某直升機液壓阻尼器動態載荷增大原因分析

羅云寶，王 斌

(1.海軍裝備部飛機辦，北京100071;2.四川凌峰航空液壓機械有限公司，四川廣漢618300)

0 引言

在某直升機試飛階段，部分旋翼液壓阻尼器在使用一段時間后進行性能檢查時發現額定轉速工作頻率下的動態載荷相對于使用前有明顯增大，表1為3件動態載荷變大的液壓阻尼器使用前后額定轉速工作頻率下的動態載荷測試值。通過對液壓阻尼器的油液分析、壓力活門開啟壓強分析和結構原理分析，確認了液壓阻尼器動態載荷增大的主要原因，在此基礎上提出了設計改進措施。

1 液壓油污染對液壓阻尼器動態載荷影響研究

檢查液壓阻尼器油液發現污染嚴重，對油液進行污染度檢測發現油液污染度高于12級，油液中主要污染物為炭黑顆粒。為分析油液對液壓阻尼器動態載荷的影響，將另外3件液壓阻尼器進行了分解清洗，之后重新裝配進行了性能測試，結果表明動態載荷與清洗前比變化不大。表2為3件液壓阻尼器分解清洗前后的動態載荷比較。因此認為液壓油污染不是導致液壓阻尼器動態載荷增大的原因。

表1 液壓阻尼器使用前后動態載荷測試值

表2 液壓阻尼器使用前后動態載荷測試值

2 液壓阻尼器原理及結構對動態載荷的影響分析

2.1 液壓阻尼器工作原理分析

圖1為液壓阻尼器工作原理圖，在外力作用下阻尼活塞在阻尼腔中作往復運動。

當阻尼活塞向右運動但運動速度較小時，油液壓強小于壓力活門開啟壓強，壓力活門處于關閉狀態，活塞右腔的油液通過右邊補油活門的阻尼孔進入補油腔，由補油腔對阻尼活塞左腔進行補油;當阻尼活塞向右運動但運動速度較大時，油液壓強大于壓力活門開啟壓強，將右邊壓力活門推開，活塞右腔的油液部分通過右邊補油活門的阻尼孔進入補油腔，部分直接通過壓力活門縫隙進入補油腔，由補油腔對阻尼活塞左腔進行補油。

圖1 主槳轂揮舞/擺振鉸滑油密封結構示意圖

當阻尼活塞向左運動但運動速度較小時，油液壓強小于壓力活門開啟壓強，壓力活門處于關閉狀態，活塞左腔的油液通過左邊補油活門的阻尼孔進入補油腔，由補油腔對阻尼活塞左腔進行補油;當阻尼活塞向左運動但運動速度較大時，油液壓強大于壓力活門開啟壓強，將左邊壓力活門推開，活塞左腔的油液部分通過右邊補油活門的阻尼孔進入補油腔，部分直接通過壓力活門縫隙進入補油腔，由補油腔對阻尼活塞左腔進行補油。

從液壓阻尼器的工作原理看，壓力活門開啟前，動態載荷與活塞運動速度有關，運動速度越大，動態載荷越大;隨著阻尼活塞運動速度加大，阻尼腔的壓強逐漸變大，當阻尼腔的壓強大于壓力活門開啟壓強時，壓力活門開啟，動態載荷基本維持在壓力活門開啟點。壓力活門的開啟壓強確定了壓力活門后液壓阻尼器動態載荷的大小。

2.2 定壓活門開啟力分析

根據原理分析，液壓阻尼器使用一段時間后動態載荷變大，可能與壓力活門開啟壓強變化有關。將動態載荷變大的液壓阻尼器分解，進行壓力活門開啟壓強測試。表3為分解的2件液壓阻尼器壓力活門開啟壓強測試數據，使用前開啟壓力均為4.9MPa，使用后復查分別變為 5.2MPa 和 5.3MPa，壓力活門開啟壓強有了相當程度的提高。根據液壓阻尼器工作原理，液壓阻尼器使用后動態載荷變大主要是由于壓力活門開啟壓強變大照成的。

2.3 液壓阻尼器壓力活門結構分析

圖2為液壓阻尼器壓力活門結構示意圖，安裝在阻尼器外筒上，在壓力活門伸長方向兩端與阻尼器外筒可靠頂緊，左右閥體不會發生沿伸長方向的相對轉動，壓力活門彈簧在使用中不可能變長，彈簧預壓力不會變小，也就是說壓力活門的開啟壓強不會變小;在壓力活門縮短方向，為滿足彈簧預緊力調節需要，左右閥體并沒有擰到靠緊，由于沒有任何鎖緊措施，左右閥體在外載荷作用下有可能沿縮短方向相對轉動，使壓力活門彈簧縮短，彈簧預壓力不會變大，壓力活門的開啟壓強不會變大，從而導致阻尼器動態載荷變大。

表3 液壓阻尼器使用前后壓力活門開啟壓強測試值

圖2 改進前壓力活門結構示意圖

3 改進措施

根據前述分析，某直升機液壓阻尼器使用一段時間后額定轉速工作頻率下的動態載荷增大是由于壓力活門在縮短方向的轉動沒有鎖緊措施，導致在使用中由于振動等原因會使得壓力活門的左右閥體沿活門縮短方向相對轉動，加大彈簧的預緊力，從而提高了活門開啟壓強，導致動態載荷增大。

改進措施主要針對壓力活門在縮短方向的轉動鎖緊，對壓力活門進行了改進設計，改進方案如圖3所示。在左右閥體相對轉動縮短方向，采用調節墊圈進行防松，確保左右閥體不能沿壓力活門縮短方向相對轉動。

圖3 壓力活門結構示意圖

4 改進措施驗證

貫徹設計改進措施的液壓阻尼器在某型直升機上進行了裝機使用，使用后將液壓阻尼器拆下返廠重新進行了阻尼器載荷特性檢查，載荷特性與裝機使用前相當。表 4為編號 1205001、1205006和1205008的阻尼器使用前后載荷特性對比。

表4 液壓阻尼器使用前后動態載荷測試值

5 結論

針對某直升機部分旋翼液壓阻尼器在使用一段時間后額定轉速工作頻率下的動態載荷增大的問題，原因分析到位，導致故障機理清楚。裝機使用后的載荷特性檢查結果表明，使用前后阻尼器的載荷特性基本沒有變化，采取的設計改進措施有效，解決了旋翼液壓阻尼器使用后動態載荷增大的故障。