某锁闭机构耐久性试验研究

徐梅香，张 辉

(1.中国直升机设计研究所，江西 景德镇 333001;2.中航工业综合技术研究所，北京 100028)

0 引言

锁闭机构是直升机维护、维修口盖的重要连接件，锁闭机构的研制一般需要进行耐久性试验。对于Ⅰ类快卸锁，即旋转快卸锁，在 GJB2027［1］《飞机快卸锁通用规范》3.5.6.7条有述:“锁经受 2500次的锁紧－开锁操作循环试验以后不应损坏，并满足其他性能要求”;对于Ⅱ类快卸锁，即按发快卸锁，3.5.7.3 条有:“锁经过 5000 锁紧 － 开锁操作循环，锁不应失效或损坏”;具体实施方面，GJB2027［1］的4.37条要求按“按各类快卸锁产品规范规定的操作次数进行试验”，标准中没有规定耐久性试验的试验条件，如试验装置、试验载荷、试验频率等细节内容，这给各类锁闭机构耐久性试验的实施造成很多不确定性。拿某锁闭机构举例，有的单位做耐久性试验时空载进行，有的采用10%使用载荷作为耐久性试验的预紧力，因此试验方法的可靠性有待斟酌。现对某直升机用锁闭机构在研制过程中耐久性试验的试验方法进行阐述，并分析讨论该方法的合理性。

1 耐久性试验方法

图1是该锁闭机构预紧力及耐久性试验示意图。该锁闭机构按GJB2027［1］的定义属Ⅱ类按发快卸锁，耐久性试验需满足5000次的开锁－闭锁循环。耐久性试验的意义是在试验条件下对锁闭机构的开锁－闭锁循环操作的加速化检验。在实际使用中，开锁－闭锁的操作仅限于直升机停机状态下进行。对于本锁闭机构，由于锁闭机构的锁座与锁钩之间在停机状态下仍具有拉伸载荷，因此空载试验肯定是不合理的;采用10%使用载荷作为预紧力是什么状态?没有数据很难说清楚，因此试验前必须确定耐久性试验的预紧力。

1.1 预紧力的确定

按 GJB2027［1］的规定，Ⅱ类快卸锁的开锁力、闭锁力应在10N－30N之间，因此停机状态下锁闭机构的开锁力、闭锁力应保持在10N－30N之间。预紧力试验的目的是确定当锁闭机构开锁力、闭锁力保持在10N－30N之间、锁闭机构开关正常时，预紧力的大小是多少。

试验示意图见图1，分别在锁闭机构上施加使用载荷的 2.5%、5%、7.5%、10%、15% 作为预紧力，用推拉力计分别打开和闭合锁闭机构的触发器端部和锁柄端部，反复操作3次，记录不同预紧力时的开锁力和闭锁力。锁闭机构试验数量3把，分别编号为1#、2#、3#锁闭机构。鉴于篇幅原因，本文仅列出1#锁闭机构试验数据，试验数据汇总见表1［2］，数据分布曲线见图 2［2］。

为了验证国产锁闭机构开锁力、闭锁力的符合性，本试验以进口件检测数据为依据，对进口件也进行了检测，检测数据见表 2［2］，数据分布曲线见图3［2］。

图1 锁闭机构预紧力及耐久性试验示意图

图2 1#锁闭机构预紧力－开锁力－闭锁力数据分布曲线

表1 1#锁闭机构预紧力－开锁力－闭锁力 (N)

表2 进口锁闭机构预紧力－开锁力－闭锁力 (N)

图3 进口件锁闭机构预紧力－开锁力－闭锁力数据分布曲线

从当时试验情况及预紧力试验数据分析，无论是国产件还是国外件，当施加2.5%使用载荷作为预紧力时，锁闭机构能够正常开启、关闭，开锁力、闭锁力在10N－30N之间;当施加5%使用载荷作为预紧力时，开锁时锁体不能自行完全开启，仅弹起约10mm，需用手协助打开;当施加10%使用载荷作为预紧力时，开锁时锁体完全不动，需用手协助打开;5%及以上载荷比的开锁力、闭锁力接近或超过规定值。因此采用5%、10%使用载荷作为预紧力不符合实际使用状态，最终确定耐久性试验的预紧力设为2.5%使用载荷。

1.2 耐久性试验

试验要求:承受2.5%使用载荷作为预紧力的锁闭机构，试验频率为10～15次/min，开启－闭合操作5000次循环，试验后锁闭机构不应失效，试验数量3件，送试方要求其中一件做到失效。一次循环为:开启－翻转到最大位置－闭合。

耐久性试验数据结果见表3［2］，10000次开－闭循环耐久性试验后的磨损情况见图4、图5［2］。

表3 耐久性试验结果

图4 10000次开－闭循环耐久性试验后的销子磨损情况

从试验结果看，编号为7#、8#、9#的试验件均通过了5000次开闭循环的试验考核，7#、8#锁闭机构经过5000次试验后，没有出现结构损坏，钩上的销子与按压器接触处仅有肉眼可见的划痕，锁闭机构没有失效。9#试验件做了10000次开－闭循环后停止试验，如图4、图5所示，与未经试验的锁闭机构对比，锁钩上的销子与按压器接触处存在磨损情况，宽度约1.0mm，深度约0.7mm。综合以上情况，锁闭机构满足5000次耐久性试验要求。

图5 销子磨损情况详图

2 不足之处

产品试验一般是考核产品极限条件下的性能表现，本锁闭机构的耐久性试验理论上讲应当是:在锁闭机构能够正常打开－关闭、且最大开锁力条件下的预紧力作为耐久性试验的预紧力，但由于本试验是产品鉴定试验，非纯粹的研究性试验项目，试验中没有进一步研究在更大预紧力，比如3%、3.5%、4%、4.5%载荷比条件下锁闭机构的开闭锁情况，从而找出边界条件下的预紧力。本试验按经验的方法，采用约70%开锁力下的预紧力作为耐久性试验的预紧力，基本能够模拟锁闭机构的实际使用状态，能够反映产品的真实情况。

3 其他锁闭机构耐久性试验方法讨论

1)按压式快卸锁

对于某些通过顶住结构框实现口盖开闭的锁闭机构，如HB2－71－1994《轻型快卸锁》，口盖的关闭与开启通过螺栓头部顶住或脱开结构框实现，螺栓头部与结构框间的载荷很小，该装置在进行耐久性试验时，仅需模拟实际安装状态，确定试验频率，无需额外施加载荷。

2)Ⅰ类旋转快卸锁

对于某些靠一字螺刀、十字螺刀开启的Ⅰ类快卸锁，它靠锁闭装置本身结构实现锁闭，如HB2－46－1994《小型承力锁》、HB6864－1993《销钉快卸锁》，试验时仅需模拟锁闭机构的实际安装状态，确定锁闭机构标准夹层厚度及试验频率，不需额外施加载荷。

3)按压承剪锁

如HB6537－1991《连杆快卸锁》，通过转动手柄使销子伸出或缩进，伸出后销子在直径方向上顶住结构框，销子承剪力。耐久性试验仅需模拟实际安装状态、确定试验频率，无需额外施加载荷。

耐久性试验主要考核弹簧的耐久性能、机构内零部件的耐磨性能、疲劳性能等，从以上几种锁闭机构分析来看，需要确定预紧力的主要是具有拉伸载荷的钩子锁类锁闭机构，如本装置。

4 结论

1)由于GJB2027－1994《飞机快卸锁通用规范》中定义的Ⅰ类快卸锁与Ⅱ类快卸锁结构型式众多，规范难以将锁闭机构耐久性试验的试验条件一一界定清楚，因此在具体试验时，针对不同锁闭机构，需制定专用技术规范，使耐久性试验要求具体化，耐久性试验应充分考虑装置的实际受力情况，确定试验条件。

2)GJB2027中有关耐久性试验的条款尚不完善，待获得足够数据支撑后，建议将Ⅰ类快卸锁与Ⅱ类快卸锁按结构特点细分，细化耐久性试验条件内容，适时对标准进行修订换版。

［1］张占元，张春海，等.GJB2027－1994，飞机快卸锁通用规范［S］.

［2］王宗武，侯 昆，张 辉.直升机用新型可调锁闭机构试验报告［Z］.