航空铝制桨叶平衡孔水压取铅机的研制

摘 要： 本文针对航空铝制桨叶铅丝配平的部位及平衡孔的特点，在分析了以往铰刀钻取铅丝的特点及弊端之后，设计出了一种采用水流冲击取铅的设备。同时，在设备上安装了调压装置，使得水压可以根据实际需要进行调整。另外，根据实际制作中遇到的问题，对取铅机进行了相应的改进，使得最终的取铅效果达到螺旋桨厂家维护手册的要求。

关键词：平衡孔 水压 应力集中 振动值

中图分类号：C96 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）07-0314-01

一、技术分析

航空螺旋桨具有高转速和低振动值的特点，在通用航空领域，典型的活塞式飞机螺旋桨对于转速和振动值的要求一般为在2500rpm时，螺旋桨振动值不得大于0.2IPS。因为螺旋桨厂家生产桨叶时，并不能保证每片桨叶的重量完全一致，所以为了在高转速下得到低振动值，就需要对螺旋桨进行配平。螺旋桨配平分为两种方式：一种为内部配平，即在桨叶根部设计出一个孔，专门用于加铅丝等配重物，来实现桨叶之间的静平衡，如图1所示。其中的A区域就是平衡孔，用来加铅丝以实现桨叶之间的静平衡。其中所加的铅丝要用铜杆捣实，形成铅块的状态，以加强与平衡孔内壁的附着力，使其不容易脱落；另一种为外部配平，即在桨叶组装好之后，在整个螺旋桨组件的外表面预留的螺钉孔上，加装平衡片或平衡螺钉来实现整个螺旋桨组件的静平衡或动平衡，如图2所示。

相对于铰刀钻取铅丝的方法，水压取铅有诸多优点：

1.安全性较好。传统的铰刀取铅是人工钻取的方法，由于铅丝在桨叶平衡孔内壁上的附着力比较大，因此每次钻取时，工人通常都会使用较大的下压力量，向下铰铅块，使其松动并破坏掉。由于铅块比较脆，因此在铰的过程中，很容易突然裂开，这样铰刀就会迅速向下触到平衡孔底部，导致平衡孔的损伤。同时由于铰刀的外径只是略微小于平衡孔的内径，因此平衡孔内壁在取铅的过程中也容易造成划伤。而平衡孔由于处于桨叶根部，其承受的载荷较大，虽然较小的损伤也会产生应力集中的现象，严重威胁飞行安全。而水压取铅是采用高压水流冲击的原理，将铅块击碎，由于选用合适的压力，因此对平衡孔无损伤。

2.速度快。铰刀取铅方法效率低下，熟练的工人通常需要20分钟以上的时间才能将铅块取出。而采用水压取铅的方法仅需要1分钟即可。

3.清理效果好。人工铰刀取铅方法，通常只是便于将大块的铅块取出，而对于附着在平衡孔内壁上小的残留铅块，则很难清理干净。而水压取铅的原理是从中间将铅块击穿，然后带有细小碎块的液体从底部沿着铅块与平衡孔内壁之间流出，这样便可以将铅块整体取出，基本实现铅块零残留的效果。

4.节能环保。水压取铅机采用成熟的水循环系统，且过滤掉的铅块还可以重复使用。

二、研制的意义

由于我院飞机使用的螺旋桨大多数为国外生产，其螺旋桨维护手册要求我们要每个翻修周期都要对桨叶取铅，以便进行平衡孔腐蚀状况的检查，并建议我们使用国外生产的桨叶平衡孔水压取铅机。如此一来，我院不仅花费巨大，而且在以后的设备维修保养等方面还会受制于人。随着我院机队规模的不断扩大，飞行任务的逐年增多，我院螺旋桨的维修任务也不断加大，维修能力也要相应地提高。因此，自制桨叶平衡孔水压取铅机在我院实际维修工作中是十分必要的。

三、桨叶水压取铅机的设计思路

水通过电机带动的高压柱塞泵产生高压水流，同时根据平衡孔的实际尺寸，将枪头设计成圆形，这样可以提高水流的工作效率，如图3所示。用高压水流来冲击铅块表面，水流的冲击力会瞬间击穿铅块，直达平衡孔底部，且水流的冲击力要大于铅块与平衡孔内表面附着力，高压水流就会将铅块剥离，冲走，达到快速高效清洗桨叶平衡孔内壁的效果。

另外通过大量的试验，水流压力采用 10000PSI（689.4BARS）时，清理的效果最佳。

在确定了基本思路后，我们根据螺旋桨维护手册的要求，对水压取铅机进行了更加安全的设计，包括安装安全释压阀门、防护罩等装置，如图3所示。

四、桨叶水压取铅机的总体设计方案

螺旋桨喷丸机主要由电机、高压柱塞泵、工作台、桨叶夹具及喷枪、控制电路、水循环管路、容器等组成，如图4所示。其中桨叶夹具部分会因不同型号桨叶的构型及尺寸而不同，如图5所示。

五、桨叶平衡孔水压取铅机在制作过程中需注意的问题

在整个桨叶平衡孔水压取铅的过程中，我们需要注意的问题很多，主要包括以下几个方面：

1.压力调整。因为不同类型的桨叶，其强度也不尽相同，所以要对其它型号桨叶取铅时，可以先采用较低的水压，然后根据铅块松动的情况，对水压进行调整。以刚好取出铅块，且又不损伤桨叶平衡孔为原则。

2.铅块的过滤。由于从平衡孔排出的污水中含有大量铅屑，因此，我们设计了一套完善的水循环系统，以确保能在取铅过程中提供持续的、清洁的水流。

3.水源要求。为了避免桨叶发生腐蚀，所采用的水源中，氯含量不得高于10ppm。

4.维修及保养。水压取铅机在连续工作时，中途不要关断电源，防止造成设备过热；如果长时间不使用水压取铅机，应将容器内的水排掉，以免设备受潮，并定期对设备进行清洁及。