國慶回家活動眾多，沒來得及把余下的譯完，拖了好久，實在慚愧。做事都應該有始有終的。現(xiàn)在補齊如下。
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. o8 l X4 N" f$ r6 E! ?5 u8 k3. 結果和討論 工作的第一階段包括收集背景數(shù)據(jù)。結果發(fā)現(xiàn)當生產(chǎn)商沒有指定任何有關螺栓螺母的重復使用說明時，保養(yǎng)手冊只要求更換螺母，而重復使用螺栓。第二個問題是，盡管直升機的保養(yǎng)手冊要求固定螺栓而擰螺母，但往往為了圖方便是固定螺母而擰螺栓。為了補償這種差異，扭矩會在指定值上增大10%（即從125增加到137.5）。第三點，當保養(yǎng)手冊要求只在螺紋部分噴灑防粘物質時，現(xiàn)場的人總是噴涂整個螺栓。盡管存在這些失誤，以色列空軍沒有報告過類似的失效。 失效螺栓的尺寸測量結果沒有顯示任何有意義的與圖紙所要求的偏差。所以的螺栓都按規(guī)定是0.562-18UNJF-3A型號的。任意選取的非失效已用螺栓在熒光滲透劑測試后未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。 失效螺栓的化學構成與鉻鎳鐵合金718相近。這些螺栓表面鍍鎘，且硬度達到49-51洛氏硬度（從維式硬度值換算過來）。這些發(fā)現(xiàn)與相關規(guī)范一致，規(guī)范中要求使用擁有AMS 5662化學構成的718合金，抗拉強度熱處理至至少220千磅/平方英寸（ksi:英制應力單位，即千磅/平方英寸，1ksi=6.895MPa---譯者注），鍍鎘達到AMS-QQ-P-416,type2,class2（SAE的鍍鎘標準，二型表示增加了鉻酸鹽處理，二級表示鍍層厚度不少于0.0003英寸---譯者注）標準。相對應的螺母的化學構成與718合金相似，它們的硬度是46-48HRC。這些測試結果達到了使用AMS 5662或AMS 5663標準的718合金時在HS 5489（麥道關于螺母的規(guī)范，雙六角，自鎖，220ksi，718合金）中規(guī)定的技術要求，熱處理至硬度44-50HRC。防粘物質的化學構成也通過FT-IR解析一種新的潤滑劑而發(fā)現(xiàn)，確認符合要求的潤滑劑是摩力克的3402-C。這是一種抗摩擦的固態(tài)潤滑劑、腐蝕抑制劑和有機粘合劑的分離物，其摩擦系數(shù)接近0.03，且能在-198直至300℃的溫度范圍內(nèi)良好使用。 斷面的視覺檢查，宏觀和微觀的檢測在實驗室中完成。視覺檢查顯示所有的螺栓都是橫向斷裂的，且在螺紋區(qū)（如圖2）。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif 防粘物質沿著整個螺栓均有殘留，而不僅是在螺紋區(qū)。螺母的視覺檢查則沒有任何特別的發(fā)現(xiàn)。斷面的宏觀檢測顯示了一種亞光灰色顆粒狀圖案且螺栓外圍出現(xiàn)了流線（如圖3）。斷面的微觀檢測顯示了（如圖4）。金相樣本，其所取為斷面的切片，在光學顯微鏡下并沒有呈現(xiàn)什么特別的結果，比如不尋常的或總體上的冶金缺陷。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.gif file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.gif 同一型的新螺栓的靜態(tài)拉伸破壞測試是在標準的MTS（如前，是一臺50噸伺服液壓助力加載裝置）設備中完成的。加載的拉伸力達到了50645磅（22972kgf），比操作規(guī)范規(guī)定的最小值47900磅（21727kgf）要大。表面處理對螺栓扭入螺母中時螺栓內(nèi)實際產(chǎn)生的軸向力的影響是由一個特別設計的力傳感器和校準過的扭力扳手來測算的。這些實驗結果匯集成表1。由表1我們可以了解到MEK清理抑或摩力克潤滑劑在螺栓上的使用方法對實際的軸向力的影響。直升機維護手冊上要求使用潤滑劑前必須先清理螺栓表面。然而我們想測算假如不按規(guī)范來會發(fā)生什么。因此，一些螺栓使用甲基乙基酮（丁酮）清理，且在使用潤滑油前用干凈的布包裹，而剩下的螺栓不這樣處理。丁酮是一種無色液體，與丙酮氣味相似。它通常用作油、涂層或粘合劑的溶劑。從表1顯而易見的看到由于丁酮的使用導致螺栓在扭緊的過程中產(chǎn)生的實際軸向力大約增加了20%（比較螺栓14號與11、12、13號）。因此，假使沒有按要求那樣去清理螺栓也不能預見到會對它的機械性能造成損害。從表1中還能看出11、12、13號這三個沒有用丁酮清理，但沿螺栓整個涂覆了潤滑劑的螺栓在扭緊時表現(xiàn)相近。這些發(fā)現(xiàn)有力支持了使用特殊設計螺栓傳感器裝置的測量精密性。附錄也證明了這個裝置的精確。通過比較14號和17號螺栓的測試結果，能夠確定潤滑劑對實際軸向力的影響，也可以比較19號和11號，或12號和13號（注意19號螺栓的扭緊力矩要稍稍小點）。現(xiàn)在很清楚了，只在螺紋部分有潤滑劑會導致螺栓產(chǎn)生的軸向力最低，而另一方面，在整個螺栓涂上防粘物質的螺栓要比那些沒有這么處理的產(chǎn)生的軸向力都要大。因此，我們可據(jù)此推測含有防粘物質的潤滑劑的使用方式對螺栓中產(chǎn)生的實際軸向力的大小有顯著影響。如前所述，雖然潤滑劑可以降低扭矩因數(shù)K，但在扭矩一定的情況下會產(chǎn)生較高的軸向力（見式1）。為了估算螺栓中產(chǎn)生的應力的大小，實際軸向力的大小統(tǒng)一取自具有代表性的螺栓桿部。計算后，17、11-13和14號螺栓的應力大小分別是98、145和174ksi。應力174ksi的螺栓使用丁酮清理并完全涂覆了潤滑劑，高于屈服極限（170ksi），但是比螺栓材料的斷裂應力（220ksi）要小。讀者應該注意到，假如使用螺紋部分的有效面積來計算，得到的應力值應該還要高。實際上，從表1中的注解a,c可以明顯看到，14號螺栓的實際應力值已經(jīng)非常接近斷裂極限。 綜上，直升機主旋翼驅動盤總成上的螺栓會在過載中失效。失效的原因是在整個螺栓上錯誤的使用了防粘物質，結果導致螺栓中的軸向拉伸力比正常值差不多高了1.7倍。根據(jù)這次調(diào)查，維護小組繼而只在螺栓螺紋部分使用防粘物質，而不使用丁酮進行預清理。至于螺栓的重復使用（見表1注解b），雖沒有被限制，但是這個問題還是向制造廠商反映闡明了。 4. 結論 根據(jù)以上結果，得出以下結論： 1. 直升機主旋翼驅動盤總成上的螺栓會在過載中失效。失效的原因是在整個螺栓上錯誤的使用了防粘物質，結果導致螺栓中的軸向拉伸力比正常值差不多高了1.7倍。 2. 防粘物質只應在螺紋部分使用，而為了防止過載失效，用丁酮進行預清理是不必要的。 3. 在本次工作中設計和使用的螺栓力感應器，提供了精密準確的軸向力大小測量數(shù)據(jù)。因此，它可能會成為在類似的螺栓-螺母連接失效分析方面的有力工具。 附錄 本附錄描述了螺栓力傳感器裝置的設計，構造和確認情況。在該裝置中，緊固時的拉伸載荷導致傳感器中產(chǎn)生壓縮載荷。傳感器上加載的力通過綁在裝置外的應變計上電阻的變化被轉換為電信號。應變計被接入一個四臂（惠斯通電橋）電路中。這種結構能最大的減少溫度變化或外來干擾的影響。相關的應力計信號轉換技術在它處有描述。 該裝置的結構要滿足一些要求比如： 1) 尺寸足夠小要使螺栓螺母完全配合； 2) 緊固時裝置受壓縮力要處在彈性形變范圍內(nèi)； 3) 應變計要有良好的固定表面。 該結構由17-4PH的馬氏體不銹鋼構成，在496℃沉淀硬化（H925熱態(tài)）。應變計（威世的N2A-13-T035R-35B）被固定在裝置的相對兩面。這些是開放式的康銅合金金屬片應變計，背后是很薄的層壓的聚酰亞胺薄膜。它們的特點是有可重復的低蠕變性能，且主要建議在精密傳感器例如應變分析這類大數(shù)量級的應用中。 應變計的安裝按以下說明完成。首先，裝置表面要用水基的酸性表面清潔劑（M-Prep,威世）擦凈。其次，使用通用的氰基丙烯酸鹽粘合劑（一種快干膠），能在室溫下快干（威世M-Bond 200）。再次，電路用具有良好導電性和耐腐蝕性的焊料（威世 361A-20R-25）焊接。 隨后，一種風干的聚亞胺脂敷料（威世M-Coat）被用在配線和焊料連接處用以保護它們免受潮濕、化學或物理上的不良影響。最后，把應變計連到威世P-3500手持式（威世肯定給這篇論文出錢了的！！）應變指示儀上。該儀器在應變分析測試或使用基于應變計的傳感器時有獨到之處。螺栓力傳感器裝置如圖A1。 file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.gif file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.gif 在測試螺栓之前，傳感器需要校準來保證準確而可靠的應力值轉換和讀數(shù)。一臺15噸的英斯特朗螺桿機械試驗機來加載壓縮力測試該傳感器。為了仿真螺栓緊固時裝置上的收縮，螺栓上部固定在裝置上部表面，螺母固定在裝置下底部來進行校準。應力值由P-3500來獲取。如圖2所示典型的校準曲線圖，從中我們能清楚看到加載的壓縮力和所得應力值的線性相關性。良好的結果重現(xiàn)性也是顯而易見的。 | 
樓主: 奇_點
發(fā)表于 2013-10-6 16:42:17
樓主
