王會，李倩文，王迪

（西安航空制動科技有限公司，陜西 興平 713106）

0 引言

剎車裝置是安裝于飛機起落架上的一項制動產(chǎn)品，它屬于飛機剎車系統(tǒng)的終端執(zhí)行機構[1-2]，通過控制動盤與靜盤的壓緊和松開實現(xiàn)裝胎機輪組件的剎車和滾轉狀態(tài)轉換[3-4]，維持合理的剎車間隙是剎車裝置正常工作的基礎，剎車間隙的大小也直接影響到剎車性能。

圖1為采用彈簧套式組合活塞[5]、碳/陶剎車盤[6-7]的某型剎車裝置，汽缸座組件中的8套活塞組件圓周均布。某批次20套剎車裝置交付試驗中，15套產(chǎn)品剎車間隙在1.5～2.5 mm不等，滿足1.5～4.0 mm的技術要求；但有5套產(chǎn)品剎車間隙在1.1～1.3 mm之間，不滿足1.5～4.0 mm的技術要求。

圖1 某剎車裝置結構

1 剎車間隙不足故障排查

1.1零件質量

本批剎車裝置配套零件均有合格證，無超差單。抽查與剎車間隙相關的零件庫中同批次汽缸座組件構件、鋼承壓盤組件構件、隔熱環(huán)構件和剎車盤等，未見尺寸異常。

1.2 裝配過程

詢問裝配操作人員，裝配過程正常。

將提交剎車間隙1.1 mm的剎車裝置活塞壓回復位，使用塞尺測量各活塞下的初始剎車間隙，結果并非裝配記錄上的3.0～3.5 mm，而在2.7～2.8 mm之間。

雖然活塞壓回后的剎車間隙與裝配記錄上的剎車間隙有差異，但均在圖樣要求尺寸之內(nèi)。

1.3 試驗過程

對提交剎車間隙1.1 mm的剎車裝置活塞壓回復位后接著進行正常驗收試驗程序，結果如下：

1）31.5 MPa保壓5 min后，預先放置在活塞下的1.5 mm厚鋼質工藝墊片雖能費勁抽出，但已不能再次插入，塞尺測得剎車間隙在1.1～1.3 mm范圍內(nèi)，相比加載前活塞伸出量明顯增大。

2）0.034 MPa保壓5 min后，再次使用塞尺測量剎車間隙，未有進一步變化。

3）22 MPa工作循環(huán)25次后，塞尺測得剎車間隙變?yōu)?.0～1.2 mm之間，也非驗收記錄上的1.5～2.0 mm（即使抬起汽缸座組件，1.5 mm厚塞片也無法插入）。

重新驗收試驗后的剎車間隙與驗收記錄上的剎車間隙差異較大，已處于不合格區(qū)。

2 故障排查結果分析

2.1 生產(chǎn)記錄與復查結果不一致原因

該剎車裝置結構上，隔熱環(huán)的墊塊為浮動連接，骨架的翹曲不影響整體平面度，但汽缸座組件與剎車殼體在軸向有零件公差累積間隙0.10～0.65 mm；另外塞尺測量的松緊程度手感每個操作者有不到0.10 mm的差別。因此，剎車間隙在生產(chǎn)記錄與復查結果上的不一致，主要是由消除軸向裝配間隙測量與自然狀態(tài)測量兩種不同方法引起，此外不排除工人有意用帶倒角塞規(guī)撬動活塞測量的作弊因素。

雖然人為抬起汽缸座組件所測剎車間隙更逼近理論間隙，但剎車裝置安裝于飛機起落架上后，軸線平行地面，汽缸座組件是不可能完全緊貼剎車殼體上端臺肩的，所以這種測量方法對于觀測并不科學，還是應以自然狀態(tài)測量為宜。

2.2 驗收間隙與裝配間隙不一致原因

該剎車裝置采用彈簧套式組合活塞。當活塞行程L不大于螺蓋與套筒之間的距離Δ時，螺蓋不會擠壓套筒，因彈簧套與拉桿之間的抱緊力遠大于彈簧的蓄能彈力[8]，所以彈簧套不位移，活塞回油后恢復原位；而當活塞行程L大于螺蓋與套筒之間的距離Δ時，螺蓋壓住套筒會推動彈簧套在拉桿上產(chǎn)生一個前移量B，因活塞回程不變，所以最終與原位置相比也有了一個前移量B，這就是調(diào)隙。設置自動調(diào)隙機構，可以維持剎車裝置使用中剎車間隙X的相對穩(wěn)定，從而提高剎車的靈敏度[9]。

圖2 活塞調(diào)隙原理

剎車裝置31.5 MPa保壓后，剎車間隙由2.7～2.8 mm衰減至1.1～1.3 mm，已超出誤差極限。根據(jù)該產(chǎn)品泄漏排故經(jīng)驗，31.5 MPa保壓之后活塞不會復位至與拉桿大端接觸位置，再結合加載與卸載時活塞工作靈活，因此活塞伸出量的增大可以排除復位卡滯，只能是活塞出現(xiàn)了調(diào)隙。0.034 MPa保壓時活塞伸出不明顯，不接觸隔熱環(huán)也就意味著不會調(diào)隙。22 MPa工作循環(huán)后，剎車間隙無明顯進一步變化，說明活塞也未再調(diào)隙。

2.3 驗收間隙偏離調(diào)隙門限原因

按照彈簧套式組合活塞的調(diào)隙原理，理想狀態(tài)下，活塞出現(xiàn)調(diào)隙的臨界是X=Δ，也就是說調(diào)隙后的剎車間隙應為Δ。依圖計算，活塞組件螺蓋擰到底的調(diào)隙門限為2.55～4.05 mm，活塞組件螺蓋擰至與活塞端面平齊的調(diào)隙門限為4.25～5.57 mm。但實際情況卻是驗收間隙遠低于調(diào)隙門限。

對提交剎車間隙1.1 mm的剎車裝置按圖3架設百分表進行變形測試[10]，可明顯觀察到汽缸座的上翹和鋼承壓盤的下翻。

圖3 變形測試百分表布局

測試結果如表1所示，需要說明的是：汽缸座數(shù)值未剔除與剎車殼體的軸向間隙；鋼承壓盤處的百分表因位置受限架設半徑大于汽缸座上的百分表；總變形只是汽缸座與鋼承壓盤的數(shù)值簡單相加；因卸壓后百分表回零，所以均屬彈性變形。

表1 變形實驗數(shù)據(jù)

剎車裝置的撓度Y會使活塞抵達隔熱環(huán)后產(chǎn)生附加行程，但活塞的回程有限，卸壓后汽缸座與鋼承壓盤的彈性變形需要復位，所以活塞自然輸放壓調(diào)隙后的實際剎車間隙應為X′=Δ-Y。由此可見，除非剎車裝置為純剛體[11]，否則調(diào)隙后的剎車間隙必然小于調(diào)隙門限值。

3 故障定位與驗證試驗

3.1 故障定位與推論

從故障排查結果分析可以看出，剎車裝置剎車間隙不足始于31.5 MPa保壓之后，主要是由于該壓力下剎車裝置的軸向變形導致活塞伸出過量并通過調(diào)隙固化了下來，0.034 MPa保壓和22 MPa工作循環(huán)未對已形成的剎車間隙產(chǎn)生影響。

雖然表1數(shù)據(jù)因有誤差而不能作為定量依據(jù)，但作為方向性分析仍然有用。回到提交剎車間隙1.1 mm的剎車裝置上，調(diào)隙門限為2.55～4.05 mm，則22 MPa工作后的理論間隙在1.17～2.67 mm附近，31.5 MPa保壓后的理論間隙在0.18～1.68 mm附近?？梢?，活塞下不加工藝墊片的31.5 MPa保壓大概率會出現(xiàn)剎車間隙不足現(xiàn)象，而之后的22 MPa工作循環(huán)未調(diào)隙，是因為前面的31.5 MPa保壓時已調(diào)隙，待22 MPa加載時活塞行程已小于調(diào)隙門限，但這不代表產(chǎn)品裝配后直接使用22 MPa壓力活塞不調(diào)隙。

3.2 驗證試驗

既然剎車裝置剎車間隙不足是由于活塞伸出過量所致，所以可以通過將活塞行程限制至調(diào)隙門限之內(nèi)或提高調(diào)隙門限來進行規(guī)避。

31.5 MPa保壓時所有活塞下應放入1.5 mm厚鋼質工藝墊片的圖樣要求，說明設計部門已意識到剎車裝置的剛性問題，但工藝墊片厚度選擇要求的剎車間隙下限，還是未考慮到極端狀況。

雖然對活塞組件擰到底的螺蓋進行返退可以增大調(diào)隙門限，也是一種不錯的方案，但考慮到產(chǎn)品返工量太大，所以還是沿用縮減活塞行程的設計思路，只不過工藝墊片厚度需要增加。

首先在提交剎車間隙1.1 mm的剎車裝置上進行驗證，要滿足剎車間隙下限1.5 mm，工藝墊片厚度至少應增至1.9 mm以上，結果如下：

1）在每個活塞下放置2.7 mm厚的鋼質工藝墊片。先以22 MPa的靜剎車壓力對剎車裝置保壓5 min，壓力解除后推拉工藝墊片，松緊程度未變；再以31.5 MPa對剎車裝置保壓5 min，壓力解除后推拉工藝墊片，略有阻滯感。

2）抽掉每個活塞下的2.7 mm厚鋼質工藝墊片，以22 MPa剎車壓力對剎車裝置輸放壓25次，活塞及回力機構工作正常，無卡滯或不回復現(xiàn)象。循環(huán)結束后，測量剎車間隙，每個活塞下1.6 mm厚塞尺均可輕松通過。

對剩余4套剎車間隙不足的剎車裝置壓回活塞，按31.5 MPa保壓時活塞下間隙盡可能塞實后進行驗證試驗，驗收間隙均在1.5 mm以上。

再抽取2套驗收間隙合格的剎車裝置如法炮制，二次驗收間隙亦滿足要求。

驗證結果與故障定位及推論一致，證明增加31.5 MPa保壓時的工藝墊片厚度措施有效。

4 結論

通過調(diào)整試驗時的工藝墊片厚度，解除了剎車裝置的剎車間隙不足問題。因飛機上剎車閥供給該剎車裝置的最大輸入壓力為22 MPa，31.5 MPa僅是地面試驗壓力[12]，所以工藝方法的調(diào)整不會影響到產(chǎn)品使用性能。排故總結如下：

1）本次剎車間隙不足故障非產(chǎn)品自身設計問題，是由試驗方法考慮不周引起的。

2）剎車裝置設計調(diào)隙時應通盤考慮剎車裝置的非剛性因素，裝配間隙一般應大于驗收間隙。

3）對于剛性較差的剎車裝置，使用超過產(chǎn)品工作壓力進行功能性檢查或試驗時，應在活塞下放入不小于剎車裝置軸向撓度的鋼質工藝墊片，無法預知變形大小時，可以對剎車間隙塞實。

4）剎車裝置的活塞組件裝配時，有意將螺蓋擰至與活塞端面平齊而非擰到底，可適量增大活塞調(diào)隙間隙。