某型螺旋卡箍合格鑒定試驗問題分析

劉 濤

(中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028)

某型螺旋卡箍合格鑒定試驗問題分析

劉 濤

(中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028)

介紹了某廠生產的螺旋卡箍合格鑒定試驗情況，并對試驗過程中存在的問題進行了總結分析，提出了該型螺旋卡箍改進的研究方向。

螺旋卡箍 ；合格鑒定試驗； 問題； 改進

飛機內部燃油、滑油以及冷氣系統(tǒng)管路密布，廣泛應用各種形式的卡箍。在低壓管路中，現(xiàn)在軟管和金屬導管的連接越來越多地使用螺旋卡箍。許多國產機型中也大量采用了螺旋卡箍。流體和氣體系統(tǒng)是飛機的動脈，多是關鍵和重要系統(tǒng)，螺旋卡箍如果存在質量隱患，可能影響到飛機的系統(tǒng)安全，因此必須引起高度重視。

近期，航空標準件檢測中心承擔了某廠螺旋卡箍合格鑒定試驗任務，通過對多種規(guī)格的螺旋卡箍進行合格鑒定試驗后，發(fā)現(xiàn)多個鑒定試驗項目存在不合格現(xiàn)象。經分析，該類卡箍存在一些工藝和設計問題。同時由于近年來該類螺旋卡箍多次在使用過程中出現(xiàn)質量故障，這給我們敲響了警鐘，可以說螺旋卡箍的技術改進刻不容緩。

1 螺旋卡箍及其特點

圖1 螺旋卡箍的結構形式

螺旋卡箍（或稱蝸桿式卡箍）一般由蝸桿（或稱螺栓、螺釘）、罩殼和箍帶組成。其結構如圖1所示。其主要特點是結構緊湊、鎖緊牢固、拆卸迅速、維護方便、重量輕、調節(jié)范圍寬、便于加工成形，因此在軍品和民品中得到了廣泛應用。

2 合格鑒定試驗情況及分析

2.1 送試產品及規(guī)范

本次試驗送試的產品，如圖2所示，卡箍箍帶帶寬分別為7.5mm和9mm，卡緊范圍為8mm～300mm。罩殼和箍帶的材料為鋼FE-PA3601絲材或板材（EN3488），蝸桿的材料為鋼FEPA3601棒材（EN3487）。

本次螺旋卡箍鑒定試驗技術條件為某廠企標，鑒定試驗項目主要有材料、尺寸、外觀、卡緊范圍、擰緊力矩、極限擰緊力矩、重復可用性、鹽霧試驗和產品標志。

圖2 試驗產品

2.2 鑒定試驗問題情況

本節(jié)主要介紹合格鑒定試驗中出現(xiàn)問題的試驗項目。

2.2.1 擰緊力矩

本試驗項目主要考查卡箍在規(guī)定的安裝力矩下，能否箍緊至產品標準規(guī)定值。試驗分別在最大和最小直徑的心軸上進行。

通過試驗發(fā)現(xiàn)，卡箍在最小直徑心軸上較容易發(fā)生難以卡緊的現(xiàn)象。

2.2.2 極限擰緊力矩

極限擰緊力矩是螺旋卡箍擰緊至出現(xiàn)失效時所能承受的最大擰緊力矩，同時也對箍帶的強度進行考核。

本試驗出現(xiàn)的普遍問題是卡箍還沒有達到規(guī)定的力矩值就已經發(fā)生破壞，其中破壞形式主要為罩殼變形和箍帶斷裂（斷裂位置在螺紋處），如圖3和圖4所示，同時有螺栓的一字槽出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。

圖3 罩殼變形圖

圖4 箍帶斷裂圖

2.2.3 重復可用性

重復可用性考核的是卡箍在多次安裝和拆卸后的可靠性。試驗在最大直徑的心軸上進行，需重復安裝和拆卸5次。試驗過程中應保證卡箍是在完全打開的狀態(tài)下通過心軸。

試驗后發(fā)現(xiàn)，卡箍罩殼與箍帶的連接位置是個薄弱環(huán)節(jié)，在經過幾次裝拆后出現(xiàn)箍帶與罩殼脫落的現(xiàn)象。如圖5所示。

2.3 試驗問題分析

通過對鑒定試驗情況總結分析，認為造成不合格的原因主要有3方面，一是擰緊力矩向箍帶張力轉化不充分；二是箍帶抗彎剛度太高而強度不足；三是罩殼剛度不足。

圖5 箍帶與罩殼脫落

擰緊力矩向箍帶轉化不充分可能與螺紋嚙合時的摩阻系數(shù)有關，也可能與螺紋的螺旋角有關，或者與蝸桿和箍帶的材料有關。如果螺紋嚙合時的摩阻系數(shù)較大，則會出現(xiàn)當卡箍的擰緊力矩已經達到規(guī)定值時，卻不能使箍帶和心軸卡緊。同樣如果螺紋的螺旋角過小，達到同樣卡緊狀態(tài)時需要的擰緊力矩就會過大；螺旋角過大，箍帶的自鎖力矩就會過小，也會影響卡箍的卡緊性能。蝸桿與箍帶的材料會影響螺紋嚙合時的摩阻系數(shù)，進而也會影響擰緊力矩向箍帶張力的轉化。

箍帶的抗彎剛度和強度則主要與箍帶的材料有關。箍帶的抗彎強度過大，則也會出現(xiàn)當卡箍的擰緊力矩達到規(guī)定值時，卻不能使箍帶和心軸卡緊。而如果箍帶強度不足，就會在極限擰緊力矩試驗過程中出現(xiàn)箍帶斷裂的現(xiàn)象。

罩殼的剛度可能與罩殼的材料有關，也可能與其和箍帶的結合方式有關。罩殼的剛度不足，罩殼與箍帶的結合方式不合理，都會造成箍帶與罩殼脫落的現(xiàn)象。

3 該型螺旋卡箍產品改進方向

結合該型螺旋卡箍合格鑒定試驗結果分析和查詢相關國內外資料，建議對該型螺旋卡箍產品應在如下方向進行研究改進。

3.1 材料

箍帶是卡箍的重要零部件，在使用中主要用來承受卡箍的箍緊張力，多次使用后較易損壞或變形，因此箍帶必須選用高強度、低剛度的材料；蝸桿的材料在選用時，要考慮頭部解錐槽有承受多次裝拆后抵抗變形的能力。表1是目前國內外相關螺旋卡箍產品所用材料的情況。建議對不同材料進行對比試驗驗證后選取最優(yōu)材料。

表1 國內外卡箍標準對比

3.2 箍帶的結構形式

螺旋卡箍箍帶螺紋嚙合段的結構形式主要有月牙形通孔、斜向長方孔、齒形槽3種形式，不同的嚙合方式，對卡箍的性能有不同的影響。箍帶螺紋嚙合段的結構形式應既要保證模具制造的方便耐用，又要考慮箍帶與蝸桿的嚙合狀態(tài)最佳，建議進行相關驗證試驗和工藝的對比分析，優(yōu)化箍帶的結構形式。

3.3 罩殼的結構形式

罩殼的結構應能保證卡箍在多次使用后罩殼或蝸桿不會脫落。目前罩殼與底板（或箍帶，此種不帶快卸結構）的結合方式主要有3種：罩殼與底板（或箍帶，此種不帶快卸結構）靠彎邊抱合，并采用止口限位；罩殼彎邊與箍帶或底板點焊結合方式；通過底板或箍帶與罩殼翻邊鉚合方式。后兩種由于箍帶可替換性差和工藝操作性差，不常被采用，第一種結構方式相對較好。然而，試驗中出現(xiàn)的罩殼與箍帶之間脫落的現(xiàn)象說明，彎邊的抱合方式和止口限位方式還需要改進優(yōu)化。

3.4 增加箍帶強度考核試驗

該型產品的試驗技術條件沒有對箍帶自身強度考核的試驗項目，而在極限擰緊力矩試驗中出現(xiàn)的箍帶斷裂現(xiàn)象說明對箍帶自身強度的考核也是非常有必要的。美國軍用標準NAS1923早就規(guī)定了對螺旋卡箍箍帶強度進行考核（抗拉強度試驗）的先例。根據(jù)NAS1923中規(guī)定，試驗時用兩件卡箍與罩殼相對連接成180o，然后按圖6所示安裝在拉伸試驗機上。緩慢加載直至卡箍發(fā)生破壞，破壞載荷值即是卡箍箍帶所能承受的最大拉伸強度。

圖6 螺旋卡箍抗拉強度試驗示意圖

（編輯：雨晴）

V229+.5

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1003-6660（2014）03-0050-03