 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 5 】 雷天觉． 新编液压工程手册[ M 】 ． 北京 北京理工大学出版社， 1 9 9 8 ． 【 6 】 熊四昌， 陈 沙， 等． 基于模糊 P I D 控制的气体泄漏检测系统 的容积补偿机电工程[ J ] ． 机电工程， 2 0 1 2 ， 1 2 ． 液压气动与密封 杂志社广告征订 液压气动与密封 杂志是中国液压气动密封件工业协会精心培育的协会会刊， 始终致力于将其打造成行业内最权威的核 心平面媒介 ， 是世界第二 、 亚洲最大的P T C A S I A展会 的唯一指定宣传媒体 ， 杂志的“ 企业之声” 栏目及时报道行业的最新动态 和资讯， 助推液压 、 液力 、 气动和密封行业的旗舰企业， 因此是厂商宣传和刊登广告的最理想场所。 发行领域为国内外液压、 液力、 气动和密封产品配套的各行业的主机企业 ， 如工程机械、 矿山机械、 石油机械 、 汽车、 农业机 械、 塑胶机械 、 冶金机械、 机床行业等 ； 本行业从事生产制造、 商贸的企业 ； 科研院所、 大专院校等。 发行渠道为邮局订阅发行； 行业主管部门、 行业企业经理、 销售经理、 行业专家跟踪发行； 各行业主机企业定向跟踪发行 ； 行业展会、 主机行业展会现场发行 ； 广告客户、 上下游用户定向发行 ； 国外相关展会现场发行。 增值服务有网站与期刊互动 广告同时发布在协会网站； 展会和期刊互动 结合协会在国内、 国外展会、 协会行业会议等优 势， 扩大发行规模， 吸引广大受众； 广告与论文、 软文互动 广告宣传与访谈、 采访、 技术文章融为一体 ， 全方位打造企业形象。 联系人 郝巧艳、 黎平 电话／ 传真 0 1 0 6 8 5 9 5 1 9 0 E - 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