起落架收放作动筒漏油故障研究

起落架收放作动筒漏油故障研究

王桐

大连长丰实业总公司  大连  116038

【摘要】起落架收放作动筒是飞机着陆系统中重要的执行部件，用于飞机起落架前、主支柱的收起和放下，是现代飞机的基本且重要组成部分。作动筒的产品质量直接关系到飞机起飞、降落的安全，基于此背景，本文主要研究了作动筒的基本组成及工作原理，对常见的密封性故障进行故障分析及故障排除方法研究。

【关键词】起落架收放作动筒 漏油 故障分析 故障排除

1起落架收放作动筒概述

1.1 起落架收放作动筒的作用

起落架收放作动筒简称收放作动筒，是飞机着陆系统中重要的执行部件，总体分为一个前起落架收放作动筒和两个主起落架收放作动筒，主要作用是在起飞或着陆过程中将飞机起落架前、主支柱的收起或放下。

1.2 起落架收放作动筒的结构

起落架收放作动筒主要由壳体、活塞杆、堵盖、耳环螺栓、螺栓、活塞等零件组成，工作介质为航空液压油。

1.3 起落架收放作动筒工作原理

活塞杆将起落架收放作动筒分为两个液压腔，分别为“收上腔”和“放下腔”，航空液压油经收上或放下管嘴进入液压腔，推动活塞杆运动，从而带动起落架支柱完成收上或放下动作。

起落架收放作动筒虽然结构相对单一，产品原理通俗易懂，但仍面临着较大的质量风险以及多发性故障，主要表现为产品渗、漏油故障，此类故障易导致起落架收放作动筒功能失效，无法实现收、放起落架支柱，严重的还会导致漏光液压系统液压油。

2 收放作动筒的常见故障

2.1 故障背景

起落架收放作动筒漏油故障属重复多发性故障，一直以来没有切实有效的解决措施，出现故障只能采取更换密封圈的方法。2017年初，起落架收放作动筒在厂内100％更换密封圈，严重影响了大修飞机质量和大修周期。因此，有必要对该故障进行系统研究，找到故障原因，制定有效措施，降低故障率，提高产品可靠性。

2.2 故障研究的总体思路

飞机渗、漏油故障在飞机油液系统是比较典型的故障，作动筒渗、漏油故障不仅在大修厂存在，制造厂也面临同样情况。一直以来，以O型橡胶密封圈失效为表征的密封故障，因涉及密封结构设计、密封件安装、密封圈质量等因素，缺乏失效理论机理研究和经验积累，很难找到有效的解决措施。特别对于在修机型来说，橡胶密封圈制造过程中，胶料已全部国产化，增加了故障分析的复杂性。该项目的技术方案，以研究产品密封系统为目标，建立故障树，依据故障模式，从密封圈、密封圈装配、密封结构中选取密封圈尺寸、胶圈的稳定处理、密封结构精度三个主要影响因素进行研究，找到作动筒漏油故障原因，提出解决措施，降低故障率，也为同类故障的解决提供通用的工艺指导和解决途径。

3 故障排除技术方案

3.1 对故障件进行失效分析

对故障件进行失效分析，结合多起渗、漏油作动筒分解下的密封圈，失效密封圈表现为断裂、明显的扭转、胶料掉块、密封圈表面磨损等现象。可以看出，密封圈的失效是导致故障的直接原因。

3.2 试验方案

（1）密封圈的稳定处理

密封圈材料为丁腈橡胶5180F，该胶料虽然耐油，但在油介质中也有一定的溶胀，因此，密封圈安装前需对密封圈进行稳定处理，将密封圈分别浸泡在工作液中24小时和48小时，选择尺寸符合图样要求的密封圈，装配起落架收放作动筒。试验压力为28MPa，进行磨合对比试验后，分解密封圈，密封圈完好，对密封圈进行尺寸检测，发现密封圈截面直径在中限，内径偏上差。稳定处理48小时后，密封圈密封效果更好。

（2）依据失效模式设计不同尺寸的密封圈进行磨合对比试验。

为分析漏油原因：选择密封圈内径原图小，截面直径相同，密封圈A（密封圈内径43.00 -0.7）装配作动筒进行试验，收放100次，不漏油。放置48小时后，渗油，轴上无油膜，轴端有油，可以判定，密封圈内径选择合理。渗油是密封圈截面直径小，压缩量不足造成的。

综合上述两个试验，提出对密封圈尺寸重新设计的方案，设计密封圈A-X修理图，截面直径d=4.7±0.1，内径D=内径43.0 0 +0.5。

密封圈经稳定处理后，压力28Mpa，进行磨合对比试验。

机理分析及结论：密封圈的密封原理是密封圈内径对被密封的轴有一定的紧固力，通过截面直径的压缩达到密封目的。密封圈内径偏大和截面直径偏小都会造成渗油。密封圈A-X修理图加大截面直径，减小内径，修正了密封圈在油介质中的尺寸变化，磨合试验无渗、漏油。

按HB/4《O型密封圈及密封结构的设计要求》，作动筒密封圈的拉伸率为应为1.03～1.05，压缩率为12％～17％。计算原设计密封圈的拉伸率为1.02，压缩率为11％，与航标设计有偏差；修理图密封圈拉伸率为1.04，压缩率12％，符合航标要求。

（3）密封结构粗糙度的影响

在作动筒的密封结构中，粗糙度对密封效果具有重要的影响，因此选择了粗糙度作为影响因素做试验。

表面未镀铬的活塞杆和镀铬后粗糙度满足技术条件要求活塞杆进行磨合对比试验。用未镀铬的活塞杆往返45次，作动筒即出现漏油故障；而镀铬活塞杆磨合100次未出现渗油。

由试验结果可以看出，活塞杆的粗糙度是影响作动筒漏油的重要因素。粗糙的活塞杆表面会对密封圈造成损伤，致使密封圈磨损或者断裂。而当活塞杆及筒形盖的粗糙度达到技术条件要求进行收放试验时，作动筒未漏油，密封圈完好。

（4）装机试验：

原图样设计密封圈A装机故障统计情况：厂内飞机主、前起落架作动筒100％厂内更换密封圈；使用修理图密封圈A-X装机故障统计：厂内飞机主起落收放作动筒架渗、漏油故障率降为0；前起落渗、漏油故障率明显降低，故障率为8.82%。

原因分析：密封圈在主起落架和前起落架作动筒中的受力状态不同，前起落架在收放时，瞬间压力60MPa，有大约60℃倾角，这也解释了故障密封圈发生过载断裂和扭转的原因。

（5）结论：

①.密封圈稳定处理后，检测密封圈尺寸，选配安装，有利于降低故障率。

②.主作动筒密封圈修理图解决了渗、漏油故障，可以落实工艺。

③.前作动筒由于收放瞬间压力大，有大约60℃倾角，目前的解决措施只能降低故障率。

④.密封性能和密封系统表面粗糙度有关，精度越高，密封性能越好。

4 关键技术及其解决情况

该项目的关键技术是密封故障原因分析、密封圈修理图尺寸设计。解决方法是以研究产品密封系统为目标，建立故障树，分析故障树中可以改变的因素，从密封圈规格、密封圈稳定处理、密封结构精度等方面进行研究，找到作动筒漏油故障原因，提出解决措施。

5 存在问题及改进措施

前起落架作动筒密封故障没有彻底解决，目前的设计依据HB/4-95《O型密封圈及密封结构的设计要求》，只适合21MPa压力以下工作，前作动筒收放瞬间压力达60MPa。改进措施是对高压下密封设计，包括压缩率、密封间隙、挡圈尺寸、沟槽参数，材料等系统性研究。

参考文献

[1] HB/4-95《O型密封圈及密封结构的设计要求》

[2] 《某液压系统O形密封圈失效原因分析与改进》2012.5液压与气动