某型飞机舱盖作动筒用胶圈的选择

某型飞机舱盖作动筒用胶圈的选择

采用某型飞机座盖动筒的结构形式，其中密集密封圈是“i”型圆形胶圈，结构尺寸不变。材料为国产材料，组成为三乙丙烯胶合金。前期生产装配沿用引进飞机的装配工艺过程,即装配前将胶圈在某种仪表油中浸泡24h,再进行作动筒的装配。引进飞机的“Ω”形的异形胶圈材料是国外的材料,是二元乙丙橡胶,能够适应引进飞机的装配工艺条件,并且能够满足气密试验及装机使用要求。由于某型飞机大多数材料进行了国产化,“Ω”形的异形胶圈材料也由国外材料换成了国产材料,而用国产材料生产的“Ω”形的异形胶圈,采用相图的装配工艺,在气密试验及装机使用过程中,都发生了密封失效,即有漏气现象发生。为解决某型飞机舱盖作动筒装配试验及使用要求,设计部门在经过一定试验的基础上,发出了技术单,将浸泡介质由某种仪表油改为某种润滑脂。新的浸泡介质解决了装配试验漏气问题,但装机使用一段时间后,有时发生漏气现象。将作动筒拆开检查发现,“Ω”形的异形胶圈已发生很大的膨胀现象,有的“Ω”形异形胶圈已损坏,说明用某种润滑脂对“Ω”形的异形胶圈进行装配前的浸泡尚存在影响密封质量的不稳定因素。1胶圈结构尺寸造成作动筒“Ω”形的异形胶圈密封失效的原因主要是国产材料与国外材料相比,在材料适应前述装配工艺条件上存在差异。如果要使采用国产材料胶料生产的“Ω”形的异形胶圈达到密封效果,胶圈的结构尺寸应作相应的更改。下面对材料性能及胶圈结构尺寸对结构密封的影响分别进行分析。1.1形的异形胶圈引进飞机生产“Ω”形的异形胶圈的材料是国外材料,是二元乙丙橡胶,其分子结构式如下:国产材料是三元乙丙橡胶,其分子结构式如下:从分子结构式上看出,三元乙丙橡胶存在一个不饱和侧基,但实际在三元乙丙橡胶中不饱和侧基含量很少,仅有1%~2%。所以总体上看,无论是二元乙丙橡胶,还是三元乙丙橡胶,都属于碳链饱和、非极性橡胶,具有非常稳定的化学性质。一般不易与其他物质反应,也不互溶。图1和图2是用国外材料(二元乙丙)及国产材料(三元乙丙)生产的“Ω”形的异形胶圈在某种仪表油中浸泡24h后,质量增加8%,再继续浸泡胶圈重量已不再增加,达到一个稳定的平衡点;而三元乙丙胶料的胶圈在某种仪表油中浸泡达到20d,胶圈质量仅增重4%左右,再继续浸泡胶圈质量也已不再增加,也达到一个稳定的平衡点。说明三元乙丙胶料所含的少量不饱和侧基对某种仪表油具有更优异的稳定性。而生产现实是“Ω”形的异形胶圈质量增重8%就能满足飞机舱盖作动筒装配试验及使用要求。材料国产化工作中,由于二元乙丙只能用过氧化物硫化,一般还要配有三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、链烯烃等助硫化剂。出于环保要求及成本上的考虑,国内已停产二元乙丙橡胶,改为用茂金属催化合成三元乙丙橡胶。三元乙丙橡胶性能更稳定,成本相对降低,特别是配方的可设计性,一定程度上改善了二元乙丙橡胶工艺性差的弊病。用国产的三元乙丙橡胶生产的“Ω”形的异形胶圈,按引进飞机工艺条件,既装配前浸泡某种仪表油,胶圈质量仅增重4%左右,不能满足某型飞机舱盖作动筒装配试验及使用要求,为解决此问题,生产中将浸泡介质由某种仪表油改为某种润滑脂。新的浸泡介质能使“Ω”形的异形胶圈发生很大的膨胀现象,同时对橡胶的性能也产生了不利的影响,已装机的胶圈发生漏气现象,拆开后检查“Ω”形的异形胶圈已有损坏就说明了这个问题。用国产的三元乙丙橡胶生产的“Ω”形的异形胶圈,在某种润滑脂中浸泡后的质量变化见图3,胶圈外径尺寸变化见图4。由图3和图4看出,随着胶圈在某种润滑脂中浸泡时间的延长,胶圈质量不断增重,胶圈外径尺寸不断变大,说明某种润滑脂对国产材料三元乙丙橡胶具有很强的溶胀作用,将破坏胶料的物理机械性能,所以要想使三元乙丙橡胶的“Ω”形异形胶圈在舱盖作动筒中起密封作用,不能靠某种润滑脂将其溶胀,应当在改变“Ω”形异形胶圈的结构尺寸方面入手。1.2压缩量的确定舱盖作动筒结构示意图见图5。其工作原理是:当作动筒左侧进气时,压缩空气推动活塞右移,同时充入左侧“Ω”形异形胶圈内侧;当作动筒右侧进气时,压缩空气推动活塞左移,同时充入右侧“Ω”形异形胶圈内侧。从作动筒的工作过程可以看出,“Ω”形异形胶圈内、外侧压力相等,不存在压力差,不能靠压缩空气将“Ω”形异形胶圈胀大形成密封效果,所以要使作动筒活塞密封,必须使“Ω”形异形胶圈外侧与筒壁之间有一定的压缩量,即“Ω”形异形胶圈外径尺寸要大于作动筒内径尺寸。延续引进飞机的“Ω”形异形胶圈结构尺寸见图6,作动筒内径尺寸为Φ65H8。按飞机设计中活塞式密封要求,查阅相关标准,在此条件下舱盖作动筒密封要求的胶圈、作动筒、活塞结构尺寸见表1。由表1计算得出:作动筒内O形胶圈最大压缩量1.17mm,单边最大压缩量0.585mm;作动筒内O形胶圈最小压缩量0.65mm,单边最小压缩量0.325mm。平均压缩量0.96mm,单边平均压缩量0.48mm。我们国产的某型飞机舱盖作动筒沿用引进飞机的结构形式,活塞密封的胶圈采用“Ω”形的异形胶圈,前面已分析到作动筒工作时,“Ω”形的异形胶圈内、外压力相等,不能使其膨胀,而若想达到密封,必须使“Ω”形异形胶圈外侧与筒壁之间有一定的压缩量。按照图6结构及表1所列数值要求,“Ω”形的异形胶圈外径尺寸应从Φ65+0.6mm调整到Φ66+0.6mm,其余结构尺寸维持图6所示不变。2飞机装装设备应选用“”形的异形胶圈鉴于飞机生产的组织特点,材料的选择使用,结构尺寸的确定由专门的设计部门决定,在此发现的问题,特向有关部门提出如下建设性意见,以满足某型飞机的安全生产。(1)某型飞机舱盖作动筒装配工艺中,不适合使用某种润滑脂对国产材料的“Ω”形的异形胶圈进行浸泡。(2)如果沿用引进飞