飞机起落架收放作动筒的常见故障及其排除

【摘要】

起落架是飞机的重要部件，在起落架的结构中作动筒起到至关重要的作用。在现代飞机起落架系统的各个工作部件中，收放机构在使用中发生失效的概率较高，为此，本文通过某飞机起落架收放作动筒的实际故障分析，来对收放作动筒的常见故障及其排除进行分析说明。

关键词：飞机 起落架 收放作动筒故障 收放作动筒故障排除

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目 录

1作动筒的功用及特点 ................................................... 2 1.1 作动筒的功用 ..............................................................................................................................................2 1.2 作动筒的特点 ..............................................................................................................................................2 2收放作动筒的几个典型故障分析 ........................................... 3 2.1收放作动筒耳环螺栓断裂故障分析 .......................................................................................................3 2.1.1 断口理化分析及故障件检查...........................................................................................................3 2.1.2 耳环螺栓强度校核 ............................................................................................................................4 2.1.3 特殊情况受力分析 ............................................................................................................................5 2.1.4 结论 .......................................................................................................................................................6 2.2飞机起落架收放作动筒断裂分析 ...........................................................................................................6 2.2.1试验过程与分析 ..................................................................................................................................6 2.2.2分析 ........................................................................................................................................................9 2.2.3结论 ........................................................................................................................................................9 2.3飞机起落架作动筒密封圈失效分析 .....................................................................................................10 2.3.1试验过程与结果 ................................................................................................................................10 2.3.2分析与讨论......................................................................................................................................... 11 2.3.3结论 ......................................................................................................................................................13 3 作动筒的修理（以带锁作动筒为例） ...................................... 14 3.1作动筒常遇故障及原因分析 ..................................................................................................................14 3.2作动筒的分解 .............................................................................................................................................14 3.3作动筒检查和修理 ....................................................................................................................................15 3.4作动筒装配 .................................................................................................................................................16 3.5作动筒试验 .................................................................................................................................................16 4作动筒其它常见故障排除方法............................................ 19 结 束 语 ............................................................ 21 谢 辞 .............................................................. 22 文 献 .............................................................. 23

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1作动筒的功用及特点

1.1 作动筒的功用

作动筒是将输入的液压能转变为机械能的能量转换装置，是液压系统的执行元件，对外作功和转换能量。在起落架收放中，它通过液压油的液压能转化为机械能使起落架灵活收放。图1为某飞机的作动筒示意图。

图1 某飞机作动筒连接示意图

1.2 作动筒的特点

（1）作动筒可以很方便地获得直线往复运动，或具有某种规律地往复摆动 。

（2）可以很方便地获得很大的推力，克服外部负载。

（3）结构简单，工作可靠。与其他元件配合可以方便地获得各种速度。 （4）由于橡胶密封元件的出现，改善了作动筒的加工工艺，使其易制造，提高了劳动生产效率。

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2收放作动筒的几个典型故障分析

收放作动筒的主要故障有收放作动筒耳环螺栓断裂﹑收放作动筒的断裂﹑收放作动筒密封圈失效﹑爬行﹑冲击﹑外泄漏等。现在就某飞机收放作动筒耳环螺栓的断裂﹑收放作动筒的断裂及收放作动筒密封圈失效来进行分析。

2.1收放作动筒耳环螺栓断裂故障分析

2.1.1 断口理化分析及故障件检查

（1）断口理化分析

如果收放作动筒耳环螺栓发生断裂，一般情况下需要对耳环螺栓故障件进行硬度检查、化学成分分析、金相组织检查。以此来证明断口不是由于材料本身的问题所造成。某飞机收放作动筒的耳环螺栓发生断裂后，从分析结果来看，就说明该耳环螺栓故障件不是由材料及零件设计原因造成。

其次，对其宏观和微观断口进行综合分析。某飞机收放作动筒的耳环螺栓断口起始于耳环第七个螺纹处，起始处明显存在疲劳条带，且疲劳裂纹起始于螺纹根部和止动槽的相交点，长度为螺纹的四分之一圆周，既裂纹长度为??10.103/4?7.9mm，深度为0.2mm。检查其宏观变形特征，发现耳环螺栓存在明显的塑性变形，说明耳环螺栓是在很大的弯曲载荷作用下，由于弯曲应力超过材料的强度而发生断裂。

（2）收放作动筒故障的试验验证分析

对发生耳环螺栓断裂的收放作动筒进行了必要的检查和力学试验，结果如下：

①收放作动筒外观无碰伤，活塞杆前端螺母未冲点保险（出厂状态均冲点保险，未冲点保险属使用方拆动）；

②按技术要求用1942N压力检查上锁的牢固性，均能满足要求，分解前端螺母，将套筒从外筒内移出，作动筒在全伸展状态下，上锁情况良好；

③将作动筒进行分解，分解过程中无卡滞现象，所有的零件外观均无擦伤，外筒内腔完好；

④对作动筒重新装配复原，换上外场普查裂纹较严重的耳环螺栓，作动筒全伸展上锁后，在压力机上方施加轴向载荷，当加载到5.4吨载荷时，耳

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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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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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工序间样品的体积变化试验虽然结果比较分散，但符合标准要求，证明原材料符合技术要求。

该密封圈的用材属硫化丁腈橡胶，硫化橡胶是一种弹性显著的高弹性材料，能在外力的作用下改变自己的尺寸，发生很大的可逆变形。橡胶的这一性能使其成为显著的密封结构材料之一。在液体密封机理中，其特殊作用是液体对固体产生的湿润过程。对任何密封机构，都可以看成是彼此贴合的两个“固体”。如果被密封液体对两接触面润湿良好，则它们之间会形成一层很薄的液膜，起一种胶粘层的作用。通常，O型密封圈是在直径上按一定的过盈量Δ装入槽内工作，对于动密封结构，一般取过盈量Δ在10%≦ε≦25%之间，若超过这一范围，轻者密封圈的使用寿命减少，严重时就会导致密封圈早期失效。因为，随着密封圈对活塞筒内壁的压力上升，当超过10?106Pa时，摩擦条件便会接近半干，甚至全干摩擦状态。此时，与接触面微观不平度平均高度具有直接关系的因变形引起的摩擦力会迅猛增大。根据失效的2密封圈变性特征，断裂两端向同一方向翘起，翘起的角度基本相同，并且相互向相反方向发生严重永久性扭转变形。说明在其失效的初期，曾因密封圈的某一部分与活塞筒内壁间的摩擦力显著增加，从而发生过干摩擦现象，致使该部分密封圈的分模线或其附近首先出现微裂纹。随着微裂纹的进一步扩展，密封圈碎片上可以看到明显的疲劳条带，证明这些碎片是经过多次反复载荷而脱落的。脱落的一部分密封圈碎片进入液压油箱内，另一部分很可能落在1密封圈上，进而制约1密封圈的自由运动，使该部分的摩擦阻力上升，在多次往复运动中破坏了表面的完整性，形成微裂纹，并使表面橡胶因疲劳而脱落。

两个密封圈的破坏位置基本相同，在1密封圈表面的橡胶脱落以后，由于密封圈其它地方的弹力作用，活塞杆向密封圈橡胶脱落一边偏离，进一步加剧两个密封圈破坏，当达到一定量时，两个密封圈都发生断裂，两个油箱体间出现了串油现象，起落架的作动筒失效，活塞外沿与作动筒内壁直接摩擦。

通过以上分析，2密封圈是首先失效件。在密封圈几何尺寸和工作环境相同情况下，2密封圈先失效，说明其物理性能发生了变化。根据有关资料介绍，在丁腈橡胶密封圈的耐油试验中，随着时间的延长，其内径由小变大，然后由大变小，主要原因是橡胶由一种部分交联的三维网状结构的大分子构成，在橡胶制品（如橡胶密封圈）加工过程中还加入了其它配合剂，如硫化剂、硫化促进剂、软化剂、防老剂和填充剂等。当橡胶浸泡在介质中，特别是在比较高的温度下，橡胶分子的链段运动加快，使这些低分子的介质渐渐渗入到橡胶的网状结构，加快了网状结构的胀大，但由于橡胶分子间化学键的作用，仅发生高弹性形变，这种变形产生的应力又阻止了介质分子的继续进入。当介质的渗透

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压力与高弹变形产生的应力达到平衡时，橡胶不再胀大，也就是说它仅仅发生了有限溶胀。随着橡胶本身的分子结构、分子量的大小、极性、链的柔顺型、结晶度、对称性、支链程度与交联密度的不同，在不同介质中的溶胀程度也不同。溶胀后，期内径尺寸就会发生变化。另外，在橡胶被介质溶胀的过程中，还伴随着一些低分子的有机配合剂，尤其是防老剂、软化剂的提取，致使力学性能降低。从表1和表2中密封圈的重量变化可以看出，随着耐油时间的延长其重量逐渐减轻，说明在溶剂渗入的同时，密封圈中的添加剂被析出，耐油后的拉力下降。

作动筒的内壁与活塞的外径尺寸最大相差约0.06mm，若密封圈在装入活塞后发生溶胀，由于其空间的限制，密封圈对作动筒内壁的压力就会增加，二者之间的摩擦力增加，密封圈上的摩擦部位发生偏转。当压力达到一定程度时，发生干摩擦现象，在密封圈的分模线或其附近的拉应力最大，会成为密封圈多次反复移动时发生局部破损的根源，再加上溶胀后密封圈的抗拉力下降，表面产生疲劳微裂纹，在以后的使用中，密封圈表面的微裂纹扩展，使密封圈因表面橡胶掉碎块而断裂失效。

2.3.3结论

（1）2密封圈首先发生断裂，1密封圈是受到2密封圈的碎片影响后才发生断裂的；

（2）2密封圈的主要失效形式是扭转后的磨损疲劳，1密封圈主要是磨损和少量的疲劳；

（3）密封圈经过油浸泡后的过量溶胀是导致失效的根本原因。

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3 作动筒的修理（以带锁作动筒为例）

3.1作动筒常遇故障及原因分析

使用中，作动筒的主要故障有：活塞杆运动过于迟缓速度不均匀或有间断现象；钢珠锁和卡环销开锁，上锁不灵活，使开、上锁压力超过规定，上锁不牢靠，甚至不能上锁。

（1）活动杆运动迟缓

活动杆运动迟缓的原因，一是作动筒的密封装置损坏漏油，使进入作动筒推动活塞运动的油液量减小。如活塞上的胶圈损坏，工作腔的高压油液会泄漏到非工作腔去，使工作压力减小，反压力增大，活塞杆运动迟缓。二是外筒内壁、锥形活塞和活塞锈蚀，或活动迟缓。如果外筒内壁局部划伤或作动筒局部摩擦力增大，则会使活塞杆运动速度不均匀或有间断现象；如果装配不当，也会引起活塞杆运动迟缓。

（2）开锁、上锁不灵活

钢珠锁开锁、上锁不灵活，主要是由于作动筒密封不良或活塞摩擦力过大，还可能由于钢珠在钢珠孔运动不灵活，或锥形活塞等零件运动不灵活，甚至不能上锁。

（3）上锁不牢靠

钢珠锁上锁不牢靠，一般的原因是：钢珠孔和锁槽磨损、撞伤，使钢珠锁的活动间隙过大。因为间隙过大，活塞杆受外力作用时，钢珠锁承受很大的撞击载荷，容易自动脱锁，甚至将锁顶坏。此外，钢珠锁上弹簧疲乏或固定弹簧的螺帽松动，使弹簧张力减小，也会造成上锁不牢靠。

3.2作动筒的分解

作动筒活塞杆伸出长度直接影响各传动部分的正常工作，因此，分解前应对长度等可调节部分做好标记。分为左、右的零件，更应该做好标记，不得串件。将作动筒用相应夹具固定，然后依照修理技术标准依次分解各个零件。图6为作动筒活塞杆组件装配图。

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图6 作动筒活塞杆组件装配图

3.3作动筒检查和修理

作动筒工作不良，主要是由于密封装置及外筒、活塞（或锥形活塞）的损坏。而带钢珠锁的作动筒工作不良，主要是由于钢珠、钢珠孔、锁槽（或锁圈）等受到损伤。因此，作动筒分解后应着重检查这些零件。

（1） 外筒和活塞

外筒内壁如有轻微的磨损、划伤、锈蚀时，可用细砂纸打磨抛光处理；如损伤严重则可用珩磨的方法修复。但珩磨后应保持外筒内径和最小壁厚符合规定，以保证外筒有足够的强度，其表面粗糙度值应达到Ra0.2μm。

活塞或锥形活塞表面有轻微损伤，允许用细砂纸打磨或抛光排除；如损伤严重，则可用磨削加工排除。活塞杆表面铬层划伤或局部脱落，允许用磨削加工排除，但磨削后杆的最小直径应符合规定，然后镀铬，恢复尺寸。

在对各零件进行修理时，须特别注意各零件之间的配合精度，这样才能保证作动筒装配后的性能达到要求。例如，主起落架作动筒的外筒经珩磨后，内径增大，影响到外筒锥形活塞的配合间隙。因此，必须相应加大活塞和锥形活塞的尺寸，保持它们与外筒的配合间隙在规定的范围内，以保证胶圈的密封性和使用寿命。活塞与活塞杆的不同心度不大于0.03mm，以保障活塞杆运动灵活。

（2） 钢珠锁的修理

为了保证开锁、上锁灵活，锁圈和锥形圈不允许有锈蚀、压伤。如有损伤， 应予更换。外筒内的锁槽如有超过0.1mm的压痕，允许在保证钢珠锁间隙正常的情况下，车修有压伤的侧面，但不得加深锁槽。

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在检修中，如发现钢珠锁间隙过大，可在规定钢珠直径公差范围内，选配较大的钢珠。装配钢珠时，应注意除去钢珠孔边缘及锁槽的毛刺，以保证钢珠运动灵活，而且同一活塞上各个钢珠的直径差值不得超过0.005mm，这样才能使所有钢珠受力较均匀。

3.4作动筒装配

装配作动筒前首先检查与之有关的小附件，如液压锁导管等，确保他们是修理合格品，然后依照修理技术标准要求依次装配。装配时注意，筒体内壁，活动部位和密封胶圈应涂YH-10液压油，严禁强行装配。

装配活塞杆组件时要求当螺套与锥形活塞的间距为0.5mm时，测量活塞的行程为4±0.5mm，整个做动筒装配完毕后，机械锁的活动间隙应为0.2~0.5mm,若不符合要求，可选配厚度为1~3mm的垫圈进行调整，作动筒的各转动连接处应能自由转动。

3.5作动筒试验

为了保证作动筒运动灵活，各种作动筒经检修后，装机前应按大小要求进行密封性和活塞运动摩擦力等实验。如果外筒经？行磨或焊修，装配前应单独进行强度试验。对于带锁的作动筒，还要检验钢珠锁开锁，上锁的灵活性和上锁的可靠性。下面以主起落架收放作动筒为例，说明它们的实验内容，要求和方法。

（1）密封性试验

试验目的是检查作动筒的密封情况。要求在规定的工作油压作用下，保持一定时间，各接合处不许漏油，试验压力亦不许下降。分别向“收上”，“放下”，接头加250×0.0981MPa的液压，各保持3min,各密封处不得漏油。当向“放下”接嘴加压，压力由零增加到250×0.0981MPa，，然后将压力调整至零，在加压250×0.0981MPa。循环5次，整个过程中气压接头泄漏量不 大于20cm3。分别向“收上”，“放下”管嘴加（3±0.5）×0.0981MPa的液压，将万向接头和上转轴往复转动10次（转动角度大约为45°），各密封处不得漏油。

（2）活塞运动摩擦力试验

在活塞杆上加载荷的条件下，分别从收上腔输入油压，测量活塞不上锁的情况下开始运动的最低压力值，不得超过规定。这项试验实际上是检查活塞与外筒及活塞杆与密封螺盖处的摩擦力是否超过规定。对主起落架

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作动筒，分别向接管嘴加入7×0.0981MPa的液压。同时检查活塞杆应能平稳的运动，不许有跳动、划纹或挂油现象。如果活塞杆运动有跳动现象，说明外筒、活塞与活塞杆上有毛刺或变形，须分解检查。

（3）开锁上锁灵活性试验

机械锁开锁，上锁的灵活性，也是通过开上琐时的最低压力值来判断。具体方法是：在用（20~30）×0.0981MPa的液压上锁后，向“收上”管嘴加入液压，机械锁的打开压力应不大于20×0.0981MPa；在用210×0.0981MPa的液压上锁后，机械锁的打开压力为（50±5）×0.0981MPa，重复试验3次，工作性能均应正常。对主起落架作动筒，要求开锁压力不超过20×0.0981MPa。上锁压力为（50±5）×0.0981MPa，在油压进入作动筒的收上腔进行开锁时，由于活塞油压作用的面积比较小，因此，规定开锁的压力略高于上锁的压力。

（4）钢珠锁上锁牢靠性试验

要保证机械锁上锁牢靠，应做到：第一，活塞的行程必须符合规定，使活塞杆在伸出后，卡环能准确的处于上锁的位置。第二，卡环进入锁槽后的活动间隙不得超过规定，以免在工作中卡环与锁槽的撞击力过大而脱锁。第三，卡环和锁槽必须有足够的强度。因此，在进行试验时，应分别检验活塞的行程、钢珠锁的活动间隙及外载荷作用下钢珠锁的强度。

①钢珠锁活动间隙的测量

机械锁活动间隙用百分表进行测量，方法是：待活塞杆伸出并上锁后，把百分表固定在活塞杆上，使百分表测量杆顶在外筒固定螺帽端面，并保持一定的压紧值。然后，沿活塞杆轴向加1000～1500kgf外力（P），先推入再拉出活塞杆，通过百分表测出活塞杆这一活动范围的数值就是机械锁的活动间隙。主起落架作动筒的该间隙应为0.2～0.5mm。

为了保证间隙测量准确，加入活塞杆的轴向力（P）应符合规定。为此，待作动筒活塞杆放下并上锁后，应卸开膨胀阀的进油接头。因为活塞杆受外力作用后，放下腔的油压要升高，这样，油压作用力会抵消一部分外力（P），从而影响测量的准确性。钢珠锁的活动间隙过大，可能是由于钢珠、钢珠孔和锁槽（或锁圈）配合不当，须分解检查。

②活塞行程的测量

向作动筒内输入一定的油压进行收放，分别测量出活塞杆收入时的外露长度和伸出时的外露长度。活塞的行程应等于活塞杆伸出时的外露长度减去收入时的外露长度和机械锁的实际间隙。对于主起落架作动筒，该行程应为435±0.2mm。

③钢珠锁的强度试验

当作动筒活塞伸出并上锁后，沿活塞杆轴线加7000kgf的推力，保持1min，

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机械锁不得开锁。由于试验机械锁的强度后还应检验液压锁上锁的牢靠性。试验的方法是：将活塞杆往复运动，使作动筒充满油液，打开机械锁，往活塞杆上沿收上方向施加7000kgf的推力，保持1min，活塞杆不得回缩。活塞杆压缩量过大，通常是由于液压锁不密封，放下腔的油液泄漏所致。

④冷气应急上锁和密封性试验

以上各项都是用油压试验的。为了判断用冷气应急放起落架或襟翼时作动筒的密封性和上锁情况，往往规定还用气压进行试验。从应急放起落架的冷气接头加入（20~30）×0.0981MPa的气压，机械锁应能上锁。当压力升高到50×0.0981MPa时，保持3min，检查作动筒放下部分个接合处和液压放下来油接头处均不应漏气。试验后放出作动筒中的气压。

（5）外筒的强度试验

外筒经珩磨或焊修后，应单独进行强度试验。要求在1.5倍的工作油压下，外筒各处不允许变形或漏油。

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4作动筒其它常见故障排除方法

故障现象 产生原因 1、外界空气进入内 2、密封压得太紧 3、活塞与活塞杆同轴，爬行 油塞杆不直 4、筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀 5、安装位置有偏差 6、双活塞杆两端螺母拧得太紧 1、用间隙密封的活塞，与缸体间隙过大，节流阀失去作用 2、端头缓冲的单向阀失灵，不起作用 3、换向阀的节流阻尼未调好 4、作动筒走完全行程停冲击 止时的冲击，是作动筒的缓冲不好 5、阀的选择不合适 6、回路不良 7、活塞杆有伤痕 1、 活塞杆表面损伤或密封圈损坏，造成杆处密封不严 2、 管接头密封不严 外泄漏 3、 筒顶处密封不良 4、 完整螺钉不良 5、 放气孔处的密封不好 1、 活塞杆有挠曲现象 内部泄露 2、 偏载引起的密封件磨损

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排除方法 1、设排气装置或开动系统强气 2、调整密封，但不得泄露 3、校正或更换，使同轴度小于0.04mm 4、适当修理，严重者重新磨缸内孔，按要求重配活塞 5、校正 6、调整 1、更换活塞，使间隙达到规定要求，检查节流阀 2、修正、研配单向阀与阀座或更换 3、调整阀的节流阻尼 4、检查使用条件，采用冲击小的阀 5、调整作动筒的缓冲装置 6、研究防止冲击回路问题；采用换向阀和调速阀来防止换向时的冲击；对采用变量原来防止冲击的方法进行调查 7、检查防尘圈的情况，调查污物混入的可能情况 1、 检查并修复活塞杆和密封圈 2、 检修密封圈及接触面 3、 检查并修整 4、 检查完装螺钉的松动情况 5、 取下检查后，密封好 1、 检查活塞杆受横向力的状况和咬死等情况 2、 检查密封件、活塞杆、活塞的变形，磨损及断裂等 西安航空职业技术学院 毕业设计论文

3、 由于污染引起密封件筒体的伤痕，咬坏 4、 对速度快的情况下，使用不适当的密封件 5、 安装时，密封件未装好 6、 安装螺钉松动 1、 由于筒与活塞配合间隙过大，或O行密封圈损坏，使高低压侧互通 2、 工作段不均匀，造成局部几何形状有误差，使高低压腔密封不严，产生泄漏 3、 筒端活塞杆密封压得太紧或活塞杆弯曲，使摩擦力或阻力增加 4、 油温太高，粘度降低，泄漏增加，使筒速减慢 5、 液压泵流量不足 1、 安装环具轴等处的轴承部分的伤痕、咬死、裂纹 2、 活塞杆头部的螺纹其它 不好 3、 管路安装偏斜引起筒变形 4、 外部的异常负载引起活塞杆弯曲 5、 由于高压引起作动筒变形 3、 检查伤痕状态 4、 相对于使用条件，采用合适的密封件 5、 装好密封件 6、 检查并拧紧 1、 更换活塞或密封圈，调整到合适的间隙 2、 镗磨修复筒孔径，重配活塞 3、 放松密封，校直活塞杆 4、 检查温升原因，采取散热措施，如间隙过大，可单配活塞或增装密封环 5、 检查泵或调节控制阀 1、 对强度是否满足要求、是否有污物引起等进行检查 2、 检查负载条件和安装条件 3、 小型作动筒发生这种情况较多；对管路安装进行检查 4、 设计失误或活塞杆强度不足 5、特别高的压力易引起作动筒的歪斜（强度不足或使用失误） 推力不足，速度不够或逐渐下降

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结 束 语

经过2个月的努力，通过不断地查找和翻阅资料，我逐渐的将这篇论文起草、改善，直至完成。在最初的资料查找中就遇到了问题，经过与同学的交流，我学会了用多种方法进行资料查找，终于将其完成。我深深感到，论文的编写过程是一个再学习过程，不仅要对参考资料进行深入的学习和理解，还要克服在文档编辑时遇到的各种困难。在老师和同学的帮助下，我终于克服了许多困难，完成了一个毕业论文的设计过程。

在由论文的书写到完成的整个过程中我学到了很多东西，从开始的资料的查找，到对word功能的熟悉和基本掌握，都是对我知识的进一步扩充。我在这次论文的完成过程中了解到人要不断地去学习，吸收新的东西，这样我们才会更充实。学无止境，我相信今天的一切对我以后走向社会将有很大的帮助。

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谢 辞

在整个毕业设计中，我得到了指导老师曹建华老师的热心指导和帮助。在这里，我还要特别感谢大学三年学习期间给我诸多教诲和帮助的各位老师，在他们的悉心帮助和支持下，我才能能够很好地掌握和运用专业知识，并在这次的毕业设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

我还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，他们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，在此我表示深深地感谢。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在此向有关的作者也一并表示谢意。

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文 献

[1] ：《液压与气压传动》朱洪涛主编 清华大学出版社,2005年9月第一版 [2] ：《液压与气压传动》明仁雄、万会雄主编 国防工业出版社,2003年10月第一版

[3] ：《液压技术与应用》陈榕林、张磊主编 电子工业出版社，2002年3月第一版

[4] ：《机械失效的作用分析》:张栋、钟培道主编 国防工业出版社， 1997 [5] ：《中国航空材料手册》中国材料委员会 中国标准出版社， 2002 [6] ：《失效分析手册》胡世炎编 人民体育出版社,1989

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