某型飛機(jī)前起落架收放作動筒耳環(huán)螺栓斷裂故障分析

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1、洪都科技HONGDUSCIENCEANDTECHNOLOGY2007·設(shè)計(jì)與工藝·某型飛機(jī)前起落架收放作動筒耳環(huán)螺栓斷裂故障分析陳水根彭志軍張志林(洪都航空工業(yè)集團(tuán))摘要從斷口理化分析、故障件檢查、靜強(qiáng)度、壓桿失穩(wěn)、出現(xiàn)裂紋后的剩余強(qiáng)度以及特殊受載情況等方面對耳環(huán)螺栓斷裂故障進(jìn)行了綜合分析，找出了耳環(huán)螺栓斷裂的原因。關(guān)鍵詞耳環(huán)螺栓斷裂壓桿失穩(wěn)剩余強(qiáng)度FailureAnalysisonAircraftNoseLandingGearActuatingCylinderEyeletBoltFractureChenShuigenPengZhijunZhangZh

2、ilin(HongduAviationIndustryGroup)AbstractThispaperanalyseseyeletboltfracturefailurebyphysicalandchemicalanaly—sis，failuredetection，staticstrength，rodbuckling，remainingstrengthofthecrackedpart，specialloadingandothermethodstofindoutthepossiblecauseofeyeletboltstructurefracture．Key

3、wordsEyeletboltfractureRodbucklingRemainingstrength1故障情況2006年3月8日，某飛行學(xué)院組織晝間飛行，某型飛機(jī)028號機(jī)著陸后，前起落架收放作動筒耳環(huán)螺栓發(fā)生斷裂，這架飛機(jī)總飛行時(shí)間為1068小時(shí)29分鐘，總飛行起落為1580(相當(dāng)于約3000次著陸)。飛參記錄顯示：飛機(jī)著地前，放起落架正常，42分56秒，飛機(jī)兩點(diǎn)接地，速度為187km／h，主輪接地信號連續(xù)，42分59秒，速度為175km／h，前起落架放下信號消失。2斷口理化分析及故障件檢查2．1斷口理化分析洪都科技2007事故發(fā)生后，對耳環(huán)螺栓故

4、障件進(jìn)行了硬度檢查、化學(xué)成分分析、金相組織檢查，檢查和分析表明：耳環(huán)螺栓故障件符合相應(yīng)的材料及零件設(shè)計(jì)要求。從宏觀斷口和微觀斷口綜合分析，該斷口起始于耳環(huán)起第7個(gè)螺紋處，并且起始處存在疲勞條帶。疲勞裂紋起始于螺紋根部和止動槽的相交點(diǎn)，長度占螺紋的四分之一圓周，即裂紋長度為1T×10．103／4=7．9mm，深度為0．2mm。從宏觀變形特征看，耳環(huán)螺栓存在明顯塑性變形(見圖1)，說明耳環(huán)螺栓在很大的彎曲載荷作用下，彎曲應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度而發(fā)生斷裂。2．2收放作動筒檢查和試驗(yàn)對發(fā)生耳環(huán)螺栓斷裂的收放作動筒進(jìn)行了檢查和壓力試驗(yàn)，結(jié)果如下：①收放作動筒外觀無碰

5、傷，活塞桿前端螺母未沖點(diǎn)保險(xiǎn)(出廠狀態(tài)均沖點(diǎn)保險(xiǎn)，未沖點(diǎn)保險(xiǎn)屬使用方拆動)；②按技術(shù)要求用2942N壓力檢查上鎖的牢固性，均能滿足要求，分解前端螺母，將套筒從外筒內(nèi)移出，作動筒在全伸展?fàn)顟B(tài)下，上鎖情況良好；③將作動筒進(jìn)行分解，分解過程中無卡滯現(xiàn)象，所有的零件外觀均無擦傷，外筒內(nèi)腔完好；圖1耳環(huán)螺栓破壞照片④對作動筒重新裝配復(fù)原，換上外場普查裂紋較嚴(yán)重的耳環(huán)螺栓，作動筒全伸展上鎖后，在壓力機(jī)上施加軸向載荷，當(dāng)加載到5．4噸載荷時(shí)，耳環(huán)螺栓斷裂，斷口形狀與故障件類似，耳環(huán)螺栓有永久塑性變形。3耳環(huán)螺栓強(qiáng)度分析3．1靜強(qiáng)度分析某型飛機(jī)液壓系統(tǒng)壓力為21MPa

6、，收上狀態(tài)作動筒的活塞面積為790．9mm，放下狀態(tài)作A-A圖2耳環(huán)螺栓2第1期陳水根彭志軍等：某型飛機(jī)前起落架收放作動筒耳環(huán)螺栓斷裂故障分析動筒的活塞面積為1017．88m／／12故收放作動筒在液壓壓力作用一『=能發(fā)出的使用載荷為：收上狀態(tài)P=21×790．9=16609N放下狀態(tài)Pf==21×1017．88=21375N靜強(qiáng)度校核安全系數(shù)f取1．5。a)螺栓本體強(qiáng)度校核拉應(yīng)力==294．6MPa壓應(yīng)力盯=：379．2blPab)螺紋強(qiáng)度校核螺紋剪切T=薯=250MPa彎曲rr=一'IT×10375315==557NPa．××．?dāng)D壓=306blPau

7、Jy'IT×10375×3×15．．c)耳孔強(qiáng)度校核擠壓，：—：445NPa邊距剪切個(gè)‘Jq．=一2X6310=198NPa×．耳環(huán)螺栓的材料為30CrMnSiA，(rb=1175MPa，強(qiáng)度可滿足要求。3．2作動筒壓桿穩(wěn)定性分析采用有限元方法對作動筒(含耳環(huán)螺栓)進(jìn)行非線性屈曲分析，材料的彈性模量E：206000MPa，泊松比：0．3。根據(jù)截面的變化，使用了三個(gè)不同梁元，有限元模型見圖3所示，計(jì)算時(shí)考慮了作動筒受軸向力作用情況，屈曲模式見圖4所示。有限元計(jì)算結(jié)果表明，作動筒的屈曲臨界載荷為P=55．4kN，與壓力機(jī)試驗(yàn)結(jié)果相吻合。而收放作動筒正常受壓

8、載荷為21．4kN，遠(yuǎn)低于臨界失穩(wěn)載荷，正常使用情況不會導(dǎo)致失穩(wěn)。3．3帶裂紋剩余強(qiáng)度計(jì)算剩余