亲历A300飞机副翼作动筒联接轴拆卸过程

　　飞机持续适航说到底就是在不断的发现故障，排除故障，使飞机始终处于正常运行状态，以保证飞行的安全。我们机务维修人员每日的航前、航后、R检、A检、C检等，都是围绕飞机能持续适航在努力工作。多年来工作实践，使我体会到：故障不怕多，不怕难，只要认真对待，细心研究都能找到彻底排除故障的好办法。比如，空客A300B－2327飞机副翼作动筒的联接轴的拆卸过程就是一个很好例子。
　　2006年11月28日，我公司空客A300B―2327飞机右副翼蓝系统作动筒卡阻，ECAM显示：蓝系统工作不正常，采用黄系统在工作。说明主系统有故障了。为了排除这个故障先后用了一个多月的时间，主要是围绕有故障的作动筒如何拆下在工作。一时拆下固定作动筒下端的联接轴成了难题。经过多次努力，终于在2006年12月31日排除了，使这个故障没能跨进2007年的门坎。
　　在飞机维修中，拆拆卸卸本是平常的事，但在这简单的操作中却蕴含着无限的科学知识，也包涵着很深的基础理论和实践经验，拆卸这个轴就说明了这一点。副翼作动筒装配示意如（图1），它的下端是球形轴承接头，用一个直径34毫米的联接轴把它连接在副翼的支座上。本来，拆这个作动筒是有一套常规的办法的，空客公司也提供了一套正常的拆卸工具如（图2）。首先，机务人员按照维修手册的规定和拆装程序进行，也对拆卸的部位喷涂了松动剂，当把拆卸工具装上后，开始用力，感觉很吃力，以为是施力不够，再加力，结果直径M8mm，长130mm的拉杆被拉断了，开始我们以为拉杆强度不够，于是又加工了两根45号钢的，还是被拉断，再加工两根材料是40CrNiMoA的，经过热处理，结果还是被拉断了。用其他常规办法拆卸，都因操作空间狭小，不能施使。这先后五次进机库，拆了五次，用了一周的时间，故障没有排除，还是用黄系统工作，参加应急飞行。那如何拆下这个联接轴呢，成了个大难题。 　　2327飞机执行了几个航班后，公司决定停场，专门解决这个问题。厂里汇集了维修厂有经验的技术人员进行现场研究，也请来加工厂的工程师协作，决定制作了一套专用夹具如（图3）。该个夹具是用一根40毫米的轴加工成正反扣螺纹，调节两臂的间距，卡在副翼支座上，再用一根M30×3.5的螺杆作顶杆，试想用顶的方法使联接轴退出球形轴承。当夹具做好，拿到飞机上用时，给M30的螺杆施顶力，按理这个轴应该松动，但它还是纹丝不动，再加力，再加力，这时力臂在500㎜处，外力已达到50㎏。可联接轴不但没动，夹具的两臂却变形了，M30的螺杆是前进不了，也退不回来。结果，联接轴没拆下，夹具却卡在副翼作动筒上下不来了，只好宣布第六次拆卸失败了。我们又花了两天的时间把这个夹具从飞机上拆下来，不然怎么飞行呢。为了应急航班，这架飞机又带着蓝系统的故障再次上天。 　　在这期间，我们认真分析了几次失败的原因：为什么没能拆下这个联接轴。难道就是很难吗？我们带着这个问题，查看了图纸和飞机上的位置，仔细研究了这个轴与副翼作动筒球形轴承的装配关系，认真分析了几次拆卸失败的原因，并对这个轴所承受的轴向力进行了初步计算和判断，从受力分析看，我们认为有三个问题：一是空客提供的正常工具中的拉杆拉力不够。二是特别制作的夹具给联接轴的轴向力Fy，是想让它作有用的功，结果M30螺栓所产生的轴向力Fy不够，端面圆周径向力Fx增大了，螺栓的端面产生的干摩擦力却消耗一大部分功率，不但没顶动联接轴，反而使顶杆端面与被拆的联接轴的端面产生摩擦和挤压，造成端面翻边，顶杆的三角螺纹也变形。被拆的联接轴的头部螺纹也被挤压变形。当再加力时，在反作用力下，断面为38×32㎜²的两支臂开始弯曲变形。联接两臂的直径40毫米的杆也弯曲变形了。三是这个工具的横杆是双向螺纹，两臂的同心度不好保证。针对这三个问题，我们用反推的办法对这些工具的受力情况进行判断，认为：
　　　能将M8的拉杆拉断的力是：
　　　　　材料40CrNiMoA，
　　　　　热处理HRc48，
　　　　　抗拉强度取бb=60㎏/mm²
　　　　　拉断力Q≌бь×d²/4π=2050
　　第二　能使M30螺杆鍴面产生挤压变形的力是：
　　　　　材料30号钢бs=20㎏/㎜²，
　　　　　W≌8000㎏
　　第三　能使用38㎜厚钢板做的两臂产生变形，它的反作用力一定很大，材料10号热轧钢板，屈服极限是бs=10㎏/㎜²变形的力距约在M≌15000㎏.㎜受力分析如（图3）。
　　由以上分析我们判断，副翼作动筒的联接轴与球形轴承的结合力约在8000㎏以上。想要拆联接轴，给予的轴向力应在10000㎏以上，力矩不少于15000㎏.㎜才行。
　　因此，要拆卸这个联接轴，必须设计新的专用工具。具体的设想是：给予大螺栓的轴向力要足够大，径向力要减小，支臂本体强度要大，不能变形，外形与副翼支座及周边结构不要发生干涉，防止损坏飞机其他结构件，专用工具的工艺性要好，便于加工，焊接不能变形，还要保证同轴度。我们对主要件——顶杆进行了受力分析和强度计算（图4）。 　　因为拆轴需要顶杆的轴向力Fy要达到10000㎏以上，采用方形螺纹Z好，方形螺纹承受轴向的推力较大，没有自锁，初步设计选用28×4的方形螺纹，其螺纹升角3.37º。主要是对丝杆的推力（顶力）进行计算，把这些参数代入公式，进行校核验证，所求得的轴向力是否达到预想的参数。如图所示，根据平衡条件，顶杆中心线的力矩为零，故轴向力Fy为： 　　式中　Fy——轴向力（顶力）（㎏）
　　　　　Q——原始作用力（㎏）
　　　　　L——力臂（㎜）
　　　　　d。——方形螺纹中经（㎜）
　　　　　α——螺纹升角
　　　　　β——螺纹处摩擦角
　　　　　φ——螺杆端部与工件的摩擦角
　　　　　r'——螺杆端部与工件的当量摩擦半径（mm）
　　当Q＝25㎏　L＝350㎜　d。＝24㎜　α＝3.5°　β＝0　φ≌0（采用止推轴承滚动摩擦）　r´＝26㎜（止推轴承中径）时， 　　为了减小工具中的顶杆端部对工件摩擦部位的圆周力（径向力）Fx，我们在端面加上平面止推球轴承，使平面的干摩擦变成滚动摩擦，而滚动摩擦系数是f=0.003，端面的摩擦力比干摩擦力降低100倍。因此在计算时，对Fx的径向力的摩擦角暂可以忽略不计，摩擦角ф设想为零。而方形螺杆所传递的力的效率可以到达η＝70％。根据这些计算，给联接轴的轴向推力（顶力）至少在Fy≈10000kｇ以上，这个参数是比较理想的。顶杆的材料选用40CrNiMoA，热处理HRC48－52，强度可以大大提高。根据反复计算，我们设计制作了新工具。照片图5。 　　2006年12月30日，加工厂按图纸的要求，把工具基本做好。我们拿到飞机上配合，修整，使它与飞机其他结构部位不发生干涉，运行自如。另外考虑在拆卸过程中是否会损伤作动筒接耳和其他部位，我们又做了一些辅助工作，喷涂了松动剂等。由于一切都准备比较好，想的比较周全，便开始拆卸。我们把工具与副翼作动筒联接轴的支架部位结合好，开始施力拆卸。当在力臂处用了大约25㎏的力时，没有感觉螺栓有松动的现象；再加到40kg力时，顶杆的六角头却滑脱了，这个顶杆头部没有进行热处理，无法工作。可见这个联接轴与球形轴承的结合力太大了。于是我们又连夜加工了两根杆，材料是40CrNiMoA，热处理硬度为HRC48。第二天，我们用新的顶丝杆，使用了大约40Kg左右力的时候，就听到“咔”的声音，感觉固定作动筒的大螺栓开始有些松动了，说明这个工具好用，经过大约50多分钟分步工作，终于在12月31日下午5点钟将这个大螺栓拆下来了（紧张的心一下子放松下来了，高兴自然不必说了）。
　　我们随后换上新的作动筒。使飞机的副翼的篮系统恢复了正常工作，2327飞机又可以安全飞行了。就此历时一个月，困扰我厂维修人员的故障终于彻底的排除了。
　　当拆下这个联接轴（图6）一看，与作动筒球形轴承结合的部位锈蚀相当严重，锈蚀面积达到75%以上，腐蚀深度Z深的达0.2㎜。结合部的阻力增大了，就给拆卸增大难度，难怪用正常的工具无法拆下来。空客A300B－2327飞机自1994年12月7日投入运营，已飞行26600小时，做过8C检，属于老龄化的飞机，从查阅资料看，右副翼篮系统没有更换过作动筒，这个轴很可能自飞行以来没有被拆卸过。它的材料是美标SA3120合金钢热处理后的抗拉强度σb=130㎏/㎜²以上．与球形轴承连接的部分表面镀硬铬。是过渡配合，联接着副翼和作动筒，受力是很大的。由于这个轴长时期在作用力与反作用力下工作，它的表面铬层受到挤压，而产生脱铬现象，露出本体，便产生电偶腐蚀，开始生锈。本来轴间的摩擦系数f≈0.02左右，但生锈后摩擦系数可以高达f＝0.6～0.7。因此不采用强大的轴向推力（顶力）是克服不了这个摩擦力的。难怪使M8的拉杆被拉断，M30的螺杆的端面挤压变形，联接轴拆不下来。