1、233第二十四届（2008）全国直升机年会论文米系列直升机尾传动轴几起故障的排除赵传杰 王永茂 胡 颖 高书峰 (中国人民解放军 61330 部队) 摘 要： 国内较早引进的米系列直升机随着飞行任务的完成，陆续进入了大修时限，因制造公差的累积和修理所引起的故障时有发生，不同程度地影响着直升机飞行的安全。本文针对米-171 直升机尾传动轴修理、安装中发生的问题进行分析，提出了排除故障的方法，供参考。1. 引言米系列直升机尾传动轴主要是将主减速器的扭矩传递给尾桨，它装在尾梁内，由于是高速旋转部件，同轴度、偏摆、侧向间隙等技术监测数据要求极其严格，修理、装配、安装等也有明确标准及要求。制造中，为避免
2、偏斜和长度位移而对尾传动轴产生的附加力矩造成尾传动轴损伤，在结构上，设计有套齿联轴节。同时，尾传动轴轴承外环与支座之间还安装了橡胶圈以起到阻尼作用，并吸收尾传动轴部分横向振动等等，确保尾传动轴全寿命使用。 2. 相关部位构造米系列直升机尾传动轴安装在中机身、尾梁及尾斜梁内（见图 1） ，它是用来将主减速器传递来的扭矩，通过中间减速器和尾部减速器传递给尾桨，带动尾桨旋转；同时，借助尾桨操纵系统操纵变距，改变尾桨桨叶的安装角，控制直升机的飞行航向。图 11 旋翼刹车装置 2 联轴节壳体 3 密封圈 4 联轴节螺帽 5 管接头 6 半环 7 支座2348 橡胶圈 9 滚珠轴承 10 锥形螺栓 11
3、尾部减速器 12 螺帽 13 尾传动轴铰接尾段14 套齿活动接头 15 中间减速器 16 尾传动轴铰接段 17 尾传动轴铰接后段18 尾传动轴铰接段 19 尾传动轴铰接前段 20 主减速器 21 风扇 22 风扇万向轴尾传动轴由 9 根轴管组成，轴管之间或用法兰盘对接成刚性连接，或利用套齿联轴节及滑动套齿接头等可在有限范围内移动的元件连接，这样的结构即可保证尾传动轴有足够的刚度，同时又能保证尾传动轴产生并补偿不大的偏斜和轴向位移，使尾传动轴免于承受其长度和支座间距离误差以及飞行中尾梁因交变载荷而产生的变形。尾传动轴有 4 个活动关节部分,每个部分两端都带有套齿联轴节。其构造(见图 2)由管接头
4、(1)，螺帽(2) ，密封圈 (3)，联轴节壳体(4)，注油孔 (5)，轴管(6)，隔板(7) ，隔板(8)，螺栓(9)，半环(6) (见图 1)组成。联轴节壳体(4) 内表面做有长套齿，管接头上有传递扭矩的短套齿，传动轴联轴节内有滑油腔，当尾传动轴转动时,滑油在离心力的作用下流向套齿，保证键齿啮合的充分润滑。滑油腔的密封是由 2 个密封圈(3) 和隔板(7) 、 (8)来实现的。隔板(7)、 (8)是金属板，过盈装配在套齿联轴节壳体的端部，并形成至联轴节滑油腔的注油通道；密封圈(3)安装在管接头(1) 上凸缘两侧，利用凸缘和半环(6) (见图 1)以及螺帽 (4)定位，主要起密封作用，同时可
5、调整管接头上键齿与联轴节内套齿的位置，达到套齿在设计状态均匀分布，工作时扭矩在套齿连接的情况下，正常工作。如果尾传动轴安装正常，齿的制作及密封圈(3)( 见图 1)和半环(6)的几何尺寸符合标准，使套齿成对装配在几何尺寸上准确无误，并也有足够的刚度，套齿表面就不会产生金属屑由接触面上脱落的磨损。套齿材料的选用，在正常的连接中完全能承受挤压作用，保证尾传动轴在给定寿命期内正常工作。如果橡胶圈、半环等元件存在几何尺寸或装配误差，将导致尾传动轴寿命缩短或出现严重故障。尾传动轴滚珠轴承(3)(见图 3)安装在接头(1)及凸缘(6) 对接部位处。接头 (1)与刚性轴管(5)采用紧配合连接，用根据动平衡选
6、定的 2 个锥形螺栓 (4)及螺帽(7)固定。滚珠轴承(3)的定位是靠接头(1) 、凸缘 (6)、限动圈(2)实现的。限动圈(2)安装在滚珠轴承内圈与接头(1)及滚珠轴承内圈与凸缘(6)之间，用于拆装轴承时压合滚珠轴承，装配良好的尾传动轴限动圈(2)是绝对不允许松动的。橡胶圈(8)( 见图 1)套在尾传动轴滚珠轴承(9)上后安装在支座 (7)上，补偿由于安装支座(7)时产生的偏差。此外，橡胶圈(8)还起到阻尼作用，可吸收尾传动轴部分横向振动。橡胶圈(8) 如果失效将导致尾传动轴振动加剧，严重时会导致尾传动轴失效，危及图 2 套齿联轴节1 管接头 2 螺帽 3 密封圈 4 联轴节壳体 5 注油孔
7、 6 轴 7 隔板 8 隔板 9 螺栓帽(9)，半环（10）图（2）套齿联轴节1.轴 2.螺栓 3.橡胶圈 4.联轴节壳体5.注油孔 6.轴 7.隔板 8.隔板 9.螺帽235飞行安全。图 31 接头 2 限动圈 3 滚珠轴承 4 锥形螺栓 5 刚性段轴管 6 凸缘 7 螺帽3. 几起故障及排除3.1 尾传动轴套齿联轴节间隙大3.1.1 故障现象某飞行单位在对国外大修的某型米系列直升机尾传动轴飞行前例行检查时，发现用手稍微对尾传动轴进行轴向及径向加力时，听到套齿联轴节内有有别于其它尾传动轴的撞击声。在距离套齿联轴节同样距离，使加同样力，用百分表及下垂检查设备进一步检查发现，作用在大修前后直升机
8、尾传动轴上，套齿联轴节处轴向及径向活动间隙是不一样的，大修后直升机尾传动轴比未大修的直升机尾传动轴轴向及径向活动间隙大约 0.3 毫米。同批次大修的架直升机均存在同样故障。3.1.2 故障原因拆下尾传动轴并分解套齿联轴节后测量发现，半环(6)（见图 1）的厚度是 3.9 毫米，同技术标准相同。密封圈的截面直径是（7.97.97）毫米，比标准密封圈的截面直径（8.28.27）毫米小 0.3 毫米。尾传动轴套齿联轴节是靠管接头凸缘(见图 2)两侧分别安装两个密封圈 (3)、紧贴密封圈(3)的两个半环(6)( 见图 1)，将螺帽(2)(见图 2)拧到套齿联轴节壳体 (4)上后，紧固压装而成，同内部隔
9、板(7)、(8)一起形成一个润滑套齿减少磨损的滑油腔，并同其它元件（零部件）上的长短套齿一起形成允许有一定不同轴度的联轴节。正常情况下，尾传动轴管接头凸缘位置一定，管接头(1)在密封圈(3)、半环(6)( 见图 1)及螺帽(2)( 见图 2)的作用下，挤靠在套齿联轴节壳体(4)内花键的端面上，紧度由密封圈 (3)(见图 2)、半环(6)(见图 1)的尺寸及螺帽(2)( 见图 2)拧紧力度决定，既由此决定了套齿联轴节的轴向、径向间隙的大小。当密封圈(3)的截面直径减小时，管接头 (1)未能有效地挤靠在套齿联轴节壳体上内花键的端面上，套齿联轴节的轴向、径向间隙相应就会增大。所以在手稍微对尾传动轴套
10、齿联轴节进行轴向及径向加力时，会听到有别于其它尾传动轴的撞击响声。3.1.3 排除方法236选配符合其标准的密封圈(3)(见图 2)，涂抹少量航空润滑脂分别装到尾传动轴接头(1)凸缘两侧，将两个半环(6)( 见图 1)涂少量油脂装到密封圈 (3)(见图 2)外侧（靠套齿联轴节壳体一侧） ，然后将尾传动轴管接头(1)、密封圈(3)、半环(6)( 见图 1)一并推入套齿联轴节壳体内，注意半环(6)不能错位。再将另外两个半环压入传动轴管接头凸缘另外一侧，紧贴另一个密封圈(3)，带上螺帽(2)(见图 2)，用 13 公斤力 米力矩拧紧螺帽(2)并用圆头冲子，均匀地打三个冲点将螺帽保险好。打过冲点保险后
11、，应用 5 倍放大镜检查螺帽(2)冲点保险，不允许有裂纹。将装配好的尾传动轴垂直放置，给套齿联轴节加注 18 号双曲线航空润滑油，从一个孔加注，至从另一个孔流出并无气泡为止。最后，将尾传动轴安装到试验台上试验动平衡，并消除其不平衡。3.2 尾传动轴轴承限动圈松动3.2.1 故障现象用手检查尾传动轴限动圈时，发现尾传动轴轴承限动圈(2)（见图 3）松动，有转动现象。3.2.2 故障原因一是锥形螺栓(4)（见图 3）的拧紧力矩不够，力矩小于规定值，间接导致限动圈(2)松动；二是在接头凸缘处装上限动圈(2)后，在安装尾传动轴滚珠轴承(3)时，未能利用工装将滚珠轴承(3)压紧在接头(1)凸缘上，就定位
12、安装锥形螺栓，导致限动圈(2)松动。3.2.3 排除方法用专用力矩扳手检查锥形螺栓螺帽的定力力矩，若是锥形螺栓螺帽(7)拧紧力矩不够，用专用定力扳手给螺帽定力，使其达到规定值（1.41.7）公斤力米。检查限动圈(2)无松动后，将锥形螺栓带螺纹一端再行镦铆，将螺帽 (7)保险住。若不是锥形螺栓螺帽(7)拧紧力矩不够，应采取下列措施：测量锥形螺栓 (4)的长度和螺帽(7)的厚度并记下；用锉刀将两个锥形螺栓(4)尾部镦铆部分锉掉，以解除螺帽(7)保险；用铜锤头将锥形螺栓(4)敲松并取下，利用工装夹住限动圈 (2)使滚珠轴承(3)连同轴管一起分解开；选配原来使用长度型号的锥形螺栓(4)、螺帽 (7)和
13、合适的限动圈(2)备用；将接头(1) 冷却至零下（6080）度，刚性段轴管(5)加温到（120150）度，将限动圈装到接头凸缘处，用专用工装将接头(1)压装到刚性段轴管 (5)内，并压紧限动圈(2)至其用手不能转动；检查锥形螺栓(4)孔是否对正，稍有交错，可用 120 绞刀绞孔至用手安装并按压锥形螺栓(4)，使锥形螺栓(4)小径一端无螺纹部分的端面距刚性段轴管(5)端面相差（0.51.5） 毫米，轻微敲进后，使锥形螺栓(4) 与锥形螺栓孔周围贴合面积应达 80以上，检查锥形螺栓孔周围应无破裂。拧紧螺帽(7)并用（1.41.7）公斤力米的力矩定力，将螺纹露出的（11.5）扣，用锤子均匀镦铆，保险
14、住螺帽(7) 。最后，将尾传动轴进行动平衡，不平衡值用选择锥形螺栓(4) 长度和螺帽(7) 厚度的方法来237消除。3.3 尾传动轴轴承橡胶圈至支座边缘小于 2 毫米3.3.1 故障现象安装尾传动轴后，检查发现尾传动轴轴承橡胶圈(8)（见图 1）至支座(7) 边缘小于2 毫米的技术要求。3.3.2 故障原因一是中机身隔框、尾梁隔框及尾传动轴轴承支座(7)存在设计制造允许的安装定位尺寸误差；二是尾传动轴刚性段轴管(5)（见图 3）在制造时允许有一定的公差，这种公差的累积导致尾传动轴长度值出现变化，结果必然反映到尾传动轴轴承橡胶圈(8)（见图 1）至支座(7)的相对位置变化上。如 8-1516-3
15、0 尾传动轴轴管其长度允许公差是（ 2.12.4）毫米，若用两根尾传动轴比较，在假定其它尾传动轴轴管制造长度一样时，仅一根尾传动轴一节长度发生了变化，装机时，比较而言，该节尾传动轴轴承橡胶圈就会相对固定支座发生安装位置的变化。3.3.3 排除方法尾传动轴轴承支座(7)是铆接在中机身和尾梁相应隔框上的，在设计、安装中允许存在定位或尺寸的误差，这种误差是机体成型时已固有的，理论上是允许的，在使用中要想消除，利用重新制作、铆接，工作量和精度保证困难很大。但利用尾传动轴轴管公差累积出现的长度变化来消除是容易解决的。在使用中通常用选配尾传动轴的方法更简单、易行。尾传动轴共有 9 节轴管，在中机身及尾梁内
16、安装有 8 节，如果安装在中机身及尾梁内的 8 节尾传动轴轴管大部分长度公差为正值，那么累计长度尺寸将增加很多，作者就发现两套尾传动轴相差达 11.5 毫米的情况。因而，通过更换全套尾传动轴，完全可以排除尾传动轴轴承橡胶圈(8)至支座(7)边缘小于 2 毫米故障的。安装时，按照尾传动轴安装工艺卡执行即可。实际工作中，利用这种方法我们先后曾排除四起同类故障。4. 几点建议(1) 在直升机尾传动轴修理中，使用的各种元件（零附件）一定要严格按设计标准加工，防止因个别元件（零附件）加工制造不合格，影响尾传动轴的全寿命使用。(2) 在检查接收直升机时，接收人员要充分利用检测设备及看、摸等一切可以使用的手
17、段，确保直升机的接收质量。(3) 要严格执行技术使用维护规程 ，完成技术使用维护规程内规定的定期检查项目。(4) 由于尾传动轴安装位置特殊，不容易检查，使用维护中，技术人员一定要认真、仔细检查，防止带故障飞行。238参 考 文 献1 8A-1516-000 尾传动轴修理手册s.塔山尾传动轴厂, 1979.06.272 米-171 直升机技术使用维护手册s. 总参谋部陆航局,1994.013 米-171 直升机技术使用维护规程s. 总参谋部陆航局,2005.044 单旋翼直升机设计特点及维护原理s.莫斯科军事出版社,1986.65 米17 直升机修理指南s. 莫斯科直升机工厂,1992.8Obv
18、iate some Mi series helicopter malfunction of tail driving shaftZHAO Chuan-jie WANG Yong-mao HU Ying GAO Shu-feng(NO.61330 PLA)Abstract: Domestic prior introduce into Mi series helicopter along with fulfill the flight task, the helicopter come into heavy repair limit in succession, the sporadic malfunction since making the tolerance cumulating and mend, vary degree affect the helicopter aero security. The text pass analyze the gene-rant problem during the Mi-171 helicopter tail driving shaft and fit, also put forward eliminating trouble ways, for reference.
