CN112623202A - 一种起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置，所述装置包括耐磨环(1)、组合密封圈(2)、组合防尘圈(3)、起落架内筒(4)和起落架外筒(5)，其中：在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置衬筒，在起落架外筒(5)内壁位于衬筒两头的位置分别固定设置环形的上支承环和下支承环；上支承环的内环设置三个环形凹槽，下支承环的内环设置有两个凹槽；上支承环与起落架内筒(4)之间的三个环形凹槽内，从上至下依次设置组合密封圈(2)、耐磨环(1)和组合密封圈(2)；下支承环与起落架内筒(4)之间的两个环形凹槽内，从上至下依次设置有耐磨环(1)和组合防尘圈(3)。

Description

一种起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置
技术领域
本发明属于航空器起落架缓冲系统技术，具体涉及一种起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置。
背景技术
随着我海军战略角色的转变，海上飞行任务大大增加，某型直升机在复杂海况条件下着舰的频率明显上升。直升机在舰船上起降的过程中一旦出现主起落架卡滞，造成左、右主起压缩不一致，机身会产生相应侧倾，加之舰面的横摇与纵摇，有可能发生直升机倾覆的危险。
目前的起落架缓冲系统采用粘有自润滑垫层的衬套或者铝青铜材质的衬套作为内筒的滑动支撑部件。密封装置由常规的D形密封圈、保护圈和挡圈组成。密封及支撑技术是起落架设计中的重要技术，是实现起落架缓冲性能的基本保障，某型直升机在使用中发生的主起落架卡滞、泄漏现象即与密封与支撑技术密切相关。因此在保证起落架的运动特性的情况下，如何提高起落架的密封和支撑能力，是目前急需解决的问题。
起落架缓冲系统中用于防尘密封的刮油环一般都采用橡胶材料，该材料对高温、强紫外线等海洋环境较为敏感，易出现老化、龟裂现象，老化失效的刮油环无法有效阻止外界粉尘颗粒进入到缓冲支柱内部。近海地面或沙滩的砂尘颗粒尺寸小、重量轻，容易在直升机旋翼或海风的作用下，附着在缓冲支柱的内筒表面。同时在海洋高盐雾的环境下，盐雾附着在起落架上，盐晶会随着水分蒸发析出。这些砂尘、盐粒等坚硬的颗粒物随着起落架伸缩运动进入缓冲支柱后，填充了缓冲支柱内筒和支撑环之间的配合间隙，造成缓冲支柱的运动卡滞。
目前的缓冲系统内部动部件间的摩擦系数不稳定和配合间隙消失会导致卡滞现象。其中上、下支撑环表面粘接的自润滑垫层制造难度大，容易因表面质量缺陷造成摩擦系数升高；配合间隙为上、下支撑环与运动部件内筒间的间隙，该间隙容易因零件的尺寸及形位公差波动，出现配合过紧的情况。
缓冲系统密封装置的工作主体为橡胶的D形密封圈，在冲击载荷作用下，极易因挤压变形或扭曲，与内筒表面分离，可能会发生油液渗漏。
发明内容
本发明提供一种起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置，避免卡滞现象和渗漏现象。实现直升机着陆平稳无卡顿无渗漏，提升安全性和维护性。
本发明提供起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置，所述装置包括耐磨环(1)、组合密封圈(2)、组合防尘圈(3)、起落架内筒(4)和起落架外筒(5)，其中：
在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置衬筒，在起落架外筒(5)内壁位于衬筒两头的位置分别固定设置环形的上支承环和下支承环；上支承环的内环设置三个环形凹槽，下支承环的内环设置有两个凹槽；上支承环与起落架内筒(4)之间的三个环形凹槽内，从上至下依次设置组合密封圈(2)、耐磨环(1)和组合密封圈(2)；下支承环与起落架内筒(4)之间的两个环形凹槽内，从上至下依次设置有耐磨环(1)和组合防尘圈(3)。
具体的，耐磨环(1)为聚醚醚铜材料耐磨环。
具体的，在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置两道组合密封圈(2)，其中，位于上面的组合密封圈(2)用于封油，位于下面的组合密封圈(2)用于封气。
具体的，位于上面的组合密封圈(2)，包括内外两个嵌套的密封圈，且通过密封刃口与起落架内筒(4)贴合实现封油。
具体的，位于上面的组合密封圈(2)中的内密封圈为PTFE(聚四氟乙烯+铜)材料的封油圈，外密封圈为氢化丁腈橡胶材料的O型圈；外密封圈用于向组合密封圈(2)提供径向压力，确保组合密封圈(2)与起落架内筒(4)紧密贴合。
具体的，位于下面的组合密封圈(2)，包括由氢化丁腈材料的凸形密封圈和分别设置在凸形密封圈两侧的聚甲醛材料的挡圈。
具体的，凸形密封圈与起落架内筒(4)充分贴合，实现气密封；挡圈用于限制凸形密封圈的轴向流动。
具体的，组合防尘圈(3)包括设置在PTFE(聚四氟乙烯+铜)的复合材料密封件和设置在复合材料密封件外侧的O形密封圈，用于刮除油膜和防止外界异物进入。
综上所述，本发明能够实现运动部件的摩擦系数≤0.35，最低能够达到0.1。耐磨环压缩强度≥107MPa。本发明的防尘圈、封油圈具有如下技术优势：摩擦系数低，无粘滞爬行现象，安装空间小，耐磨寿命长。能补偿内筒较大变形。刮除污染物的效果好，并能从内部有效的挡住粘附在内筒表面的剩余油膜。与液压介质的相容性好。受环境温度影响小，性能稳定。
附图说明
图1是本申请提供的一种起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置的结构示意图；
图2是本申请提供的一种具体实施案例的结构示意图；
其中：1-耐磨环、2-组合密封圈、3-组合防尘圈、4-起落架内筒、5-起落架外筒。
具体实施方式
如图1所示，在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置衬筒，在起落架外筒(5)内壁位于衬筒两头的位置分别固定设置环形的上支承环和下支承环；上支承环的内环均设置三个环形凹槽，下支承环的内环均设置有两个凹槽；上支承环与起落架内筒(4)之间的三个环形凹槽从上至下，分别设置有组合密封圈(2)、耐磨环(1)和组合密封圈(2)；下支承环与起落架内筒(4)之间的两个个环形凹槽从上至下，分别设置有耐磨环(1)和组合防尘圈(3)。
需要说明的是，耐磨环(1)为聚醚醚铜材料。在上、下支承环与内筒之间设置单边0.15mm的分离间隙，间隙处通过嵌套耐磨环以实现内筒的支承和导向。
可以理解的是，在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置两道组合密封圈(2)，其中，位于上面的组合密封圈(2)用于封油，位于下面的组合密封圈(2)用于封气。
位于上面的组合密封圈(2)，包括内外两个嵌套的密封圈；内密封圈为PTFE(聚四氟乙烯+铜)材料的封油圈，外密封圈为氢化丁腈橡胶材料的O型圈；位于上面的组合密封圈(2)通过密封刃口与起落架内筒(4)贴合实现封油；外密封圈用于向组合密封圈(2)提供径向压力，确保组合密封圈(2)与起落架内筒(4)紧密贴合。
位于下面的组合密封圈(2)，包括由氢化丁腈材料的凸形密封圈和分别设置在凸形密封圈两侧的聚甲醛材料的挡圈；凸形密封圈与起落架内筒(4)能够充分贴合，实现气密封；挡圈用于限制凸形密封圈的轴向流动，保护梯形圈不被损坏，同时减小凸形密封圈与内筒的接触面积，减小摩擦力。
组合防尘圈(3)包括设置在PTFE(聚四氟乙烯+铜)的复合材料密封件和设置在复合材料密封件外侧的O形密封圈，用于刮除油膜和防止外界异物进入。
为有效解决刮油环老化失效问题，采用组合密封形式的组合防尘圈(3)替代原橡胶刮油环。其中，O形密封圈用于提供径向压力，而复合材料密封件通过2道密封刃实现与内筒的双重防尘密封。PTFE密封件具有良好的环境适应性，能够满足海洋环境下的使用要求。
需要说明的是，在主起落架的上支承环和下支承环中嵌入耐磨环(1)，通过耐磨环实现内筒的支承和导向，以代替原结构中的自润滑垫层。该耐磨环为“CF/PEEK”(碳纤维增强聚醚醚酮)材料，具有高强度和耐磨损的特点，有利于降低并稳定摩擦系数，提升缓冲支柱的运动特性。在上、下支承环与内筒之间设置单边0.15mm的分离间隙，避免金属部件间发生挤压或摩擦。这种结构形式可避免内筒因受载变形或直线度、同轴度等形位公差的原因造成内筒与支承环基体之间的直接接触和摩擦。
对耐磨环进行了强度分析，校核在试验载荷下，耐磨环的挤压强度以及应变情况。计算结果为：在侧向载荷为55864N的情况下，耐磨环的最大变形为0.048mm，最大应力为102MPa，安全系数为0.57。计算结果表明，耐磨环在承受内筒的侧向挤压时，其强度完全满足使用要求；且变形很小，可以满足支撑内筒的刚度要求，不会导致变形过大使内筒与支承环直接接触的情况发生。
新的缓冲系统支撑及密封结构经过了摩擦力试验、气密性试验、卡滞性能试验、耐久性落震试验及试飞考核验证。试验和试飞验证结果表明，缓冲系统封气、封油效果良好，未发生卡滞和泄漏现象，同时参与缓冲、密封、支承的起落架零部件没有影响性能的磨损、变形，主起落架耐久性良好。
实施例一
某型机采用了本发明的技术方案。
参见图2，其中用于封油的组合密封圈的规格是65×74.6×4.2，配套的O型圈为规格是68.5×3.5，用于封气的组合密封圈65×73.7×7配套的O型圈为67.95×2.62。
实施效果：
为检验摩擦力的变化情况，对起落架进行了摩擦力试验。在缓冲支柱注油前，取出缓冲支柱低压腔注油充气阀中的气门芯，反复压缩、伸长内筒3～5次。在保证密封性能的前提下，摩擦力值越小，其运动性能越佳，越不容易引起卡滞。
试验结果：
表1摩擦力测试结果
Figure BDA0002832233090000061
结果表明，新的主起落架缓冲支柱摩擦力值明显低于原来的缓冲支柱，表明本发明中的密封装置的摩擦性能优于原有的密封装置，有利于解决缓冲支柱的卡滞问题。
对缓冲系统的润滑支撑和密封防尘装置进行了装机考核，考核内容如下：
①以10km/h～15km/h地速进行地面滑行，以不大于5km/h的速度转弯。
②起落架航线飞行，进行起落架收放操作，滑跑着陆。
③进行模拟甲板平台起降(5次)。
考核结果如下：
机务评述：起落架缓冲支柱伸缩量正常，缓冲支柱内外筒良好无渗漏，按维护手册要求对该部位检查良好。
试飞结论：新的起落架缓冲系统工作正常，无卡滞、渗漏、变形等情况，机务检查后无异常。

Claims (8)

1.一种起落架缓冲支柱润滑支撑和密封防尘装置，其特征在于，所述装置包括耐磨环(1)、组合密封圈(2)、组合防尘圈(3)、起落架内筒(4)和起落架外筒(5)，其中：
在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置衬筒，在起落架外筒(5)内壁位于衬筒两头的位置分别固定设置环形的上支承环和下支承环；上支承环的内环设置三个环形凹槽，下支承环的内环设置有两个凹槽；上支承环与起落架内筒(4)之间的三个环形凹槽内，从上至下依次设置组合密封圈(2)、耐磨环(1)和组合密封圈(2)；下支承环与起落架内筒(4)之间的两个环形凹槽内，从上至下依次设置有耐磨环(1)和组合防尘圈(3)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，耐磨环(1)为聚醚醚铜材料耐磨环。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在起落架内筒(4)和起落架外筒(5)之间设置两道组合密封圈(2)，其中，位于上面的组合密封圈(2)用于封油，位于下面的组合密封圈(2)用于封气。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，位于上面的组合密封圈(2)，包括内外两个嵌套的密封圈，且通过密封刃口与起落架内筒(4)贴合实现封油。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，位于上面的组合密封圈(2)中的内密封圈为PTFE(聚四氟乙烯+铜)材料的封油圈，外密封圈为氢化丁腈橡胶材料的O型圈；外密封圈用于向组合密封圈(2)提供径向压力，确保组合密封圈(2)与起落架内筒(4)紧密贴合。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，位于下面的组合密封圈(2)，包括由氢化丁腈材料的凸形密封圈和分别设置在凸形密封圈两侧的聚甲醛材料的挡圈。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，凸形密封圈与起落架内筒(4)充分贴合，实现气密封；挡圈用于限制凸形密封圈的轴向流动。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，组合防尘圈(3)包括设置在PTFE(聚四氟乙烯+铜)的复合材料密封件和设置在复合材料密封件外侧的O形密封圈，用于刮除油膜和防止外界异物进入。
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