一起新材料应用引起的航空机轮故障分析

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1、学术论文RESEARCH一起新材料应用引起的航空机轮故障分析AnalysisofAviationWheelFailureCausedbyApplicationofNewMaterial中国人民解放军驻陕西飞机工业（集团）有限公司军事代表室胡愈刚王晓平周亮[摘要]TC11钛合金在首次应用于某型飞机机轮刹车壳体时，由于对TC11的特性掌握不透，设计考虑卡台断裂部位不周，造成了使用过程中刹车壳体卡台断裂的故障。通过分析故障原因，制订了改进措施，经试验试飞验证，改进措施有效，为TC11在航空机轮上的推广应用积累了经验。断裂卡台关键词：航空机轮TC11断裂图1主机轮刹车壳体卡台断裂

2、情况[ABSTRACT]WhileTC11titaniumalloyis昀irstlyFig.1FractureofhostwheeIbrakesheIIappliedtoacertaintypeaircraft’swheelbrakeshell,frac-turefailureiscausedbythelackofunderstandingofthe压痕newmaterial’sproperties.Byanalyzingthecauseoftheproblem,improvementmeasuresaretakenandveri昀iedef-fectivelybygr

3、oundand昀lighttests,whichcontributetothepopularizationofTC11’sapplicationinaviationwheel.Keywords:AviationwheelTC11Fracture半卡环保护盖DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.06.086图2主机轮半卡环和保护盖损坏情况Fig.2DamageofhaIfsnapringandprotectioncoverofhostwheeI1故障基本情况2012年6月25日，某型飞机01架机在进行高原试壳体卡台断裂飞时，左后外主机轮出现异常

4、。经分解检查发现刹车壳体卡台全部断裂（图1），半卡环弯曲变形且有明显压痕，半卡环偏移壳体卡台应力偏大压痕偏离半卡环宽度中心，保护盖明显翘曲变形、断裂（图2）。该型飞机主机轮刹车壳体及缸座的连接结构采用保护盖刚差性壳体卡台偏薄卡台应力集中材料缺陷加工缺陷起落半卡环半卡环止动环式连接设计，通过半卡环、保护盖及锁紧螺钉连架冲与壳体与保护接缸座及壳体，能防止缸座轴向移动和周向转动，是目击与环槽间盖槽间振动隙过大隙过大前国内产品普遍使用的结构型式。图3主机轮刹车壳体卡台断裂故障树2初步原因分析Fig.3FauIttreeoffractureofhostwheeIbrakesheII

5、2.1故障树分析方向呈一定的弧形，靠两侧部位较深；靠根部一侧约根据主机轮故障情况，经初步分析，得出刹车壳体1.5~2.5mm区域内未见明显的接触痕迹。卡台断裂的故障树如图3所示。（2）半卡环内孔处尖角锋利，上卡台压痕明显，压2.2故障件外观检查痕偏离宽度中心，且宽度不一致。对故障刹车壳体、半卡环和保护盖的接触和运动痕（3）保护盖严重翘曲变形、断裂，边沿有与半卡环迹进行分析，发现以下现象：的摩擦痕迹，摩擦痕迹宽度不均匀。（1）故障刹车壳体卡台下端面靠外圆一侧均存结合刹车壳体、半卡环、保护盖间的装配关系（图在明显的接触痕迹，径向深度约1.5~2.8mm，且沿圆周4），可初步分

6、析出：由于半卡环与卡环槽及保护盖之间86航空制造技术·2015年第6期学术论文RESEARCH半卡环与保护盖设计2.4其他复查情况间隙0.25mm对故障刹车壳体进行金相、化学成分和力学性能分小半卡环与壳体卡台半卡环与壳体轴向设接触长度4mmS计间隙0.1~0.3mm析，均未发现材料缺陷。对刹车壳体的加工工艺、加工1过程的质量记录文件等进行复查，均未发现异常。对刹1车壳体卡台断口进行失效分析（图6），判定卡台断裂为半卡环与壳体径向设疲劳断裂。计间隙1mm图4机轮刹车壳体局部装配示意图3主机轮刹车壳体卡台断裂机理分析Fig.4LocaIassembIydiagramofwhe

7、eIbrakesheII当机轮刹车时，缸座组件中的活塞将刹车压力转化的间隙过大，使得飞机在起飞着陆和地面刹车过程中，为作用在壳体的轴向载荷S（图4），壳体卡台同时受到半卡环在起落架的冲击振动下存在径向和周向移动，致大小相等的反作用力，在小半卡环和保护盖安装到位的使与卡台的接触面不均匀，使得卡台受力不均。情况下，卡台根部受到弯曲与剪切复合应力作用。2.3故障件尺寸复查由于半卡环与刹车壳体卡环槽、保护盖间的间隙过对刹车壳体、半卡环和保护盖的结构尺寸进行复大，加上保护盖刚性差、变形大的综合影响，使半卡环在查，发现如下问题：起落架振动