飞机起落架故障分析设计

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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: 飞机起落架故障分析 所属系部: 航空维修工程系专 业: 航空机电设备维修西安航空职业技术学院制 西安航空职业技术学院毕业设计(论文)任务书题目: 飞机起落架故障分析任务与要求: 对飞机结构检修中飞机烧伤事故进行分析研究,总结飞机烧伤的原理、特点、以及一些基本的维修方法。时间: 2012 年 10月03日 至 2012 年 11月24日 共 7 周所属系部: 航空维修工程系学生姓名: 陈勃兴 学 号: 105042-24专 业: 航空机电设备维修指导单位或教研室: 西安航空职业技术学院指导教师: 程 军 职 称: 机 械 师 西安航空职业技

2、术学院制2012年10月 08日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字10月3日至10月9日根据指导老师的要求以及自己几年来的所学,并在图书馆查阅大量的相关资料基础上,确定出几个论文的题目10月10日至10月16向指导老师汇报前段准备情况,最后确定的论文题目,并着手整理相关资料10月17日至10月23日根据整理的相关资料,初步建立起自己论文的基本框架,并和老师讨论是否合适,修改完善10月24至10月30日结合自己所学,对所掌握的资料进行合理的筛选后,初步形成论文的初稿,并发送给指导老师,接受老师的指导11月1日至11月6日就指导老师对初稿指出的相关问题,尤其

3、是论文格式问题,进行及时修改,尽量做到认真,以保证论文的理论正确性,并将修改后的电子稿再次发给老师11月7日至11月14日就指导老师再次提出的相关问题进行修改,并经过多次讨论,形成满足学校要求的论文11月14日至11月21日进一步完善论文,打印,提交,等待论文答辩教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。飞机起落架故障分析【摘要】起落架是飞机的重要组成部分,飞机的停放、起飞着陆主要是由起落架来完成的。所以起落架的工作性能直接影响了飞机的安全性和机动性。飞机起落架故障很多,本文主要针对歼七和歼八飞机的一些故障加以分析。主要阐述了歼八飞机主起落架机轮半轴裂纹故

4、障分析和歼七飞机起落架收放系统典型故障分析。关键词: 起落架 机轮半轴 裂纹 法兰盘 自动收起 油路堵死 电液换向阀Abstract:The landing gear is the important part of a plane, aircraft taking off and landing Park, mainly by the landing gear to complete. So the landing gear performance has a direct impact on the aircraft safety and mobility.Aircraft landing

5、 gear failures, this paper f 7 and fighter aircraft fault analysis. Mainly elaborated the J-8 aircraft main landing gear axle crack fault analysis and f 7 landing gear system of typical fault analysis.Key words: landing gear wheel axle crack flanges are automatically folded circuit blocked electro-h

6、ydraulic reversing valve目 录1.歼8飞机主起落架机轮半轴裂纹故障分析61.1引论61.1.1主起落架结构设计概况61.1.2 主起落架机轮半轴故障概况71.2主起落架机轮半轴失效分析81.2.1主起落架机轮半轴受力分析81.2.2 机轮半轴裂纹检测及断口分析91.3 主起落架机轮半轴疲劳试验结果111.3.1 机轮半轴疲劳试验破坏部位111.3.2 试验结果与使用情况差异分析121.3.3外场飞机使用特点分析121.3.4 主起落架机轮半轴失效分析结论131.4主起落架机轮半轴结构设计改进131.4.1半轴结构设计改进原则131.4.2半轴结构细节设计改进131.5

7、经验教训141.5.1 设计载荷谱、变形预测与实际使用情况相符141.5.2完善细节抗疲劳设计和强化工艺是提高结构抗疲劳开裂的重要技术途径141.5.3地面疲劳试验验证刚度模拟要真实141.5.4制定合理的检修周期是确保使用安全的重要措施142歼七飞机起落架收放系统典型故障分析152.1歼七飞机前起落架自动收起的故障研究152.1.1起落架收放控制原理分析152.1.2起落架自动收起原因分析162.2.1 电液换向阀性能不良162.3 故障验证182.4维修对策182.4.1改进起落架收放管路的设计192.4.2提高产品质量,加强安装前的检查19结束语20谢 辞21参考文献221.歼8飞机主起

8、落架机轮半轴裂纹故障分析1.1引论1.1.1主起落架结构设计概况歼8飞机起落架为前三点式布局,由1个前起落架、2个主起落架组成,其中主起落架安装左右机翼上。飞机停放时,起落架起着支撑作用;飞机地面滑行时、起飞着陆时,起落架起着缓冲作用,同时将地面载荷传迹到机身上。主起落架收起后,支柱收在机翼内,而机轮则绕活塞杆下部的转轴转动7723收入机身两侧。图11-1主起落架为支柱式结构,由缓冲支柱、带刹车机轮、收放作动筒、转轮机构、上位锁、终点开关和护板等组成,如图111所示。其中缓冲支柱主要是由外筒、活塞杆、机轮半轴、扭力臂和装于支柱内部的柱塞式缓冲器所组成。由锻铝合金制造的带刹车的机轮即安装在机轮半

9、轴上。轮轴的一端制有接头,与活塞杆下端耳片铰接,并制有连接转轮机构的耳片。轮轴上还制有千斤顶顶窝和安装传递撞击载荷的止动螺栓的轴孔。 早期歼8飞机的支柱外筒、活塞杆、轮轴等主要受力件均采用超高强度钢GC4(40CrMnSiMoVA)模锻件制造,并进行喷丸强化及直接涂漆表面处理。在后续机型中,支柱外筒、活塞杆、轮轴等主要受力件采用了更为先进的超高强度钢300M(40CrNi2Si2MoVA)模锻件制造,并进行喷丸强化及镀铬钛、涂漆的表面处理和表面防护。 GC4钢是超高强度钢,具有良好的工艺性能和综合力学性能,对缺口和氢脆有较高的敏感性。热压力加工成形性能良好,但对过热较敏感,不允许采用气焊和镀锌

10、工艺。 300M钢也是一种中碳低合金超高强度钢,具有高淬透性,淬火加低温回火后强度达1960MPa,兼有优良的横向塑性、断裂韧度、抗疲劳性能,但对缺口和氢脆也有较高的敏感性,一般不推荐焊接。无论是GC4钢还是300M钢,由于对应力集中的敏感性,所以在零件设计时,尽可能选用大的截面过渡半径,并用选用较小的粗糙度值,保持零件表面光滑。此外,在生产和使用中要严格控制热处理、表面处理等工艺过程,防止产生氢脆。对于GC4钢制造的机轮半轴,早期机型机轮半轴寿命为3000多个起落,后续机型机轮半轴寿命4000多个起落,并规定在弟二次大修时更换机轮半轴,载荷谱中没有考虑腐蚀因素。1.1.2 主起落架机轮半轴故

11、障概况歼8后续机型某架飞机在夜航第二个起落着陆过程中,当距跑道端头550m时,右侧主机轮及刹车组件脱离飞机,右主起落架机轮半轴折断、支柱着地,活塞杆连接机轮半轴耳片处和机轮半轴下表面磨损约15mm,飞机其他部位无损伤。该右主起落架已使用了909个起落。机轮半轴从法兰盘内外两侧断为3截,法兰盘外侧轮轴断开不规则,呈45角;法兰盘内侧轮轴断口截面比较平整垂直.在歼8飞机大修时,在主起落架机轮半轴上连续发现裂纹,这些机轮半轴起落次数约在1400个起落左右。在普查中陆续发现,约有23 的飞机机轮半轴出现裂纹,其中近61起落次数在1300起落以上,近20在10001300起落之间,近19在1000起落以

12、下。裂纹发生的部位在机轮半轴法兰盘外圆根部倒角变截面处,具体在安装止动螺钉的凹面台阶背面法兰盘弟1孔附近的变截面处角度的范围内,见图113。图11-3裂纹方向均沿着变截面的交界线,裂纹长度最短的为3mm,最长的为80mm。在出现裂纹的这些机轮半轴上未发现锈蚀情况。1.2主起落架机轮半轴失效分析1.2.1主起落架机轮半轴受力分析机轮半轴在起落架上的安装及其结构如图114所示。飞机在起飞、着陆、滑行、刹车和转弯等情况下,所有地面传来的载荷及飞机着陆接地时产生的撞击能量均通过机轮半轴传到活塞杆上。应力分析结果表明,歼8机种主起落架机轮半轴的应力较高图11-4机轮刹车装置借助9个螺栓将刹车壳体安装在轮

13、轴的法兰盘上,法兰盘R2圆角处与机轮刹车壳体有配合关系,刹车壳体该处倒角尺寸为2.5mm45。机轮半轴的法兰盘主要承受飞机刹车时产生的扭矩,裂纹所在处的第1螺栓孔在刹车过程中受力较大,并且在R2圆角处的应力集中加大了剪切作用(图11-5);图11-5另外飞机着陆时机轮着地瞬间,地面载荷分别作用机轮垂直向上的载荷和逆航向载荷,二者的合力在扇形区内作用给半轴,对其根部形成剪切和弯曲作用。上述3种载荷传至半轴根部,必然会产生较大的工作应力。再考虑R2圆角多应力集中因素,其应力水平还将大幅度提高。正是作用在R2圆角处的剪应力和弯曲正应力的共同循环作用,结果在该处产生疲劳裂纹。1.2.2 机轮半轴裂纹检

14、测及断口分析1 外场机轮半轴断裂检查目视观察,机轮断成3部分,法兰盘内侧轮轴断口比较平直,沿法兰盘R2处有近一周的封闭裂纹。封闭裂纹断口为疲劳断口形貌特征,疲劳源为线性多源(周向沿加工痕迹长约25mm)。源区位于轮轴法兰盘第一安装孔附近的内侧下方R2处,源区局部有擦伤,源区附近未发现明显的冶金缺陷。疲劳裂纹从左下方沿法兰盘圆周方向逆时针扩展了300余度后,分成两叉,一叉沿法兰盘外侧轮轴快速扩展,另一叉沿法兰盘内侧轮轴快速扩展。断口上疲劳弧线、放射棱线明显,粗大的放射线指示出疲劳扩展方向,端口上有多条明显的疲劳弧线。在扫描电镜下观察,在源区附近和扩展区均可见到韧窝带或局部疲劳条带等疲劳微观特征,大部分区域为韧窝形貌。基于上述观察结果,初步判断轮轴断裂属于高应力低调疲劳断裂。轮轴由GC4钢模锻制造加工。在法兰盘部位沿模锻件纵向切取试样进行测评,平均强度值符合设计要求(19010Kgf),且偏于上线,见表112。表112 显微硬度及换算值序号HVO.2HRC(换算值)强度值(换算值)/MPa图样要求值/MPa

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