一種新型緩沖器的工藝方法

黃慧群 尹航洪 李永東

(中航工業江西洪都航空工業集團有限責任公司，江西南昌330024)

緩沖器用于減緩飛機著陸撞擊和地面滑跑沖擊載荷，廣泛運用在各種類型的飛機起落架上。筆者公司原生產的緩沖器為單腔式油氣一體的緩沖裝置。為了使乘員更舒適，有利于飛機著陸、滑跑功能，減小滑行載荷等，目前在三代機以上的飛機起落架上大多采用雙腔油氣分離、高低壓腔緩沖器。本文介紹的起落架緩沖器就是這種新型的緩沖器。

1 緩沖器結構原理

該緩沖器結構如圖1所示，主要由外筒、活塞桿、芯桿、針桿和浮動活塞等組成，二端連接采用了自潤滑軸承設計方式，且緩沖器內設計為高、低壓雙腔工作結構。低壓腔充氣壓力為P1，初始容積為V1;高壓腔充氣初壓為P2，初始容積為V2，且P2＞P1，當有外力作用時，緩沖器開始壓縮，這時V1開始壓縮，P1開始增大，此時為第一階段;當行程到S1，P1=P2時，高壓腔開始壓縮，由這一點開始，高、低壓腔同時壓縮，此階段為第二壓縮行程。由于第二級兩個活塞面積大于第一級一個活塞面積，因此氣壓總載荷有突變。

2 難點分析與解決方法

2.1 主要部件難點分析

(1)多筒體組件設計要求高

該緩沖器為多筒體組件結構，外筒和活塞桿均為30CrMnSiNi2A材料，零件的形狀公差主要有同軸度、垂直度、對稱度要求，孔的精度為7～8級，尤其外筒為薄壁筒形零件，內表面粗糙度要求高。

(2)高低壓腔易串氣

緩沖器內部設計為高、低壓腔結構，低壓腔注油后，填充壓力僅為0.5 MPa，而高壓腔填充壓力高達20 MPa。研制初期，該緩沖器的高壓腔兩端密封沿用了O形膠圈密封(見圖2)，當緩沖器高壓腔做功時，浮動活塞作往復直線運動，經試驗量壓，發現高、低壓腔易出現串氣現象。經查O形圈最高承壓為不大于21 MPa，在做功時，壓力可能達到50～60 MPa，故串氣是必然的。

(3)自潤滑軸承裝配難

自潤滑軸承是引進美國先進技術，其安裝固定與我們用過的軸承完全不一樣，是外翻邊，還必須進行脫出力檢測，其配合要求高及壓緊力必須掌握好，其相關尺寸精度高，且不充許超差，否則配制。

2.2 難點問題解決方法

(1)多筒體的加工

零件的形狀公差和尺寸精度要求較高。因此，分析零件的結構特點并合理地選擇工藝方法，是工藝加工過程中的重要環節。特別是對深孔加工，為了控制其變形、保證同軸度要求，除了要有豐富的經驗外，還要配備相應的設備和刀量具作保證。為此，加工多筒體采取針對性的熱前、熱后工藝，熱前粗加工和半精加工，可用加長麻花鉆或高剛性麻花鉆，在普通機床(車床、鉆床)上加工，也可采用深孔刀具(板鉆、槍鉆等)在普通的專用機床上加工;然后進行锪、鏜的半精加工。熱后先加工精加工基準，再進行精加工和光整加工，通常采用磨削，再精磨和珩磨、超精或滾壓加工;同時，在每道工序中控制跳動量均不大于0.02 mm，使多筒體零件內外圓同軸度控制在0.04 mm之內，滿足使用技術要求。

(2)密封圈選型試驗

由于雙腔緩沖器的壓力較高，原有材料密封出現高、低壓腔易串氣現象，工藝人員查對了O形圈的使用條件和范圍，認為O形圈對＞21 MPa壓力達不到密封作用，故必須從材料密封性能方面入手，重新選型。

在密封圈性能試驗過程中，先后選用了FM－5和FM－1新材料進行密封試驗，但低溫試驗仍有串氣;為此，又選用了新的密封圈(K03－P、K08－35)來進行密封性能試驗。同時，為配合新選的密封圈做密封試驗，還對浮動活塞進行了重新設計(見圖3)。

新選的密封膠圈，采用了國外目前較為先進的雙層矩形密封膠圈，旨在解決高、低壓腔密封串氣問題，試裝階段新密封膠圈裝配和O形密封膠圈相比，難度不小。

(3)密封圈裝配

①密封圈K08－DS+K35的安裝:將滑環(灰色)上的密封組件(藍色)拆下，將滑環放到100℃的水中，煮沸40～50 min。把彈性體(紅棕色)放入密封槽中，把安裝用心軸裝到浮動活塞上，將滑環安裝到安裝心軸上，向上推動至密封槽中，拆下心軸;一邊轉動，一邊把復原工具推到密封組件上，5 h后拆去復原工具，將密封組件(藍色)裝到滑環上。

②密封圈S09－DS+K35的安裝:把彈性體(紅棕色)放入密封槽中，把滑環(灰色)進行彎曲壓縮，不得擦傷，然后將滑環放入密封槽中，安裝后，把密封圈的內徑理平;把安裝工具旋推入孔中，30 min后拆出安裝工具，把密封組件(藍色)裝入密封槽內。

由于新的密封膠圈結構為雙層矩形截面密封膠圈，在裝配時必須借助引導圈、引導軸等，安全、穩妥地把新的膠圈裝入密封槽內，而不出現變形、扭曲等。裝配時，嚴格按程序操作，否則極易使密封圈折斷。

③O形圈的安裝:緩沖器低壓腔采用O形密封膠圈密封的部分，擋圈裝入外槽后，變形較為明顯，需要進行定型處理(見圖4)，以免進筒時擋圈被切邊后，擋圈被切殘余擠兌O形密封膠圈，造成漏油、漏氣現象。

④裝配注意:緩沖器裝配時要避免密封件入筒時出現劃傷、翻邊等。

緩沖器選用的新密封膠圈(見圖5)和正確的安裝方法，并經密封性能試驗驗證，工作壓力大于21 MPa時，高、低壓腔未出現串氣現象，串氣問題得到解決。

(4)自潤滑軸承的安裝

①安裝孔的加工:其要求精度非常高，采取精鏜加工，利用校準環規作孔的比對檢測。如若超差必須配制軸承。

②自潤滑軸承的安裝(見圖6):自制專用安裝設備，在曲線壓力機上，按要求設計壓緊力，進行軸承安裝，在壓制前對孔與軸承的配合一定要保持好，否則檢查脫出力時產生壓脫或軸承不靈活，脫出力也必須按要求設定，靈活性也必須按要求檢查。從2005年對自潤滑軸承進行工藝攻關至今，所壓軸承均滿足使用要求，未出現脫出和卡死情況。

3 結語

(1)由于該緩沖器是多筒體組件，多筒體內外圓的同軸度加工，單件均保持內、外同軸，選用基準準確，工藝方法合理。

(2)該雙腔緩沖器結構內部采用了新的密封圈密封，選型正確;密封圈K08－DS+K35和密封圈S09－DS+K35的有效裝配，工藝方法可行、有效。

(3)緩沖器低壓腔O形膠圈密封部分，擋圈裝入外槽后，變形較為明顯，進行有效的定型處理，可避免擋圈入筒時被切殘余擠兌O形密封膠圈，造成漏油、漏氣現象，解決的方法有效。

(4)自潤滑軸承的安裝，經過幾年的使用考核，未發生脫出和卡死情況，采用的安裝技術可行。

總之，通過實踐與探索，對雙腔緩沖器的設計、制造和裝配方法等積累了經驗，為今后其他新型緩沖器的研制，探索了一條新路，具有應用、推廣價值。

［1］邱宣懷.機械設計［M］.北京:高等教育出版社，1989.

［2］楊可楨，程光蘊.機械設計基礎［M］.北京:高等教育出版社，1989.

［3］鄭修本.機械制造工藝學［M］.北京:機械工業出版社，1999.