某鎖閉機構耐久性試驗研究

徐梅香，張 輝

(1.中國直升機設計研究所，江西 景德鎮 333001;2.中航工業綜合技術研究所，北京 100028)

0 引言

鎖閉機構是直升機維護、維修口蓋的重要連接件，鎖閉機構的研制一般需要進行耐久性試驗。對于Ⅰ類快卸鎖，即旋轉快卸鎖，在 GJB2027［1］《飛機快卸鎖通用規范》3.5.6.7條有述:“鎖經受 2500次的鎖緊－開鎖操作循環試驗以后不應損壞，并滿足其他性能要求”;對于Ⅱ類快卸鎖，即按發快卸鎖，3.5.7.3 條有:“鎖經過 5000 鎖緊 － 開鎖操作循環，鎖不應失效或損壞”;具體實施方面，GJB2027［1］的4.37條要求按“按各類快卸鎖產品規范規定的操作次數進行試驗”，標準中沒有規定耐久性試驗的試驗條件，如試驗裝置、試驗載荷、試驗頻率等細節內容，這給各類鎖閉機構耐久性試驗的實施造成很多不確定性。拿某鎖閉機構舉例，有的單位做耐久性試驗時空載進行，有的采用10%使用載荷作為耐久性試驗的預緊力，因此試驗方法的可靠性有待斟酌。現對某直升機用鎖閉機構在研制過程中耐久性試驗的試驗方法進行闡述，并分析討論該方法的合理性。

1 耐久性試驗方法

圖1是該鎖閉機構預緊力及耐久性試驗示意圖。該鎖閉機構按GJB2027［1］的定義屬Ⅱ類按發快卸鎖，耐久性試驗需滿足5000次的開鎖－閉鎖循環。耐久性試驗的意義是在試驗條件下對鎖閉機構的開鎖－閉鎖循環操作的加速化檢驗。在實際使用中，開鎖－閉鎖的操作僅限于直升機停機狀態下進行。對于本鎖閉機構，由于鎖閉機構的鎖座與鎖鉤之間在停機狀態下仍具有拉伸載荷，因此空載試驗肯定是不合理的;采用10%使用載荷作為預緊力是什么狀態?沒有數據很難說清楚，因此試驗前必須確定耐久性試驗的預緊力。

1.1 預緊力的確定

按 GJB2027［1］的規定，Ⅱ類快卸鎖的開鎖力、閉鎖力應在10N－30N之間，因此停機狀態下鎖閉機構的開鎖力、閉鎖力應保持在10N－30N之間。預緊力試驗的目的是確定當鎖閉機構開鎖力、閉鎖力保持在10N－30N之間、鎖閉機構開關正常時，預緊力的大小是多少。

試驗示意圖見圖1，分別在鎖閉機構上施加使用載荷的 2.5%、5%、7.5%、10%、15% 作為預緊力，用推拉力計分別打開和閉合鎖閉機構的觸發器端部和鎖柄端部，反復操作3次，記錄不同預緊力時的開鎖力和閉鎖力。鎖閉機構試驗數量3把，分別編號為1#、2#、3#鎖閉機構。鑒于篇幅原因，本文僅列出1#鎖閉機構試驗數據，試驗數據匯總見表1［2］，數據分布曲線見圖 2［2］。

為了驗證國產鎖閉機構開鎖力、閉鎖力的符合性，本試驗以進口件檢測數據為依據，對進口件也進行了檢測，檢測數據見表 2［2］，數據分布曲線見圖3［2］。

圖1 鎖閉機構預緊力及耐久性試驗示意圖

圖2 1#鎖閉機構預緊力－開鎖力－閉鎖力數據分布曲線

表1 1#鎖閉機構預緊力－開鎖力－閉鎖力 (N)

表2 進口鎖閉機構預緊力－開鎖力－閉鎖力 (N)

圖3 進口件鎖閉機構預緊力－開鎖力－閉鎖力數據分布曲線

從當時試驗情況及預緊力試驗數據分析，無論是國產件還是國外件，當施加2.5%使用載荷作為預緊力時，鎖閉機構能夠正常開啟、關閉，開鎖力、閉鎖力在10N－30N之間;當施加5%使用載荷作為預緊力時，開鎖時鎖體不能自行完全開啟，僅彈起約10mm，需用手協助打開;當施加10%使用載荷作為預緊力時，開鎖時鎖體完全不動，需用手協助打開;5%及以上載荷比的開鎖力、閉鎖力接近或超過規定值。因此采用5%、10%使用載荷作為預緊力不符合實際使用狀態，最終確定耐久性試驗的預緊力設為2.5%使用載荷。

1.2 耐久性試驗

試驗要求:承受2.5%使用載荷作為預緊力的鎖閉機構，試驗頻率為10～15次/min，開啟－閉合操作5000次循環，試驗后鎖閉機構不應失效，試驗數量3件，送試方要求其中一件做到失效。一次循環為:開啟－翻轉到最大位置－閉合。

耐久性試驗數據結果見表3［2］，10000次開－閉循環耐久性試驗后的磨損情況見圖4、圖5［2］。

表3 耐久性試驗結果

圖4 10000次開－閉循環耐久性試驗后的銷子磨損情況

從試驗結果看，編號為7#、8#、9#的試驗件均通過了5000次開閉循環的試驗考核，7#、8#鎖閉機構經過5000次試驗后，沒有出現結構損壞，鉤上的銷子與按壓器接觸處僅有肉眼可見的劃痕，鎖閉機構沒有失效。9#試驗件做了10000次開－閉循環后停止試驗，如圖4、圖5所示，與未經試驗的鎖閉機構對比，鎖鉤上的銷子與按壓器接觸處存在磨損情況，寬度約1.0mm，深度約0.7mm。綜合以上情況，鎖閉機構滿足5000次耐久性試驗要求。

圖5 銷子磨損情況詳圖

2 不足之處

產品試驗一般是考核產品極限條件下的性能表現，本鎖閉機構的耐久性試驗理論上講應當是:在鎖閉機構能夠正常打開－關閉、且最大開鎖力條件下的預緊力作為耐久性試驗的預緊力，但由于本試驗是產品鑒定試驗，非純粹的研究性試驗項目，試驗中沒有進一步研究在更大預緊力，比如3%、3.5%、4%、4.5%載荷比條件下鎖閉機構的開閉鎖情況，從而找出邊界條件下的預緊力。本試驗按經驗的方法，采用約70%開鎖力下的預緊力作為耐久性試驗的預緊力，基本能夠模擬鎖閉機構的實際使用狀態，能夠反映產品的真實情況。

3 其他鎖閉機構耐久性試驗方法討論

1)按壓式快卸鎖

對于某些通過頂住結構框實現口蓋開閉的鎖閉機構，如HB2－71－1994《輕型快卸鎖》，口蓋的關閉與開啟通過螺栓頭部頂住或脫開結構框實現，螺栓頭部與結構框間的載荷很小，該裝置在進行耐久性試驗時，僅需模擬實際安裝狀態，確定試驗頻率，無需額外施加載荷。

2)Ⅰ類旋轉快卸鎖

對于某些靠一字螺刀、十字螺刀開啟的Ⅰ類快卸鎖，它靠鎖閉裝置本身結構實現鎖閉，如HB2－46－1994《小型承力鎖》、HB6864－1993《銷釘快卸鎖》，試驗時僅需模擬鎖閉機構的實際安裝狀態，確定鎖閉機構標準夾層厚度及試驗頻率，不需額外施加載荷。

3)按壓承剪鎖

如HB6537－1991《連桿快卸鎖》，通過轉動手柄使銷子伸出或縮進，伸出后銷子在直徑方向上頂住結構框，銷子承剪力。耐久性試驗僅需模擬實際安裝狀態、確定試驗頻率，無需額外施加載荷。

耐久性試驗主要考核彈簧的耐久性能、機構內零部件的耐磨性能、疲勞性能等，從以上幾種鎖閉機構分析來看，需要確定預緊力的主要是具有拉伸載荷的鉤子鎖類鎖閉機構，如本裝置。

4 結論

1)由于GJB2027－1994《飛機快卸鎖通用規范》中定義的Ⅰ類快卸鎖與Ⅱ類快卸鎖結構型式眾多，規范難以將鎖閉機構耐久性試驗的試驗條件一一界定清楚，因此在具體試驗時，針對不同鎖閉機構，需制定專用技術規范，使耐久性試驗要求具體化，耐久性試驗應充分考慮裝置的實際受力情況，確定試驗條件。

2)GJB2027中有關耐久性試驗的條款尚不完善，待獲得足夠數據支撐后，建議將Ⅰ類快卸鎖與Ⅱ類快卸鎖按結構特點細分，細化耐久性試驗條件內容，適時對標準進行修訂換版。

［1］張占元，張春海，等.GJB2027－1994，飛機快卸鎖通用規范［S］.

［2］王宗武，侯 昆，張 輝.直升機用新型可調鎖閉機構試驗報告［Z］.