國(guó)慶回家活動(dòng)眾多，沒來得及把余下的譯完，拖了好久，實(shí)在慚愧。做事都應(yīng)該有始有終的。現(xiàn)在補(bǔ)齊如下。7 t% h* J& A% B$ G( Z% F
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3. 結(jié)果和討論 工作的第一階段包括收集背景數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)生產(chǎn)商沒有指定任何有關(guān)螺栓螺母的重復(fù)使用說明時(shí)，保養(yǎng)手冊(cè)只要求更換螺母，而重復(fù)使用螺栓。第二個(gè)問題是，盡管直升機(jī)的保養(yǎng)手冊(cè)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(bǔ)償這種差異，扭矩會(huì)在指定值上增大10%（即從125增加到137.5）。第三點(diǎn)，當(dāng)保養(yǎng)手冊(cè)要求只在螺紋部分噴灑防粘物質(zhì)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的人總是噴涂整個(gè)螺栓。盡管存在這些失誤，以色列空軍沒有報(bào)告過類似的失效。 失效螺栓的尺寸測(cè)量結(jié)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(hào)的。任意選取的非失效已用螺栓在熒光滲透劑測(cè)試后未發(fā)現(xiàn)任何裂縫。 失效螺栓的化學(xué)構(gòu)成與鉻鎳鐵合金718相近。這些螺栓表面鍍鎘，且硬度達(dá)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(guān)規(guī)范一致，規(guī)范中要求使用擁有AMS 5662化學(xué)構(gòu)成的718合金，抗拉強(qiáng)度熱處理至至少220千磅/平方英寸（ksi:英制應(yīng)力單位，即千磅/平方英寸，1ksi=6.895MPa---譯者注），鍍鎘達(dá)到AMS-QQ-P-416,type2,class2（SAE的鍍鎘標(biāo)準(zhǔn)，二型表示增加了鉻酸鹽處理，二級(jí)表示鍍層厚度不少于0.0003英寸---譯者注）標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)應(yīng)的螺母的化學(xué)構(gòu)成與718合金相似，它們的硬度是46-48HRC。這些測(cè)試結(jié)果達(dá)到了使用AMS 5662或AMS 5663標(biāo)準(zhǔn)的718合金時(shí)在HS 5489（麥道關(guān)于螺母的規(guī)范，雙六角，自鎖，220ksi，718合金）中規(guī)定的技術(shù)要求，熱處理至硬度44-50HRC。防粘物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)成也通過FT-IR解析一種新的潤(rùn)滑劑而發(fā)現(xiàn)，確認(rèn)符合要求的潤(rùn)滑劑是摩力克的3402-C。這是一種抗摩擦的固態(tài)潤(rùn)滑劑、腐蝕抑制劑和有機(jī)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(cè)在實(shí)驗(yàn)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(zhì)沿著整個(gè)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(cè)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(cè)顯示了（如圖4）。金相樣本，其所取為斷面的切片，在光學(xué)顯微鏡下并沒有呈現(xiàn)什么特別的結(jié)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(cè)試是在標(biāo)準(zhǔn)的MTS（如前，是一臺(tái)50噸伺服液壓助力加載裝置）設(shè)備中完成的。加載的拉伸力達(dá)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(duì)螺栓扭入螺母中時(shí)螺栓內(nèi)實(shí)際產(chǎn)生的軸向力的影響是由一個(gè)特別設(shè)計(jì)的力傳感器和校準(zhǔn)過的扭力扳手來測(cè)算的。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)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(rùn)滑劑在螺栓上的使用方法對(duì)實(shí)際的軸向力的影響。直升機(jī)維護(hù)手冊(cè)上要求使用潤(rùn)滑劑前必須先清理螺栓表面。然而我們想測(cè)算假如不按規(guī)范來會(huì)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(rùn)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?dú)馕断嗨啤ＫǔＳ米饔汀⑼繉踊蛘澈蟿┑娜軇谋?顯而易見的看到由于丁酮的使用導(dǎo)致螺栓在扭緊的過程中產(chǎn)生的實(shí)際軸向力大約增加了20%（比較螺栓14號(hào)與11、12、13號(hào)）。因此，假使沒有按要求那樣去清理螺栓也不能預(yù)見到會(huì)對(duì)它的機(jī)械性能造成損害。從表1中還能看出11、12、13號(hào)這三個(gè)沒有用丁酮清理，但沿螺栓整個(gè)涂覆了潤(rùn)滑劑的螺栓在扭緊時(shí)表現(xiàn)相近。這些發(fā)現(xiàn)有力支持了使用特殊設(shè)計(jì)螺栓傳感器裝置的測(cè)量精密性。附錄也證明了這個(gè)裝置的精確。通過比較14號(hào)和17號(hào)螺栓的測(cè)試結(jié)果，能夠確定潤(rùn)滑劑對(duì)實(shí)際軸向力的影響，也可以比較19號(hào)和11號(hào)，或12號(hào)和13號(hào)（注意19號(hào)螺栓的扭緊力矩要稍稍小點(diǎn)）。現(xiàn)在很清楚了，只在螺紋部分有潤(rùn)滑劑會(huì)導(dǎo)致螺栓產(chǎn)生的軸向力最低，而另一方面，在整個(gè)螺栓涂上防粘物質(zhì)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(cè)含有防粘物質(zhì)的潤(rùn)滑劑的使用方式對(duì)螺栓中產(chǎn)生的實(shí)際軸向力的大小有顯著影響。如前所述，雖然潤(rùn)滑劑可以降低扭矩因數(shù)K，但在扭矩一定的情況下會(huì)產(chǎn)生較高的軸向力（見式1）。為了估算螺栓中產(chǎn)生的應(yīng)力的大小，實(shí)際軸向力的大小統(tǒng)一取自具有代表性的螺栓桿部。計(jì)算后，17、11-13和14號(hào)螺栓的應(yīng)力大小分別是98、145和174ksi。應(yīng)力174ksi的螺栓使用丁酮清理并完全涂覆了潤(rùn)滑劑，高于屈服極限（170ksi），但是比螺栓材料的斷裂應(yīng)力（220ksi）要小。讀者應(yīng)該注意到，假如使用螺紋部分的有效面積來計(jì)算，得到的應(yīng)力值應(yīng)該還要高。實(shí)際上，從表1中的注解a,c可以明顯看到，14號(hào)螺栓的實(shí)際應(yīng)力值已經(jīng)非常接近斷裂極限。 綜上，直升機(jī)主旋翼驅(qū)動(dòng)盤總成上的螺栓會(huì)在過載中失效。失效的原因是在整個(gè)螺栓上錯(cuò)誤的使用了防粘物質(zhì)，結(jié)果導(dǎo)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(hù)小組繼而只在螺栓螺紋部分使用防粘物質(zhì)，而不使用丁酮進(jìn)行預(yù)清理。至于螺栓的重復(fù)使用（見表1注解b），雖沒有被限制，但是這個(gè)問題還是向制造廠商反映闡明了。 4. 結(jié)論 根據(jù)以上結(jié)果，得出以下結(jié)論： 1. 直升機(jī)主旋翼驅(qū)動(dòng)盤總成上的螺栓會(huì)在過載中失效。失效的原因是在整個(gè)螺栓上錯(cuò)誤的使用了防粘物質(zhì)，結(jié)果導(dǎo)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(zhì)只應(yīng)在螺紋部分使用，而為了防止過載失效，用丁酮進(jìn)行預(yù)清理是不必要的。 3. 在本次工作中設(shè)計(jì)和使用的螺栓力感應(yīng)器，提供了精密準(zhǔn)確的軸向力大小測(cè)量數(shù)據(jù)。因此，它可能會(huì)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(shè)計(jì)，構(gòu)造和確認(rèn)情況。在該裝置中，緊固時(shí)的拉伸載荷導(dǎo)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(yīng)變計(jì)上電阻的變化被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。應(yīng)變計(jì)被接入一個(gè)四臂（惠斯通電橋）電路中。這種結(jié)構(gòu)能最大的減少溫度變化或外來干擾的影響。相關(guān)的應(yīng)力計(jì)信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)在它處有描述。 該裝置的結(jié)構(gòu)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(shí)裝置受壓縮力要處在彈性形變范圍內(nèi)； 3) 應(yīng)變計(jì)要有良好的固定表面。 該結(jié)構(gòu)由17-4PH的馬氏體不銹鋼構(gòu)成，在496℃沉淀硬化（H925熱態(tài)）。應(yīng)變計(jì)（威世的N2A-13-T035R-35B）被固定在裝置的相對(duì)兩面。這些是開放式的康銅合金金屬片應(yīng)變計(jì)，背后是很薄的層壓的聚酰亞胺薄膜。它們的特點(diǎn)是有可重復(fù)的低蠕變性能，且主要建議在精密傳感器例如應(yīng)變分析這類大數(shù)量級(jí)的應(yīng)用中。 應(yīng)變計(jì)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(dǎo)電性和耐腐蝕性的焊料（威世 361A-20R-25）焊接。 隨后，一種風(fēng)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(hù)它們免受潮濕、化學(xué)或物理上的不良影響。最后，把應(yīng)變計(jì)連到威世P-3500手持式（威世肯定給這篇論文出錢了的！！）應(yīng)變指示儀上。該儀器在應(yīng)變分析測(cè)試或使用基于應(yīng)變計(jì)的傳感器時(shí)有獨(dú)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(cè)試螺栓之前，傳感器需要校準(zhǔn)來保證準(zhǔn)確而可靠的應(yīng)力值轉(zhuǎn)換和讀數(shù)。一臺(tái)15噸的英斯特朗螺桿機(jī)械試驗(yàn)機(jī)來加載壓縮力測(cè)試該傳感器。為了仿真螺栓緊固時(shí)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(jìn)行校準(zhǔn)。應(yīng)力值由P-3500來獲取。如圖2所示典型的校準(zhǔn)曲線圖，從中我們能清楚看到加載的壓縮力和所得應(yīng)力值的線性相關(guān)性。良好的結(jié)果重現(xiàn)性也是顯而易見的。 | 
樓主: 奇_點(diǎn)
發(fā)表于 2013-10-6 16:42:17
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