王琦+于曉光+張彤+陳宇+唐學(xué)來+邢百軍

摘 要：由于發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍的運(yùn)用范圍大多數(shù)在飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，因此發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍的質(zhì)量直接影響飛機(jī)的飛行安全。發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上最重要的作用就是襯墊。而帶墊卡箍是一類將飛機(jī)中各類管路線連接卡緊或固定在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)上的通用零件，金屬卡箍和襯墊是帶墊卡箍的組成結(jié)構(gòu)。由于帶橡膠襯墊卡箍上普遍都包有橡膠層，橡膠層能夠有效的避免金屬卡箍之間的摩擦碰撞，因此可以有效的防止卡箍磨損管路和電線電纜。然而，由于橡膠材料具有不耐高溫、不耐老化的特點(diǎn)，因此，帶電卡箍普遍使用周期不長。文章主要通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的組成部分及重要作用、發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍故障的試驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果的分析總結(jié)以及提出發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍的改進(jìn)措施四個(gè)方面為發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍故障及處理分析進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：帶墊卡箍；試驗(yàn)；作用及原理分析；改進(jìn)措施

中圖分類號(hào)：V233 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）31-0071-02

前言

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍主要應(yīng)用在飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，我國現(xiàn)用的軍用飛機(jī)卡箍在符合《固定導(dǎo)管的環(huán)形卡箍通用規(guī)范（HB7647-2004）》的前提下，卡箍只具有單獨(dú)的類型以及選定的特定材料。而國外飛機(jī)卡箍則普遍不具備這一特點(diǎn)，擁有多種類型，且多種規(guī)格的材料，并且在使用與維護(hù)過程中具有一定的性能優(yōu)勢(shì)。在我國某種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)帶墊卡箍由于一些特定的原因，經(jīng)常出現(xiàn)卡箍失效的故障，為了尋求這些特定的原因，及時(shí)有效的提出最優(yōu)裝配力矩的措施，從而有效的優(yōu)化工藝流程，力求在我國飛行機(jī)領(lǐng)域能夠有效避免此類故障的再次發(fā)生。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的組成部分及重要作用

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的組成部分

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)主要由壓力系統(tǒng)、回油系統(tǒng)與通氣系統(tǒng)三個(gè)部分所組成的。壓力系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力系統(tǒng)主要從滑油箱開始到滑油噴嘴而結(jié)束的一個(gè)過程。發(fā)動(dòng)機(jī)的回油系統(tǒng)主要從軸承腔開始到滑油箱結(jié)束的一個(gè)過程。油氣分離器與各部分的通氣管路構(gòu)成一套完整的發(fā)動(dòng)機(jī)通氣系統(tǒng)。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的重要作用

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)具有潤滑、冷卻、清潔、防腐等四個(gè)方面的作用。發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)運(yùn)動(dòng)的零部件表面用一層油膜覆蓋，使金屬與金屬之間不能直接接觸，從而使油膜與油膜相互接觸，有效減小金屬之間的摩擦力，從而減小由于金屬摩擦所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)動(dòng)機(jī)滑油從軸承與其他溫度較高的部件中吸收熱量，從而能夠使散熱器將熱量傳遞給冷卻介質(zhì)，從而達(dá)到冷卻的作用。滑油系統(tǒng)的清潔作用主要是帶走軸承與其他部件磨損時(shí)所產(chǎn)生的微小顆粒。發(fā)動(dòng)機(jī)在金屬部件表面被具有一定厚度的油膜所覆蓋，避免金屬與空氣直接接觸，從而有效的防止金屬的氧化與腐蝕?；拖到y(tǒng)不僅是發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的載體，而且能夠?yàn)槠渌到y(tǒng)提供工作介質(zhì)。在渦漿發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于滑油帶走較多的熱量，因此滑油系統(tǒng)也可以作為防冰系統(tǒng)的熱源。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍故障的試驗(yàn)

2.1 宏觀觀察

某種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的卡箍襯墊經(jīng)常出現(xiàn)襯墊故障事件，通過對(duì)帶墊卡箍裝配情況與失效卡箍的外觀進(jìn)行宏觀的觀察，發(fā)現(xiàn)故障件襯墊雖然保持較好的彈性、柔性且卡箍表面未發(fā)生氧化現(xiàn)象，只是卡箍表面有開裂的情況發(fā)生。我們發(fā)現(xiàn)故障卡箍開裂不是發(fā)生在卡箍襯墊的一端直角處，就是發(fā)生在卡箍襯墊兩端的直角處，開裂的情況普遍沿卡箍的縱向進(jìn)行擴(kuò)展。故障卡箍裂紋一般是在卡箍襯墊一端直角處內(nèi)側(cè)，且源區(qū)較粗糙，冶金缺陷現(xiàn)象并未發(fā)生。

2.2 材料符合性檢查

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍主要通過物理化學(xué)性能檢測(cè)與紅外線光譜檢測(cè)兩種檢測(cè)途徑對(duì)材料的符合性進(jìn)行有效的比對(duì)。由于F275氟橡膠是故障件卡箍所采用的主要材料材質(zhì)，因此我們通過選取F275氟橡膠與故障件卡箍進(jìn)行一定程度的燃燒，由于F275氟橡膠的燃燒性能與故障件卡箍的燃燒性能基本上完全保持一致，因此可以說明故障卡箍所采用的材料材質(zhì)就是F275氟橡膠。而通過對(duì)故障件與庫存件、F275氟橡膠分別進(jìn)行紅外光譜檢測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)它們?nèi)叩奈辗逦恢门c強(qiáng)度基本保持一致，因此認(rèn)定為同一材料，均為F275氟橡膠。

2.3 差熱-熱重實(shí)驗(yàn)

差熱-熱重實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件應(yīng)當(dāng)滿足升溫速度為每分鐘升高10℃與通高純的氣體流量應(yīng)當(dāng)滿足每分鐘20ml。剝?nèi)テ浔砻娴腇275氟橡膠的完好的庫存卡箍通過德國耐蝕STA449C綜合熱分析儀進(jìn)行差熱熱重分析，其分析結(jié)果如下圖1所示：

由圖1可知， 328℃為該型號(hào)帶墊卡箍中橡膠分解的一個(gè)臨界點(diǎn)。

2.4 耐熱實(shí)驗(yàn)

我們可以選取一批具有良好性能的該型號(hào)庫存件卡箍，隨機(jī)選擇其中的七個(gè)，通過對(duì)它們進(jìn)行特地情景下的耐熱實(shí)驗(yàn)，其耐熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表1所示：

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在持續(xù)高溫的前提下，庫存卡箍的F275氟橡膠襯墊無論在哪種狀態(tài)下，都能保持完好的性能。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析總結(jié)

根據(jù)裂紋的宏觀觀察與斷口分析得知，卡箍襯墊開裂我們可以判定為金屬卡箍由于過載而引發(fā)的斷裂，并不是由于金屬卡箍通過相互摩擦接觸產(chǎn)生氧化從而引發(fā)的金屬裂紋。

設(shè)計(jì)圖紙上要求卡箍的襯墊的材料應(yīng)當(dāng)為F275氟橡膠，而對(duì)故障件采用物理化學(xué)性能檢測(cè)與紅外線光譜檢測(cè)兩種檢測(cè)方法均說明故障件材料采用的是F275氟橡膠，符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。

由于在耐熱實(shí)驗(yàn)中氟橡膠經(jīng)歷高溫295℃仍能保持柔軟的性能，并未由于高溫發(fā)生氧化現(xiàn)象，且具有較強(qiáng)的彈性與柔韌性，因此我們可以得知故障件在使用的過程中的實(shí)際溫度應(yīng)當(dāng)在295℃以下。

4 發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍的改進(jìn)措施

4.1 確定最優(yōu)裝配力矩，優(yōu)化工藝流程

保持力實(shí)驗(yàn)其目的就是為了確定最優(yōu)裝配力矩，從而能夠確保有效的優(yōu)化工藝流程。保持力實(shí)驗(yàn)如下圖2所示：endprint

采取保持力實(shí)驗(yàn)的途徑就是試驗(yàn)卡箍安裝在和滑油彎管公直徑相等的鋼管上，并且將卡箍用普通的螺栓和螺母進(jìn)行簡單的固定，實(shí)驗(yàn)時(shí)將卡箍兩腳之間的裝入厚度保持在1.6毫米左右，且上下幅度不得超過0.01毫米。將初始的擰緊力矩定為3.4N·m，將P軸向力方向的作用力確定為289N，軸心推動(dòng)的方向應(yīng)當(dāng)沿軸向作用力的方向，并且保證其在卡箍內(nèi)滑動(dòng)彈性墊不能發(fā)生打圈轉(zhuǎn)動(dòng)情況的發(fā)生，最后慢慢的拉回芯軸。實(shí)驗(yàn)時(shí)擰緊力距應(yīng)當(dāng)在3.4N·m的基礎(chǔ)上，每增加0.1N·m，就應(yīng)當(dāng)記錄擰緊力矩，直至記錄到不能滑動(dòng)時(shí)的擰緊力矩為止。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不能滑動(dòng)時(shí)的擰緊力矩為4.4N·m，而當(dāng)前工藝流程中的最大擰緊力矩的規(guī)格為6.0N·m。這種擰緊力矩的不同就是導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)滑油管發(fā)生卡箍故障的主要原因。

4.2 更換發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管處襯墊材料

在我國當(dāng)前工藝技術(shù)的前提下，發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管處的襯墊材料主要有乙丙橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、氟硅橡膠、聚四氟乙烯六種材質(zhì)。分別取這六種材質(zhì)進(jìn)行耐熱試驗(yàn)，通過對(duì)卡箍襯墊裝配力矩的6.0N·m與實(shí)驗(yàn)結(jié)果中卡箍襯墊裝配力矩的4.4N·m的狀態(tài)下分別進(jìn)行試驗(yàn)。從100℃開始觀察設(shè)置每升高10℃設(shè)置一個(gè)觀察點(diǎn)，進(jìn)行觀察，直至升高至300℃。觀察結(jié)果如下表2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙丙橡膠適用范圍為120℃以下的發(fā)動(dòng)機(jī)滑油系統(tǒng)的帶墊卡箍，而5860丁腈橡膠的適用范圍較低，只適合在100℃以下使用。氯丁橡膠適用于100℃以下，但在150℃以下能夠間歇使用。F275氟橡膠適用于250℃以下，氟硅橡膠與聚四氟乙烯塑料的適用范圍與F275氟橡膠適用范圍大致相同。而氟硅橡膠與聚四氟乙烯塑料在6.0N·m與4.4N·m與300℃高溫 的前提下，均未產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管處材料的選擇上應(yīng)當(dāng)綜合考慮溫度與裝配力矩兩種因素。

5 結(jié)束語

發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管處卡箍襯墊是由于高溫過載引發(fā)撕裂，這種撕裂的現(xiàn)象是由于裝配力矩與溫度兩者共同作用所產(chǎn)生的。而卡箍裝配力矩偏大，發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管處襯墊材料的選用不得當(dāng)是導(dǎo)致卡箍失效的主要原因。因此避免發(fā)動(dòng)機(jī)滑油彎管卡箍故障應(yīng)當(dāng)在符合國家工藝標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確定最優(yōu)裝配力矩，選擇合適的襯墊材料。

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