电磁制动器卡滞问题研究与分析

杨恒

昌河飞机工业集团有限责任公司 工程技术部 江西省景德镇 333002

摘要：直升飞控系统的电磁制动器发生卡滞故障后，需要对产品进行返厂检查和修理，耽误不少时间，电磁制动器发生卡滞，会导致总距杆操纵卡滞，影响飞行员操作灵活性。本论文对现场发生的多起电磁制动器卡滞问题进行研究和分析，从而提出改进电磁制动器产品质量的有效措施，从而减小卡滞故障发生的概率。

关键词：电磁制动器 卡滞 直升机

1电磁制动器卡滞简单介绍

电磁制动器运动中卡滞问题主要有：电磁制动器通电时运动过程中有卡滞、飞行时有顿挫感和卡滞现象、总距重有异响、飞行时总距杆力不均衡、提总距时有顿挫感卡滞、地面通电供压时总距杆卡滞有顿挫感等问题，电磁制动器卡滞，会直接导致飞行员提拉总距杆有顿挫感卡滞现象，会影响飞行员对飞机的操作舒适感，，需要对卡滞问题进行研究和分析，从而提高产品质量，减小卡滞问题发生概率。

2电磁制动器工作原理

八度保安装置由电磁制动器、微动开关等组成，电磁制动器是八度保安装置中重要组成部分，在直升机做悬停和无线电高度保持时，飞行员下放总距使直升机下降高度，当直升机的总距小于一定角度时，飞行控制系统自行启动总距保安功能，电磁制动器会迅速制动，同时快速将高度舵机的输出连杆制动，飞行控制系统无法克服该制动力，从而保证直升机总距不会继续减小，直升机不会继续下降高度，从而保证直升机飞行安全。

电磁制动器主要由壳体、增速传动机构、摩擦组件、电磁离合器、输出轴、连杆，外罩等组成。

电磁制动器其工作原理是：电磁制动器通过输入轴上的连杆（摇臂）连接到直升机8°保安系统的杆系中，当电磁制动器接通电源时，电磁铁产生磁通，电磁离合器进行吸合，摩擦头带动锥形弹簧被压缩，摩擦头与摩擦片处于分离状态，连杆随8°保安系统的杆系进行转动，通过内齿轮和空间交错螺旋齿轮增速传动机构，带动摩擦片可自由转动，飞行员可操纵总距杆实现直升机的上升和下降。

当电磁制动器断开电源时，电磁铁就会失去磁通，电磁离合器进行释放，锥形弹簧恢复力使摩擦头对摩擦片产生正压力，摩擦片被夹在上下两组摩擦头之间，产生静摩擦制动力矩，使操纵杆系被锚定不能转动，电磁制动器对摇臂实现制动功能此时，飞行员无法操纵总距杆。根据电磁制动器产品结构分析可知，影响电磁制动器的静摩擦力矩的主要因素为摩擦片组件与摩擦头组件。

摩擦片组件的中心孔与螺旋齿轮2的轴端用销钉固定连接，螺旋齿轮2和螺旋齿轮1为空间交错斜齿轮传动，螺旋齿轮2旋转时带动摩擦片组件绕螺旋齿轮2轴旋转，摩擦片组件的上摩擦面的上端固定有一摩擦头组件，相对应的位置摩擦片组件的下摩擦面下方设有一带有摩擦头1的电磁铁，电磁铁的摩擦头组件1下装有一锥形弹簧。电磁制动器中电磁铁通电吸合时，产品处于非锚定状态，其摩擦片组件和上、下摩擦头应处于脱开状态，电磁制动能正常转动，飞行员能通过总距杆来控制飞机的高度。若摩擦片组件和上、下摩擦头有接触点，就会导致静摩擦力矩会超差，飞行中央空调员提总距杆时，就会发生电磁制动器卡滞等故障现象。

综上所述，造成电磁制动器静摩擦卡滞的主要原因为摩擦片副组件局部变形造成。

3电磁制动器卡滞分析

针对电磁制动器卡滞问题，对产品进行分解检查，发现有问题产品在维修过程中发现均更换了摩擦片组件，更换新摩擦组件后，电磁制动器卡滞故障消失，对更换下来的摩擦片组件进行检查和分析后，发现更换下来的摩擦片组件均有为微小变形，由于这个微小变形，使产品在非标定状态时，摩擦片组件和摩擦头有一定的静摩擦力，从而发生电磁制动器卡滞问题。

摩擦副局部变形主要表现为摩擦片组件局部变形和摩擦头变形不平整，针对此两个问题进行分析，分析如下：

3.1摩擦片组件局部变形

摩擦片组件的摩擦面采用激光刻十字交叉网纹方法加工，为保证网纹深度需进行多次加工，加工过程中会产生热积累，造成个别摩擦片局部变形，使得在装配过程中摩擦片表面个别点在转动时出现轻微卡滞现象，现场装配者在调试过程中出现轻微卡滞现象后，使用尖嘴钳对摩擦片进行过简单校正。若是按工厂相关程序要求，操作人员应将摩擦片从产品上拆下，返加工分厂进行返工处理，但是装配者在装配过程中违规操作。

装配者在现场使用尖嘴钳对摩擦片进行校正，摩擦片内部会有残存应力；在短时间内，由于应力没有释放，摩擦片还未发生轻微变形，电磁制动器在断电状态无静摩擦力，在后续性能检验过程中，产品性能合格，但是在外场经过一段时间的应力释放后，电磁制动器上摩擦片内部应力释放，摩擦片组件产生轻微变形，导致摩擦片组件的摩擦面和上摩擦头有接触，致使产品在静摩擦力检测时摩擦片组件的摩擦面和上、下摩擦头有接触导致静摩擦力卡滞，从而导致电磁制动器卡滞。

3.2摩擦头变形

摩擦头材料为高分子材料，具有强度高、、韧性高、耐疲劳性好、不容易变形，具有超强的耐磨性，该摩擦头在装配粘接完成后，是不会发生变形，在外出长期使用过程中，摩擦头也是不容易变形的，故摩擦头不会导致静摩擦力卡滞。

对电磁制动器卡滞问题进行分析后，得出直接原因是摩擦片组件变形导致静摩擦力超差，间接原因是操作者在装配中发现摩擦片轻微卡滞后，用尖嘴钳对产品进行校正。

4电磁制动器卡滞改进

针对电磁制动器卡滞问题定位及机理分析，对电磁制动器产品进行下列改进措施：

a) 在摩擦组件电刻工序中增加专用夹具，在电刻过程中用于固定加工零件，以抑制零件变形，保证在摩擦组件刻录过程中稳定。

b) 提高检验技术指标，将原装配工艺规定的静摩擦力矩要求精度提高，检验部门严格检查产品各种性能指标，以保证产品静摩擦力矩的符合产品规范的要求，保证电磁制动器摩擦片表面更加光滑。

c) 在电磁制动器产品装配工艺规程中增加“在摩擦片组件配套现场后，将定制的专用芯轴与摩擦组件装配，装配后安装在到水平顶尖台上，然后用杠杆百分表检查摩擦片地变形量，如检测过程中变形量数据相差较大，或有个别突出点时，则不允许装配”，禁止使用尖嘴钳对摩擦片组件进行校正，产品规范提高摩擦片变形量检查的标准，保证摩擦组件表面光滑，减小电磁制动器发生卡滞的概率。

d) 加强对装配者、检验人员的质量培训，提高相关人员的质量意识，保证操作者和检验者在产品装配中严格把控质量检测关键步骤。

5结束语

通过对电磁制动器卡滞问题进行研究和分析，得出产品故障发生的原因为该产品装配人员违规操作，在装配过程中将局部不平整的摩擦片组件用尖嘴钳进行校正，在后期使用过程中出现应力释放回弹变形导致；针对这个原因，提出了4条改进措施，通过对电磁制动器优化改进大大提高了产品品质质量，提高了飞行员操作舒适性，减小了电磁制动器发生卡滞的概率。

参考文献

[1] 巩建华．电磁制动器实时性能检测与故障预测研究．［J］．中北大学． 2015

[2] 胡志伟． 电机电磁制动器故障原因分解及处理方法． ［J］． 科技资讯． 2017

[3] 吴报发．叶鹏．侯树林．电磁制动器故障分析及维修方案．［J］ 四川水利发电. 2008

[4] 卢志刚，孙松强．电磁制动器的数字控制系统设计与应用．［J］．电力电子技术 ．2009