某直升機(jī)鎖閉機(jī)構(gòu)耐久性試驗(yàn)方法的合理性分析

某直升機(jī)鎖閉機(jī)構(gòu)耐久性試驗(yàn)方法的合理性分析

0鎖閉機(jī)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)和四因素試驗(yàn)鎖閉機(jī)構(gòu)是重要的連接動(dòng)機(jī)維修和開蓋物。一般來說，鎖閉機(jī)構(gòu)的開發(fā)需要長(zhǎng)期試驗(yàn)。對(duì)于Ⅰ類快卸鎖,即旋轉(zhuǎn)快卸鎖,在GJB2027《飛機(jī)快卸鎖通用規(guī)范》3.5.6.7條有述:“鎖經(jīng)受2500次的鎖緊-開鎖操作循環(huán)試驗(yàn)以后不應(yīng)損壞,并滿足其他性能要求”;對(duì)于Ⅱ類快卸鎖,即按發(fā)快卸鎖,3.5.7.3條有:“鎖經(jīng)過5000鎖緊-開鎖操作循環(huán),鎖不應(yīng)失效或損壞”;具體實(shí)施方面,GJB2027的4.37條要求按“按各類快卸鎖產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定的操作次數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)”,標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定耐久性試驗(yàn)的試驗(yàn)條件,如試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)載荷、試驗(yàn)頻率等細(xì)節(jié)內(nèi)容,這給各類鎖閉機(jī)構(gòu)耐久性試驗(yàn)的實(shí)施造成很多不確定性。拿某鎖閉機(jī)構(gòu)舉例,有的單位做耐久性試驗(yàn)時(shí)空載進(jìn)行,有的采用10%使用載荷作為耐久性試驗(yàn)的預(yù)緊力,因此試驗(yàn)方法的可靠性有待斟酌?，F(xiàn)對(duì)某直升機(jī)用鎖閉機(jī)構(gòu)在研制過程中耐久性試驗(yàn)的試驗(yàn)方法進(jìn)行闡述,并分析討論該方法的合理性。1鎖閉機(jī)構(gòu)的鎖閉試驗(yàn)圖1是該鎖閉機(jī)構(gòu)預(yù)緊力及耐久性試驗(yàn)示意圖。該鎖閉機(jī)構(gòu)按GJB2027的定義屬Ⅱ類按發(fā)快卸鎖,耐久性試驗(yàn)需滿足5000次的開鎖-閉鎖循環(huán)。耐久性試驗(yàn)的意義是在試驗(yàn)條件下對(duì)鎖閉機(jī)構(gòu)的開鎖-閉鎖循環(huán)操作的加速化檢驗(yàn)。在實(shí)際使用中,開鎖-閉鎖的操作僅限于直升機(jī)停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行。對(duì)于本鎖閉機(jī)構(gòu),由于鎖閉機(jī)構(gòu)的鎖座與鎖鉤之間在停機(jī)狀態(tài)下仍具有拉伸載荷,因此空載試驗(yàn)肯定是不合理的;采用10%使用載荷作為預(yù)緊力是什么狀態(tài)?沒有數(shù)據(jù)很難說清楚,因此試驗(yàn)前必須確定耐久性試驗(yàn)的預(yù)緊力。1.1新型預(yù)緊力試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析按GJB2027的規(guī)定,Ⅱ類快卸鎖的開鎖力、閉鎖力應(yīng)在10N-30N之間,因此停機(jī)狀態(tài)下鎖閉機(jī)構(gòu)的開鎖力、閉鎖力應(yīng)保持在10N-30N之間。預(yù)緊力試驗(yàn)的目的是確定當(dāng)鎖閉機(jī)構(gòu)開鎖力、閉鎖力保持在10N-30N之間、鎖閉機(jī)構(gòu)開關(guān)正常時(shí),預(yù)緊力的大小是多少。試驗(yàn)示意圖見圖1,分別在鎖閉機(jī)構(gòu)上施加使用載荷的2.5%、5%、7.5%、10%、15%作為預(yù)緊力,用推拉力計(jì)分別打開和閉合鎖閉機(jī)構(gòu)的觸發(fā)器端部和鎖柄端部,反復(fù)操作3次,記錄不同預(yù)緊力時(shí)的開鎖力和閉鎖力。鎖閉機(jī)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)量3把,分別編號(hào)為1#、2#、3#鎖閉機(jī)構(gòu)。鑒于篇幅原因,本文僅列出1#鎖閉機(jī)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù),試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總見表1,數(shù)據(jù)分布曲線見圖2。為了驗(yàn)證國產(chǎn)鎖閉機(jī)構(gòu)開鎖力、閉鎖力的符合性,本試驗(yàn)以進(jìn)口件檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù),對(duì)進(jìn)口件也進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2,數(shù)據(jù)分布曲線見圖3。從當(dāng)時(shí)試驗(yàn)情況及預(yù)緊力試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,無論是國產(chǎn)件還是國外件,當(dāng)施加2.5%使用載荷作為預(yù)緊力時(shí),鎖閉機(jī)構(gòu)能夠正常開啟、關(guān)閉,開鎖力、閉鎖力在10N-30N之間;當(dāng)施加5%使用載荷作為預(yù)緊力時(shí),開鎖時(shí)鎖體不能自行完全開啟,僅彈起約10mm,需用手協(xié)助打開;當(dāng)施加10%使用載荷作為預(yù)緊力時(shí),開鎖時(shí)鎖體完全不動(dòng),需用手協(xié)助打開;5%及以上載荷比的開鎖力、閉鎖力接近或超過規(guī)定值。因此采用5%、10%使用載荷作為預(yù)緊力不符合實(shí)際使用狀態(tài),最終確定耐久性試驗(yàn)的預(yù)緊力設(shè)為2.5%使用載荷。1.2次循環(huán)的循環(huán)試驗(yàn)要求:承受2.5%使用載荷作為預(yù)緊力的鎖閉機(jī)構(gòu),試驗(yàn)頻率為10～15次/min,開啟-閉合操作5000次循環(huán),試驗(yàn)后鎖閉機(jī)構(gòu)不應(yīng)失效,試驗(yàn)數(shù)量3件,送試方要求其中一件做到失效。一次循環(huán)為:開啟-翻轉(zhuǎn)到最大位置-閉合。耐久性試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見表3,10000次開-閉循環(huán)耐久性試驗(yàn)后的磨損情況見圖4、圖5。從試驗(yàn)結(jié)果看,編號(hào)為7#、8#、9#的試驗(yàn)件均通過了5000次開閉循環(huán)的試驗(yàn)考核,7#、8#鎖閉機(jī)構(gòu)經(jīng)過5000次試驗(yàn)后,沒有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞,鉤上的銷子與按壓器接觸處僅有肉眼可見的劃痕,鎖閉機(jī)構(gòu)沒有失效。9#試驗(yàn)件做了10000次開-閉循環(huán)后停止試驗(yàn),如圖4、圖5所示,與未經(jīng)試驗(yàn)的鎖閉機(jī)構(gòu)對(duì)比,鎖鉤上的銷子與按壓器接觸處存在磨損情況,寬度約1.0mm,深度約0.7mm。綜合以上情況,鎖閉機(jī)構(gòu)滿足5000次耐久性試驗(yàn)要求。2開閉機(jī)試驗(yàn)的預(yù)緊力試驗(yàn)研究產(chǎn)品試驗(yàn)一般是考核產(chǎn)品極限條件下的性能表現(xiàn),本鎖閉機(jī)構(gòu)的耐久性試驗(yàn)理論上講應(yīng)當(dāng)是:在鎖閉機(jī)構(gòu)能夠正常打開-關(guān)閉、且最大開鎖力條件下的預(yù)緊力作為耐久性試驗(yàn)的預(yù)緊力,但由于本試驗(yàn)是產(chǎn)品鑒定試驗(yàn),非純粹的研究性試驗(yàn)項(xiàng)目,試驗(yàn)中沒有進(jìn)一步研究在更大預(yù)緊力,比如3%、3.5%、4%、4.5%載荷比條件下鎖閉機(jī)構(gòu)的開閉鎖情況,從而找出邊界條件下的預(yù)緊力。本試驗(yàn)按經(jīng)驗(yàn)的方法,采用約70%開鎖力下的預(yù)緊力作為耐久性試驗(yàn)的預(yù)緊力,基本能夠模擬鎖閉機(jī)構(gòu)的實(shí)際使用狀態(tài),能夠反映產(chǎn)品的真實(shí)情況。3其他鎖閉機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期耐久性試驗(yàn)方法1螺栓抗壓強(qiáng)度對(duì)于某些通過頂住結(jié)構(gòu)框?qū)崿F(xiàn)口蓋開閉的鎖閉機(jī)構(gòu),如HB2-71-1994《輕型快卸鎖》,口蓋的關(guān)閉與開啟通過螺栓頭部頂住或脫開結(jié)構(gòu)框?qū)崿F(xiàn),螺栓頭部與結(jié)構(gòu)框間的載荷很小,該裝置在進(jìn)行耐久性試驗(yàn)時(shí),僅需模擬實(shí)際安裝狀態(tài),確定試驗(yàn)頻率,無需額外施加載荷。2鎖閉機(jī)構(gòu)的選擇試驗(yàn)載荷對(duì)于某些靠一字螺刀、十字螺刀開啟的Ⅰ類快卸鎖,它靠鎖閉裝置本身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鎖閉,如HB2-46-1994《小型承力鎖》、HB6864-1993《銷釘快卸鎖》,試驗(yàn)時(shí)僅需模擬鎖閉機(jī)構(gòu)的實(shí)際安裝狀態(tài),確定鎖閉機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)夾層厚度及試驗(yàn)頻率,不需額外施加載荷。3材料的耐久性試驗(yàn)如HB6537-1991《連桿快卸鎖》,通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使銷子伸出或縮進(jìn),伸出后銷子在直徑方向上頂住結(jié)構(gòu)框,銷子承剪力。耐久性試驗(yàn)僅需模擬實(shí)際安裝狀態(tài)、確定試驗(yàn)頻率,無需額外施加載荷。耐久性試驗(yàn)主要考核彈簧的耐久性能、機(jī)構(gòu)內(nèi)零部件的耐磨性能、疲勞性能等,從以上幾種鎖閉機(jī)構(gòu)分析來看,需要確定預(yù)緊力的主要是具有拉伸載荷的鉤子鎖類鎖閉機(jī)構(gòu),如本裝置。4試驗(yàn)條件的要求1)由于GJB2027-1994《飛機(jī)快卸鎖通用規(guī)范》中定義的Ⅰ類快卸鎖與Ⅱ類快卸鎖結(jié)構(gòu)型式眾多,規(guī)范難以將鎖閉機(jī)構(gòu)耐久性試驗(yàn)的試驗(yàn)條件一一界定清楚,因此在具體試驗(yàn)時(shí),針對(duì)不同鎖閉機(jī)構(gòu),需