12.22 飛機機輪知識


飛機機輪知識

飛機機輪是起落架系統的重要組成部分。輪胎安裝在飛機上,在滑行、起飛和降落過程中支撐著飛機的全部重量。

典型的飛機機輪重量輕,強度大,由鋁合金製成,也有一些鎂合金機輪。

早期的飛機機輪是單件結構,與現代汽車輪大同小異。隨著飛機輪胎的使用上的改進,為了更好地吸收著陸時的力量而不被爆胎或從邊緣分離,它們變得更加堅硬。把這樣一個輪胎拉到一個整體式輪輞上是不可能的。於是兩半式機輪應運而生。

早期的兩半式飛機輪子基本上是帶有一個可拆卸輪轂的一件式機輪,以便安裝輪胎。這種在舊飛機上還可以找到的。[圖1]

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圖1:在舊飛機上使用的可拆卸輪轂可以是落心式或平底式

後來,開發出了兩個幾乎對稱的兩半機輪。幾乎所有的現代飛機輪子都是這種兩件式結構。[圖2和圖3]

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圖2:現代輕型飛機上使用的兩件式分體式機輪

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圖3:現代客機上兩件式機輪的特徵

01.

機輪結構

Wheel Construction

典型的現代兩件式飛機機輪由鋁或鎂合金鑄造或鍛造而成。兩半部分用螺栓連接在一起,在O形圈的配合面上有一個凹槽,因為大多數現代飛機都使用無內胎輪胎,所以O形圈可以密封輪輞。

機輪的胎圈座區域是輪胎實際接觸輪胎的地方。它是在著陸過程中承受輪胎顯著拉伸載荷的關鍵區域。為了在製造過程中加強該區域,通常對胎圈座區域進行軋製,以在壓縮應力荷載下對其施加預應力。

內側半輪

Inboard Wheel Half

兩半機輪不相同。其主要原因是,內半機輪必須有一個裝置來接收,並驅動安裝在兩個主輪上的飛機剎車轉子。轉子上的凸舌安裝在許多機輪上的鋼筋鍵槽中。其他機輪有用螺栓固定在內半輪上的鋼鍵。這些是為了配合剎車盤周圍的安裝槽。

一些小型飛機的機輪有將剎車轉子栓接到內半輪上的裝置。無論如何,內半輪通過其剎車安裝功能與外半輪區別開來。[圖4]

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圖4:飛機機輪內半輪上的驅動鍵,用於與旋轉式剎車盤的轉子接合

兩半機輪包含一個在中心形成的軸承腔,該軸承腔安裝典型機輪軸承裝置的拋光鋼軸承杯、圓錐滾子軸承和潤滑脂保持架。還可以加工一個凹槽來安裝固定夾,以便在拆卸機輪組件時將軸承組件固定到位。機輪軸承是機輪組件的重要組成部分。

高性能飛機上使用的內半機輪可能有一個或多個熱熔塞。[圖5]在緊急剎車過程中,溫度會變得非常高,以至於輪胎溫度和壓力上升到一定程度,從而導致機輪和輪胎組件可能爆炸。

熱塞芯內填充低熔點合金。在輪胎和機輪溫度達到爆炸點之前,內芯熔化並放氣。如果熱塞融化,則輪胎必須停止使用,必須按照機輪製造商的說明檢查機輪,然後才能恢復使用。還應檢查相鄰機輪組件是否有損壞跡象。隔熱板通常安裝在嵌件下方,用於接合剎車盤,以幫助防止機輪和輪胎組件過熱。

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圖5:飛機剎車能量高會導致輪胎氣壓和溫度升高到一定程度,從而導致機輪組件爆炸。為了緩解這種情況,安裝在高性能飛機機輪內半部分的熱熔塞由一個可熔芯製成,在爆炸前熔化並釋放輪胎中的空氣

過充安全塞也可以安裝在內半機輪上。這是為了在輪胎過度充氣時破裂並釋放輪胎內的所有空氣。充氣閥也經常安裝在內半輪上,閥杆通過外半輪上的孔延伸,以允許進行充氣和放氣。

外側半輪

Outboard Wheel Half

外側機輪半部用螺栓固定到內側機輪半部,以構成安裝輪胎的機輪組件。中心凸臺的構造與內側半個機輪上的一樣,用於安裝軸承外圈和軸承組件。外軸承和軸端蓋上蓋子,以防止汙染物進入該區域。

帶防滯剎車系統的飛機通常在這裡安裝輪速傳感器。它是密封的,也可以用作輪轂蓋。圖3所示的737外半輪也在整個半輪上有一個輪轂蓋整流罩。這起到了整流作用,因為在這種飛機上,外半輪沒有關閉進起落架艙門裡。輪轂蓋也可以在固定起落架飛機上找到。

外側半輪為氣門杆提供了一個方便的位置,用於給無內胎輪胎充氣和放氣。或者,它可以包含一個孔,氣門杆伸長部分可以通過該孔從內半輪穿過,或者如果使用內胎,氣門杆本身可以穿過該孔。

02.

機輪檢查

Aircraft Wheel Inspection
儘可能是在裝機狀態對機輪經常進行檢查。更詳細的檢查和任何測試或修理需要從飛機上拆下機輪的後完成。

機上檢查

On Aircraft Inspection

飛機機輪組件的一般狀況在飛機上就能檢查,可以發現可能需要從飛機上拆卸機輪的任何可疑損傷跡象。

正確安裝

Proper Installation

起落架區域環境惡劣,技師應儘可能檢查起落架,包括機輪、輪胎和剎車榖。不應理所當然就以為機輪安裝正確。

所有機輪系緊螺栓和螺母必須在位並固定。螺栓缺失是拆卸的原因,由於可能出現的應力,必須按照機輪製造商的程序對兩半機輪進行徹底檢查。輪轂防塵蓋和防滯傳感器也應牢固。內側半輪應與剎車榖接合,無磨損或過度移動跡象。機輪上的所有剎車鍵必須在位並固定。

檢查機輪有無裂紋、剝落的油漆和過熱跡象。檢查熱熔塞,確保沒有可熔合金熔化的跡象。允許輪胎壓力損失的熱熔塞要求拆下機輪進行檢查。在飛機上時,應仔細檢查所有其他帶剎車和熱熔塞的輪子,以確定它們是否過熱。應全面觀察每個機輪,以確保其不會異常傾斜。輪轂不應丟失任何零件,且機輪上不應出現明顯衝擊損壞的區域。

軸螺母力矩

Axle Nut Torque

軸螺母扭矩對飛機機輪的安裝至關重要。如果螺母太鬆,軸承和機輪組件可能會過度移動。軸承外圈可能鬆動和旋轉,從而損壞機輪。軸承滾柱也可能造成衝擊損壞,從而導致軸承故障。[圖6]

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圖6:軸螺母上的不當鬆開力矩可能導致過大的端隙,導致軸承座圈損壞,稱為扇形磨損。最終,這會導致軸承故障

過緊的軸螺母阻止軸承正確接受飛機的重量載荷。軸承在沒有充分潤滑的情況下旋轉,吸收較高摩擦水平產生的熱量。這也會導致軸承故障。所有飛機軸螺母必須按照機身製造商的維護程序安裝和擰緊。

機輪從飛機上拆下後的檢查

Off Aircraft Wheel Inspection

安裝在飛機上的機輪檢查時發現異常,可能需要在機輪從飛機上拆下的後進行進一步檢查。其他項目,如軸承狀況,只能在機輪組件拆下的情況下進行。全面檢查機輪需要將輪胎從輪輞上拆下。從飛機上拆卸機輪組件時,請遵守以下注意事項。

注意:在開始從飛機上拆卸機輪之前,先給輪胎放氣。(輪胎的卸壓可以用來頂千斤頂)

眾所周知,機輪組件在拆卸軸螺母時會爆炸,特別是在處理高壓、高性能輪胎時。螺母的扭矩可能是將有缺陷的機輪或斷裂的繫緊螺栓固定在一起的唯一力。當輪胎鬆脫時,輪胎的高內壓會造成災難性的故障,對技師來說可能是致命的。

在拆卸前讓飛機輪胎冷卻也很重要。冷卻需要三個小時或更長時間。從前面或後面接近機輪組件,不要從側面接近。從輪胎中排出空氣時,不要站在釋放空氣和氣門芯軌跡的路徑上,因為如果空氣從氣門杆中釋放出來,可能會嚴重傷害技師。

注意:作為預防措施,一次只能從一對輪胎和機輪組件上拆下一個輪胎和機輪組件。這樣,如果飛機從千斤頂上掉下來,輪胎和機輪組件還會在位,從而減少飛機受損和人員受傷的可能性。

從輪轂上鬆開輪胎

Loosening the Tire from the Wheel Rim

充氣和使用後,飛機輪胎有粘在機輪上的傾向,必須將胎圈翻折才能取出輪胎。有專門為此設計的機械和液壓機。如果沒有專門為這項工作而製造的裝置,則可以耐心地使用軸壓機,在儘可能靠近胎圈的方向盤周圍依次操作。[圖7]

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圖7:輪胎胎圈必須從機輪上斷開才能拆下輪胎。(a)所示為設計用於翻折胎圈的機械拆卸工具;(b)所示為設計用於大型飛機機輪的液壓機;以及(c)所示為軸壓機。所有工具都可供技術人員使用

如上所述,當輪胎從機輪上壓出時,輪胎內不應有氣壓。切勿用螺絲刀或其他裝置將輪胎從輪輞上撬下。輪子比較軟。任何刻痕或變形都會導致應力集中,很容易導致機輪故障。

機輪的分解

Disassembly of the Wheel

機輪的分解應在平坦表面上的清潔區域進行,如桌子。先拆下機輪軸承,放在一邊進行清潔和檢查。然後可以拆下繫緊螺栓。


不要使用衝擊工具拆解繫緊螺栓。飛機的輪子是由相對柔軟的鋁和鎂合金製成的。它們的設計不是為了接受衝擊工具的反覆錘擊,如果使用它們會受到損壞。

清潔機輪組件

Cleaning the Wheel Assembly

用機輪製造商推薦的溶劑清潔兩半機輪。使用軟刷有助於這一過程。避免使用能夠去除機輪表面光潔度的研磨工藝、材料和工具,如刮刀。如果某個區域缺少表面處理,腐蝕會迅速形成並削弱機輪。當機輪清潔時,可以用壓縮空氣將其乾燥。

清潔機輪軸承

Cleaning the Wheel Bearings

應使用推薦的溶劑(如Varsol、Naptha或Stoddard®溶劑),從要清潔的機輪上拆下軸承。將軸承浸泡在溶劑中可以使乾的潤滑脂變鬆。用軟毛刷將軸承刷乾淨,並用壓縮空氣吹乾。用壓縮空氣乾燥時,切勿轉動軸承。

軸承滾柱與座圈的高速金屬對金屬接觸會導致熱量損壞金屬表面。如果軸承分離,軸承零件也可能造成傷害。務必避免用蒸汽清洗軸承。金屬的表面光潔度會受到影響,導致早期失效。

機輪軸承檢查

Wheel Bearing Inspection

清潔後,檢查機輪軸承。軸承和軸承外圈有許多不可接受的情況,這是不可用的理由。事實上,幾乎在軸承組件中檢測到的任何缺陷都可能是更換的原因。

導致不可用的軸承常見情況如下:

  • 磨損-由配合面摩擦引起。金屬在焊接時會變得很熱,表面金屬會隨著運動的繼續而被破壞,並沿著運動的方向將金屬拉開。[圖8]
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圖8:磨損是由配合面摩擦引起的。金屬在焊接時變得很熱,當運動繼續時,表面金屬會被破壞,並沿運動方向將金屬拉開

  • 剝落-軸承滾柱或軸承座圈硬化表面的剝落部分。[圖9]
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圖9:剝落是軸承滾柱或軸承座圈硬化表面的剝落部分

  • 過熱-由於缺乏足夠的潤滑導致金屬表面呈藍色。所示的輥端過熱,導致金屬流動和變形,以及變色。軸承外圈滾道通常也會變色。[圖10]
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圖10:由於缺乏足夠的潤滑而引起的過熱導致金屬表面呈藍色。所示的輥端過熱,導致金屬流動和變形,以及變色。軸承外圈滾道通常也會變色

  • 擦傷-由過度撞擊引起。它在軸承外圈滾道上顯示為凹痕。任何靜態過載或嚴重衝擊都可能導致真正的布氏硬度,從而導致振動和軸承過早失效。[圖11]
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圖11:鹵化是由過度衝擊引起的。它在軸承外圈滾道上顯示為凹痕。任何靜態過載或嚴重衝擊都可能導致真正的鹽水化,從而導致振動和軸承過早失效

  • 假布氏硬度-在靜態狀態下由軸承振動引起。即使在靜態過載的情況下,潤滑油也可能從滾柱和滾道之間被擠出。在金屬與金屬接觸處去除的亞微觀顆粒氧化。潤滑的作用是清除更多傳播損傷的顆粒。這也被稱為摩擦腐蝕。它可以通過潤滑油生鏽的顏色來識別。[圖12]
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圖12:在靜態狀態下,軸承的振動會引起假布氏硬度。即使在靜態過載的情況下,它也會迫使潤滑油從滾柱和滾道之間流出。在金屬與金屬接觸處去除的亞顯微顆粒氧化。它們的作用是清除更多傳播損傷的顆粒。這也被稱為摩擦腐蝕。它可以通過潤滑油生鏽的顏色來識別

  • 染色和表面標記-位於軸承杯上,呈灰黑色條紋,與滾柱間距相同,由進入軸承的水引起。這是隨後發生的第一個深度腐蝕階段。[圖13 ]
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圖13:軸承杯上與滾柱間距相同的灰黑色條紋的汙漬和表面標記是由進入軸承的水引起的。這是隨後發生的第一個深度腐蝕階段

  • 蝕刻和腐蝕-當水和水穿透軸承元件表面處理時造成的損壞。呈紅色/棕色。[圖14]
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圖14:腐蝕和腐蝕是由水引起的,而水的破壞,滲透到軸承元件的表面處理。呈紅色/棕色

  • 擦傷-可能是由於密封不良或軸承清潔度維護不當造成的微粒汙染。它在軸承外圈上留下一個不太光滑的表面。[圖15]
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圖15:擦傷是由細顆粒汙染引起的,可能是由於密封不良或軸承清潔度維護不當造成的。它在軸承外圈上留下一個不光滑的表面

軸承外圈不需要拆卸進行檢查;但是,它必須牢固地固定在半機輪凸臺中。不應該有任何跡象表明外圈是松的或能夠旋轉的。[圖16]

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圖16:軸承外圈應在輪轂中擰緊,不得旋轉。圖示為安裝在機輪上時旋轉的軸承外圈的外側

通常通過在受控烤箱中加熱輪子並將其壓出或用非金屬衝子敲出來取出外圈。安裝過程與此類似。在用非金屬錘或衝子將外圈敲入到位之前,先加熱輪子,然後用乾冰冷卻外圈。座圈外部通常在插入前噴上底漆。有關具體說明,請參閱機輪製造商的維護手冊。

軸承處理和潤滑

Bearing Handling and Lubrication

處理軸承是最重要的。汙染、溼氣和振動,即使在軸承處於靜態時,也會損壞軸承。避免可能影響軸承的情況,並確保按照製造商的說明安裝和扭轉軸承。

適當的潤滑是防止軸承受到負面環境影響的一部分。使用製造商推薦的潤滑劑。建議使用壓力軸承填料工具或適配器,作為從軸承內部清除清潔後可能殘留的汙染物的最佳方法。[圖17]

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圖17:軸承潤滑工具

對機輪半部的檢查

Inspection of the Wheel Halves

應徹底目視檢查每半個機輪是否超標。建議使用放大鏡。在檢查機輪時,腐蝕是最常見的問題之一。應仔細檢查受潮的位置。根據製造商的說明,可以去除一些腐蝕。在機輪恢復使用前,必須進行經批准的保護性表面處理和拋光。超過規定限度的腐蝕是機輪報廢的原因。

除腐蝕外,機輪某些部位的裂紋尤其普遍。其中一個區域是胎圈座區域。[圖18]

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圖18:輕型飛機輪對的珠座區域。胎圈座區域裂紋的渦流檢測是常見的

著陸時的高應力通過輪胎在這個接觸區域轉移到機輪上。硬著陸產生的變形或裂縫非常難以檢測。這是所有機輪的問題,在高壓鍛造機輪中問題最嚴重。

當檢查焊道區域的裂紋時,染料滲透檢查通常無效。一旦拆下輪胎,應力從金屬上消除,裂紋就有緊密閉合的趨勢。需要對胎圈座區域進行渦流檢查。執行渦流檢查時,請遵循機輪製造商的說明。

機輪剎車盤驅動鍵區域是另一個常見裂紋的區域。當鍵槽驅動剎車盤對抗剎車組件的制動力時所受的力很大。一般來說,染料滲透試驗足以揭示該區域的裂紋。所有的驅動鍵都應該是安全的,不能移動。此區域不允許有腐蝕。[圖19]

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圖19:在多個機輪上使用染色滲透劑檢查輪盤驅動鍵區域是否有裂紋

機輪連接螺栓檢查

Wheel Tie Bolt Inspection

機輪半部連接螺栓在使用過程中受力較大,需要檢查。連接螺栓通常在螺紋處和螺栓頭下拉伸和形變。這些是裂縫最常見的區域。磁粉探傷可以發現這些裂紋。按照維修手冊的步驟檢查連接螺栓。

驅動鍵和鍵螺釘檢查

Key and Key Screw Inspection

在大多數飛機的內半輪上,驅動鍵是用螺釘或螺栓固定在機輪上以驅動剎車盤。當踩下剎車時,驅動鍵會受到極大的力。

如前所述,機輪和驅動鍵之間不應移動。應檢查螺栓是否牢固,並檢查鍵周圍是否有裂紋。驅動鍵的磨損程度也有限制,因為磨損過多會導致過度移動。應使用機輪製造商的維護說明對該關鍵區域進行全面檢查。

易熔塞檢查

Fusible Plug Inspection

必須目視檢查易熔塞或熱熔塞。這些螺桿堵頭有一個芯,其熔化溫度低於插頭的外部。這是為了在溫度上升到危險水平時釋放輪胎中的空氣。仔細檢查應能發現是否有內芯因高溫而變形。如果檢測到,則應使用新堵頭更換機輪上的所有熱熔塞。[圖20]

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圖20:目視檢查熱塞或易熔塞的芯部是否因熱而變形。如果有任何堵頭開始變形,請更換所有堵頭

平衡配重

Balance Weights

飛機機輪組件的平衡是很重要的。製造時,對每個輪進行了靜態平衡。

如果需要,可以配重塊來完成平衡。它們是機輪組件的永久零件,必須安裝才能使用機輪。

平衡塊用螺栓固定在兩半機輪上,清潔和檢查機輪時可以將其拆下。必須將它們重新固定在原來的位置。

當輪胎安裝在機輪上時,機輪和輪胎組件的平衡可能需要增加額外的重量。這些通常安裝在機輪外圈上,不能用機輪平衡重量來代替。[圖21 ]

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圖21:兩件式飛機機輪在製造時是靜態平衡的,每個機輪半部的配重在整個使用壽命內必須與機輪保持在一起

03.

737NG常見問題

Common Problem for 737NG

判斷熱熔塞的是否釋放

Thermal Fuse Plugs

在AMM 05-51-01 HARD LANDING OR HIGH DRAG/SIDE LOAD LANDING和05-51-35 Overweight Landing Inspection,檢查程序裡,都有關於熱熔塞是否釋放:

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熱熔塞安裝在內半輪轂上,只有機輪拆下來才能看到:

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737NG飛機每個主輪上有4個熱熔塞,鋼剎車的飛機熱熔塞的熔化溫度是177℃(351F),碳剎車是199℃(390F):

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↑熱熔塞螺桿頭上的標識351F,表明其熔化溫度是351F(177℃)

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↑熱熔塞標識說明

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↑碳剎車機輪熱熔塞藏的比較深【170】

飛機上檢查輪胎如果沒有癟胎,即可判斷熱熔塞沒有釋放。

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充氣嘴對面是釋壓活門,壓力超出限制(375-450 psi)開始釋壓:

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為什麼針對鋼剎車檢查要求不同

Detailed visual inspection of brake pad only for steel brakes

這是因為鋼剎車經常出現剎車掉塊現象,而碳剎車還沒有發現有這毛病:

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另外要注意隔熱罩損傷和螺釘丟失檢查。換輪的往裡推時候也要注意,剎車片要對齊並剎車:

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還有連接螺桿斷裂:

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另外還要注意安裝充氣嘴堵頭時,用手帶緊即可,不要用鉗子去擰,避免力量太大重複拆裝導致充氣嘴座底漏氣。

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氣門芯安裝不好漏氣一般可以用氣門芯工具重新安裝一下就好了,但是如果座漏氣就只能換輪了。如果是航後或者短停發現漏氣輪胎壓力比選定的標稱工作輪胎壓力低20%以上,還需要換同起落架上的另外一個主輪。

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