某卡环内锁作动筒啸叫故障分析

2019-11-13黄志军赵振贵傅琳辉

教练机 2019年3期

邹衍，黄志军，赵振贵，傅琳辉

（航空工业洪都，江西南昌，330024）

0 引言

在航空领域，液压系统得到广泛的应用。液压系统往往是机械、电子和液压技术相结合的高精密部件[1]，系统工作时啸叫成为液压系统常见故障之一。学者对液压系统的啸叫现象研究较多，陈元章[1]对伺服阀衔铁组件的啸叫问题进行了CFD分析发现，啸叫时流体在产品内部产生了一明显的狭长负压区，通过改变产品内部结构，伺服阀啸叫的问题得到解决。朱钒[2]等对溢流阀的噪声进行研究发现，主要有三类噪声，即机械噪声、流体噪声和结构噪声，并提出通过减少气穴，改进装配等方法进行降噪。刘玉龙[3]针对飞机刹车伺服系统中压力伺服阀的啸叫问题展开理论研究、仿真分析和试验探究，发现其啸叫现象主要为相关组件受迫性高频振动，影响因素包括滑阀结构参数、滑阀增益、前置级气穴现象、死容腔气泡和供油压力脉动等。

作动筒是液压系统中将液压能转变为机械能的执行机构[4]，本文针对某卡环内锁作动筒活塞部件运动时出现的啸叫现象，验证了故障原因的正确性，同时提出了更有效的间隙检测方法，给出了避免故障的解决措施，并通过试验验证了解决措施的可行性。

1 故障描述及初步分析

图1为某卡环内锁作动筒结构示意图[5]。作动筒主要由外筒、保持器、活塞杆、活塞、卡环、弹簧和密封圈组成。保持器与活塞杆固连，保持器与活塞间装有若干弹簧，活塞可沿活塞杆运动。作动筒一侧设有卡环式内锁，上锁状态时卡环处于自然状态，开锁后卡环处于收缩状态。作动筒解锁后，在液压作用下活塞杆等部件沿外筒往复直线运动。

图2为作动筒缩进运动示意图。作动筒做缩进运动时，活塞在液压作用下压缩弹簧，与保持器端面贴合，推动活塞杆向左运动，同时活塞杆一端面与卡环贴合，推动卡环运动。此时弹簧腔几乎为密闭空间。

图3为作动筒伸出运动示意图。作动筒做伸出运动时，活塞在液压作用下与卡环斜面贴合，推动活塞杆向右运动。活塞与保持器端面脱离，形成弹簧腔与液压油腔间的通路。

图1 某卡环内锁作动筒上锁位置示意图

图2 作动筒缩进运动示意图

图3 作动筒伸出运动示意图

试验时发现，当作动筒做缩进和伸出运动时，都会发出持续的啸叫声。根据经验，作动筒啸叫的可能原因包括机械噪声或者流体噪声。机械噪声又可分为振动噪声和摩擦噪声。由于作动筒运动较简单且零部件刚度较强，排除振动噪声的可能。作动筒工作时，卡环处于收缩状态，卡环与外筒间必然存在摩擦作用，卡环收缩程度影响卡环与外筒间摩擦强度，故该摩擦是造成作动筒啸叫的可能因素。

作动筒安装完成后，由保持器、活塞杆和活塞包围形成弹簧腔，弹簧腔与液压油腔间的通路大小由保持器和活塞间隙保证。当该间隙过小时，作动筒运动时弹簧腔可能产生负压作用，出现负压腔甚至气穴，从而导致流体噪声。如图2所示，作动筒做缩进运动时，理论上保持器和活塞完全贴合，间隙很小，弹簧腔几乎为密闭空间；如图3所示，作动筒做伸出运动时，理论上保持器和活塞间有一定的间隙，该间隙大小与多个零件公差有关。若由保持器和活塞间隙导致流体噪声，则噪声应出现在伸出过程，缩进过程不该产生噪声。

2 尺寸链分析

图4为作动筒相关尺寸参数示意图。

图4 尺寸示意图

由图4可知：

所以

根据作动筒零件尺寸及公差要求，公差范围按均匀分布，随机生成10000组尺寸，计算当d1=0时，卡环收缩后最大外径D，结果如表1所示。

表1 D统计结果表

外筒内径Dt理论值为75mm，由表1可知，卡环收缩后最大外径有可能大于外筒内径，故卡环与外筒间存在干涉，导致啸叫故障。设收缩后卡环与外筒内壁径向干涉量为dRN，统计表1中干涉量，如表2所示。

表2 dRN统计结果表

由表2可知，当前作动筒结构参数在考虑公差后，有不大于10%的概率出现卡环收缩后与外筒干涉的情况，其中，最大干涉量约为1mm。

本研究通过建立一套测定天然气中重组分对MDEA溶液脱硫性能影响的室内实验装置，研究不同重组分对MDEA溶液吸收性能的影响规律，采用多因素方差分析筛选关键因素，并判定其影响程度大小，采用人工神经网络建立天然气中重组分不利影响的预测模型，准确找出天然气中重组分不利影响与相关因素之间的隐藏关系，并确保此预测模型的误差小于10%。

作动筒装配要求如图5所示。