某直升机液压阻尼器动态载荷增大原因分析

罗云宝，王 斌

(1.海军装备部飞机办，北京100071;2.四川凌峰航空液压机械有限公司，四川广汉618300)

0 引言

在某直升机试飞阶段，部分旋翼液压阻尼器在使用一段时间后进行性能检查时发现额定转速工作频率下的动态载荷相对于使用前有明显增大，表1为3件动态载荷变大的液压阻尼器使用前后额定转速工作频率下的动态载荷测试值。通过对液压阻尼器的油液分析、压力活门开启压强分析和结构原理分析，确认了液压阻尼器动态载荷增大的主要原因，在此基础上提出了设计改进措施。

1 液压油污染对液压阻尼器动态载荷影响研究

检查液压阻尼器油液发现污染严重，对油液进行污染度检测发现油液污染度高于12级，油液中主要污染物为炭黑颗粒。为分析油液对液压阻尼器动态载荷的影响，将另外3件液压阻尼器进行了分解清洗，之后重新装配进行了性能测试，结果表明动态载荷与清洗前比变化不大。表2为3件液压阻尼器分解清洗前后的动态载荷比较。因此认为液压油污染不是导致液压阻尼器动态载荷增大的原因。

表1 液压阻尼器使用前后动态载荷测试值

表2 液压阻尼器使用前后动态载荷测试值

2 液压阻尼器原理及结构对动态载荷的影响分析

2.1 液压阻尼器工作原理分析

图1为液压阻尼器工作原理图，在外力作用下阻尼活塞在阻尼腔中作往复运动。

当阻尼活塞向右运动但运动速度较小时，油液压强小于压力活门开启压强，压力活门处于关闭状态，活塞右腔的油液通过右边补油活门的阻尼孔进入补油腔，由补油腔对阻尼活塞左腔进行补油;当阻尼活塞向右运动但运动速度较大时，油液压强大于压力活门开启压强，将右边压力活门推开，活塞右腔的油液部分通过右边补油活门的阻尼孔进入补油腔，部分直接通过压力活门缝隙进入补油腔，由补油腔对阻尼活塞左腔进行补油。

图1 主桨毂挥舞/摆振铰滑油密封结构示意图

当阻尼活塞向左运动但运动速度较小时，油液压强小于压力活门开启压强，压力活门处于关闭状态，活塞左腔的油液通过左边补油活门的阻尼孔进入补油腔，由补油腔对阻尼活塞左腔进行补油;当阻尼活塞向左运动但运动速度较大时，油液压强大于压力活门开启压强，将左边压力活门推开，活塞左腔的油液部分通过右边补油活门的阻尼孔进入补油腔，部分直接通过压力活门缝隙进入补油腔，由补油腔对阻尼活塞左腔进行补油。

从液压阻尼器的工作原理看，压力活门开启前，动态载荷与活塞运动速度有关，运动速度越大，动态载荷越大;随着阻尼活塞运动速度加大，阻尼腔的压强逐渐变大，当阻尼腔的压强大于压力活门开启压强时，压力活门开启，动态载荷基本维持在压力活门开启点。压力活门的开启压强确定了压力活门后液压阻尼器动态载荷的大小。

2.2 定压活门开启力分析

根据原理分析，液压阻尼器使用一段时间后动态载荷变大，可能与压力活门开启压强变化有关。将动态载荷变大的液压阻尼器分解，进行压力活门开启压强测试。表3为分解的2件液压阻尼器压力活门开启压强测试数据，使用前开启压力均为4.9MPa，使用后复查分别变为 5.2MPa 和 5.3MPa，压力活门开启压强有了相当程度的提高。根据液压阻尼器工作原理，液压阻尼器使用后动态载荷变大主要是由于压力活门开启压强变大照成的。

2.3 液压阻尼器压力活门结构分析

图2为液压阻尼器压力活门结构示意图，安装在阻尼器外筒上，在压力活门伸长方向两端与阻尼器外筒可靠顶紧，左右阀体不会发生沿伸长方向的相对转动，压力活门弹簧在使用中不可能变长，弹簧预压力不会变小，也就是说压力活门的开启压强不会变小;在压力活门缩短方向，为满足弹簧预紧力调节需要，左右阀体并没有拧到靠紧，由于没有任何锁紧措施，左右阀体在外载荷作用下有可能沿缩短方向相对转动，使压力活门弹簧缩短，弹簧预压力不会变大，压力活门的开启压强不会变大，从而导致阻尼器动态载荷变大。

表3 液压阻尼器使用前后压力活门开启压强测试值

图2 改进前压力活门结构示意图

3 改进措施

根据前述分析，某直升机液压阻尼器使用一段时间后额定转速工作频率下的动态载荷增大是由于压力活门在缩短方向的转动没有锁紧措施，导致在使用中由于振动等原因会使得压力活门的左右阀体沿活门缩短方向相对转动，加大弹簧的预紧力，从而提高了活门开启压强，导致动态载荷增大。

改进措施主要针对压力活门在缩短方向的转动锁紧，对压力活门进行了改进设计，改进方案如图3所示。在左右阀体相对转动缩短方向，采用调节垫圈进行防松，确保左右阀体不能沿压力活门缩短方向相对转动。

图3 压力活门结构示意图

4 改进措施验证

贯彻设计改进措施的液压阻尼器在某型直升机上进行了装机使用，使用后将液压阻尼器拆下返厂重新进行了阻尼器载荷特性检查，载荷特性与装机使用前相当。表 4为编号 1205001、1205006和1205008的阻尼器使用前后载荷特性对比。

表4 液压阻尼器使用前后动态载荷测试值

5 结论

针对某直升机部分旋翼液压阻尼器在使用一段时间后额定转速工作频率下的动态载荷增大的问题，原因分析到位，导致故障机理清楚。装机使用后的载荷特性检查结果表明，使用前后阻尼器的载荷特性基本没有变化，采取的设计改进措施有效，解决了旋翼液压阻尼器使用后动态载荷增大的故障。