摘要：某型飛機(jī)外場定檢發(fā)現(xiàn)主起落架協(xié)調(diào)鋼絲有斷絲現(xiàn)象。通過斷口宏觀觀察、理化分析，結(jié)合鋼索制造使用運動分析，探討鋼索在使用過程中發(fā)生斷絲的原因，并通過采取改進(jìn)套筒倒角尺寸、優(yōu)化鋼索收壓過程控制、轉(zhuǎn)運與裝配時防止彎曲的控制要求、增加定檢頻次等措施，提高其使用壽命，降低斷絲隱患。

關(guān)鍵詞：鋼索；斷絲；改進(jìn)

Keywords：steel cable；wire breakage；improvement

0 引言

鋼索因具有較高的抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度以及可傳遞長距離負(fù)載等特點，在操縱系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。飛機(jī)用鋼索通常由碳素鋼或不銹鋼制成。鋼索的單體結(jié)構(gòu)是鋼絲，一束鋼絲按螺旋形或錐盤形扭織成股，然后以一股為中心，其余數(shù)股匯合編織成鋼索。鋼索的規(guī)格型號根據(jù)所具有的鋼絲股數(shù)和每股鋼絲的根數(shù)來劃分。鋼索接頭形式一般為球形式、長螺桿式、孔眼式、叉形式。鋼索接頭依靠擠壓成型機(jī)的擠壓與鋼索連接。

1 故障描述

一架某型飛機(jī)定檢過程中發(fā)現(xiàn)左主起落架協(xié)調(diào)鋼索斷絲，該機(jī)已飛行使用568小時47分鐘。鋼索斷絲位置，軸向方向在套筒收壓后小直徑一頭，徑向方向在兩段鋼索疊壓最厚處（見圖1）。

2 制造原因分析

2.1 鋼索制造過程檢查及驗證

該鋼索制造工藝工序內(nèi)容為“檢—沖壓—檢驗—鉗—檢—強(qiáng)度試驗—檢—終檢”，工序設(shè)置合理。收壓按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，技術(shù)要求依據(jù)充分，符合該鋼索圖樣制造技術(shù)要求，鋼索連接示意圖如圖2所示。

操作者現(xiàn)場展示了試件的收壓過程。收壓套筒時，按照三種尺寸規(guī)格逐級由大到小收壓，每種規(guī)格均勻旋轉(zhuǎn)收壓，收壓過程合理。

2.2 鋼索制造過程驗證

對鋼索制造過程制定試驗驗證方案?？紤]套筒尺寸公差、收壓開展破壞拉力試驗、套筒圓角尺寸、長度尺寸等因素，進(jìn)行分析驗證（見表1），按五種規(guī)格加工套筒（均在原圖樣要求范圍內(nèi)）試驗件，并從分件機(jī)械加工到組合鋼索收壓，采用原制造工藝、原操作人員、原加工工裝進(jìn)行鋼索試驗件收壓，試驗數(shù)量18件，100%進(jìn)行破壞拉力試驗。

破壞拉力試驗后，有12件從鋼索中間部位斷絲，5件從鋼索收壓小頭處斷絲，1件從收壓小頭完全斷開。

根據(jù)以上試驗結(jié)果得出：

1）試驗件數(shù)量18件，收壓后檢查鋼索，無斷絲情況。

2）收壓后進(jìn)行破壞拉力試驗，未發(fā)現(xiàn)鋼索從套筒內(nèi)脫出情況。

3）所有試驗尺寸鋼索收壓后破壞拉力為5850～6100N，按照收壓標(biāo)準(zhǔn)要求破壞拉力為4214N，均合格。

4）試驗驗證圓角R、長度L及內(nèi)外圓尺寸在此階段對鋼索斷絲無決定性影響。

5）切開收壓后套筒，收壓最小處鋼索受到一定擠壓力發(fā)生變形，但擠壓變形很?。ㄒ妶D3）。

3 故障件斷絲受力分析

故障件斷絲位置在鋼索軸向方向的套筒收壓后小直徑一頭，徑向方向為兩段鋼索最厚處附近，是徑向受擠壓載荷力最大集中區(qū)，即鋼索受力點（斷絲位置）為套筒徑向靜壓力和鋼索工作時軸向拉力的交匯處，如圖4、圖5所示。

4 故障原因分析

1）套筒收壓時鋼索承受擠壓應(yīng)力

根據(jù)鋼索斷絲特點及位置，鋼索小直徑收壓處受徑向擠壓應(yīng)力，收壓后在最外側(cè)鋼絲會有一定的擠壓變形，形成后期斷絲主要源頭。

2）套筒內(nèi)孔圓角R小

對套筒小直徑處內(nèi)圈倒角R較大的試驗件與倒角R較小的試驗件收壓后進(jìn)行對比，套管內(nèi)圈倒角R越小，收壓后產(chǎn)生的局部擠壓力越大（倒角部位與鋼絲的接觸面積越?。饺菀讛D傷鋼絲。

3）鋼索在日常檢查、運轉(zhuǎn)、裝配、使用過程中，可能偶發(fā)過度彎曲現(xiàn)象，造成鋼索套筒收壓小頭處反復(fù)彎曲變形，增大此處鋼索變形量，加大誘發(fā)斷絲風(fēng)險。

4）鋼索在機(jī)上正常使用時，鋼索調(diào)節(jié)的松緊度、使用頻率均與斷絲有一定關(guān)系。鋼索在工作狀態(tài)下常會受到較大的沖擊力，受力瞬間有一定的微動磨損，可能誘發(fā)應(yīng)力集中位置發(fā)生斷絲。

綜上分析，鋼索套筒在收壓過程中，套筒收壓小直徑端對鋼索最外側(cè)鋼絲造成一定的擠壓變形，在使用過程中鋼索受微動磨損及反復(fù)拉力誘發(fā)疲勞斷絲。同時，通過試驗驗證，鋼索破壞拉力試驗數(shù)據(jù)合格，鋼索在極限拉力下的破壞斷裂表現(xiàn)為一股一股斷裂，不是瞬間失效斷裂。因此，此次鋼索斷絲為偶發(fā)事件。

5 整改措施及建議

綜上分析及試驗驗證，采取以下措施，以最大限度規(guī)避風(fēng)險，降低斷絲隱患。

1）完善制造工藝規(guī)程

增加分件套筒尺寸控制技術(shù)要求。通過調(diào)整套筒內(nèi)孔、外圓、長度、粗糙度、圓角技術(shù)要求，在保證破壞拉力試驗合格范圍內(nèi)，減小收壓時鋼索所受擠壓力。將技術(shù)要求落實到制造工藝規(guī)程中，統(tǒng)一規(guī)范加工尺寸，消除操作者憑經(jīng)驗加工造成質(zhì)量不確定性的隱患。

2）優(yōu)化鋼索收壓過程控制

在鋼索收壓時，除嚴(yán)格按照《鋼絲繩在套環(huán)上壓緊收頭》通用工藝執(zhí)行外，增加逐級尺寸收壓技術(shù)要求，落實到制造工藝規(guī)程中，并增加過程檢驗要求。

3）增加對鋼索在轉(zhuǎn)運、裝配過程中防止彎曲的控制要求。

4）建議對飛行超過500h的鋼索增加檢查頻次。

參考文獻(xiàn)

[1]凌晨，吳澎.淺談鋼絲繩失效原因[J].冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2008（5）.

[2]羅裕富. Cessna172R飛機(jī)操縱系統(tǒng)鋼索分析[J].科技風(fēng)，2012（12）：55-57.

[3]范昱，李子昂，雷波，等.某型發(fā)動機(jī)操縱系統(tǒng)鋼索斷裂故障分析與改進(jìn)設(shè)計[J].教練機(jī)，2018（3）.

作者簡介

趙尚志，工程師，長期從事航空裝備保障及修復(fù)相關(guān)領(lǐng)域工作。