韋周慶++任志遠

摘 要：傳動裝配是發(fā)動機裝配中的重要過程，是將發(fā)動機各個零、組件、單元體裝配成整機的過程，同時傳裝過程對發(fā)動機振動產(chǎn)生重大影響，加強傳裝過程控制，降低振動故障率，具有非常重大的意義。本文擬對傳動裝配過程進行深入地分析研究，細化振動控制措施，提升發(fā)動機裝配質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：傳動裝配；核心機；發(fā)動機振動；振動控制

中圖分類號：V231 文獻標識碼：A

0.引言

航空發(fā)動機作為飛機的“心臟”，是一種高速旋轉(zhuǎn)的機械，其工作環(huán)境十分惡劣，需要經(jīng)受高溫、高載荷、高離心力的考驗，運行中的振動問題十分突出，在傳動裝配尤其是核心機裝配過程中的任何微小的誤差可能會造成嚴重的振動問題，因此必須在裝配過程中加強過程管控，細化振動控制措施，提升發(fā)動機裝配質(zhì)量。

1.傳動裝配

某型發(fā)動機傳動裝配過程為：高壓壓氣機單元體裝配→主燃燒室聯(lián)合單元體裝配→高壓渦輪轉(zhuǎn)子裝配→風(fēng)扇單元體裝配→低壓渦輪裝配→二級引氣管裝配→外涵裝配→高壓作動筒裝配→渦輪后機匣裝配→混合器單元體裝配→擴散器單元體裝配→測速組件與帽罩裝配→加力筒體與收擴噴口聯(lián)合單元體裝配→最終檢查。

高壓壓氣機單元體裝配、主燃燒室聯(lián)合單元體裝配、高壓渦輪轉(zhuǎn)子裝配可合稱為核心機裝配，核心機裝配與風(fēng)扇單元體及低壓渦輪裝配是傳動裝配過程中的核心內(nèi)容，也是對發(fā)動機振動產(chǎn)生影響的關(guān)鍵過程。

2.發(fā)動機振動

2.1 振動故障機理

航空燃氣渦輪發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件苛刻，影響發(fā)動機振動的因素很多，造成發(fā)動機振動大的原因往往不是單一的，而是由多種因素交織在一起的，因此要對發(fā)動機整機振動現(xiàn)象進行全面細致地研究，結(jié)合目前批產(chǎn)發(fā)動機振動問題，主要表現(xiàn)為碰磨的特征居多，主要是因為工作狀態(tài)轉(zhuǎn)靜子間隙不協(xié)調(diào)引起的，通過分析排查，其中與系統(tǒng)振動特性、轉(zhuǎn)靜子碰磨、支點同心度、轉(zhuǎn)子不平衡4個方面的9個底事件不能排除。

2.2 振動故障底事件與傳動裝配關(guān)聯(lián)

從分析中確定的9個底事件，其中支點不同心、轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)靜子碰磨共計3個底事件與傳動裝配聯(lián)系緊密，因此本文著重從這3個方面展開論述。

對于支點不同心問題，轉(zhuǎn)子與支承不同心亦稱不對中，有角度不對中和高度不對中兩種。角度不對中指軸與支承相對傾斜。高度不對中指軸承中心線雖與轉(zhuǎn)子軸線平行但在不同高度。無論哪一種不對中都會使得軸與軸承有軸向和徑向力相互作用，隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，作用力交變，將使轉(zhuǎn)子和支承產(chǎn)生振動。

對于轉(zhuǎn)子不平衡問題，盡管裝配時進行過嚴格的動平衡，殘余不平衡度很小。但一經(jīng)試車或使用一段時間后，不平衡量就可能發(fā)生很大變化，引起較大甚至很大的振動，超過了允許值。這種故障是發(fā)動機中最常見的一種故障，造成這種現(xiàn)象的一個重要原因就是轉(zhuǎn)子連接剛性不足，在裝配過程中，轉(zhuǎn)子連接螺母的擰緊過程尤為關(guān)鍵。

對于轉(zhuǎn)靜子碰磨問題，因航空發(fā)動機機匣較薄，燃氣溫度不均時較易變形，所以軸向和周向的多點碰磨都可能發(fā)生，航空發(fā)動機中動、靜件的碰磨故障形式多種多樣，是十分復(fù)雜的，本文主要關(guān)注高壓渦輪外環(huán)與高渦轉(zhuǎn)子葉片之間的碰磨問題，裝配過程如何減小和避免碰磨對發(fā)動機振動影響很大。

3.傳動裝配過程與振動防控

自某型發(fā)動機批產(chǎn)以來，經(jīng)過多年振動排故，基本發(fā)現(xiàn)振動故障主要與支點不同心、轉(zhuǎn)子不平衡、轉(zhuǎn)靜子碰磨有關(guān)，均與傳動裝配關(guān)系緊密，通過多年傳動裝配經(jīng)驗積累，在技術(shù)人員與現(xiàn)場操作者的共同努力下，制定以下振動防控措施：

3.1 高壓壓氣機轉(zhuǎn)子裝配過程控制

裝前目視檢查大螺母與高壓軸頭的螺紋，螺紋應(yīng)完好、清潔無多余物，用汽油沖洗螺母螺紋、纖維墊和高壓轉(zhuǎn)子前軸頸。

在使用扭矩倍增器擰緊螺母前，對扭矩倍增器預(yù)扭2～3次，以保證扭矩放大器中齒輪嚙合狀態(tài)良好。擰緊時，施力應(yīng)緩慢、均勻，不允許出現(xiàn)施加力突增現(xiàn)象。

裝配高壓螺母前，應(yīng)用手將高壓螺母旋入高壓前軸頸，檢查高壓螺母是否旋入順暢，高壓螺母是否能擰到底。在保證前軸頸鎖環(huán)的鎖齒與高壓螺母的鎖齒相嚙合的狀態(tài)下保持擰緊力矩3s以上。

3.2 高壓渦輪轉(zhuǎn)子裝配過程控制

冷卻高壓渦輪轉(zhuǎn)子前檢查高渦轉(zhuǎn)子前軸頸配重釘不應(yīng)高出軸頸端面，防止高渦前軸頸與高壓篦齒盤貼合不到位，造成轉(zhuǎn)子偏斜，影響轉(zhuǎn)子連接剛性及支點同心度。

高壓渦輪轉(zhuǎn)子裝配前全面擦拭高渦轉(zhuǎn)子鼓筒內(nèi)外壁、高壓壓氣機轉(zhuǎn)子內(nèi)腔及兩轉(zhuǎn)子相配合面，確保鼓筒及配合面清潔無異物、無磕碰傷。檢查高渦轉(zhuǎn)子葉片葉尖，確保葉尖無凸起的毛刺。

將高壓渦輪轉(zhuǎn)子的重點與高壓壓氣機轉(zhuǎn)子的重點相對180°裝配，抵消轉(zhuǎn)子之間的剩余不平衡量。

預(yù)測高壓渦輪與高壓壓氣機九級篦齒盤盤心相對跳動時，按十字交叉法周向均布擰上工藝螺母。

預(yù)測符合要求后，鼓筒前連接螺母以螺栓編號2為起點按照順時針方向采用對角法擰緊。其余鼓筒前連接螺母按照工藝螺母的擰緊順序依次替換安裝。

高壓渦輪裝配完成之后，將高壓渦輪與高壓壓氣機九級篦齒盤盤心相對跳動測具吊裝在高壓渦輪上，并用工藝螺母固定在燃燒室機匣安裝邊上，接通電源，通過調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘，使顯示器讀數(shù)在0～0.5之間。

順時針轉(zhuǎn)動高壓渦輪轉(zhuǎn)子一圈，記錄最大讀數(shù)與最小讀數(shù)，最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差應(yīng)在0.038之內(nèi)。繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動高壓渦輪轉(zhuǎn)子一圈，記錄最大讀數(shù)與最小讀數(shù)。

如果高壓渦輪與高壓壓氣機九級篦齒盤盤心相對跳動不合格時，允許根據(jù)測量結(jié)果對高渦轉(zhuǎn)子與高壓壓氣機轉(zhuǎn)子的相對位置進行調(diào)整。最終測量的高壓渦輪與高壓壓氣機九級篦齒盤盤心相對跳動值應(yīng)不大于上次裝配時的測量值。

3.3 風(fēng)扇轉(zhuǎn)子裝配控制

用汽油從風(fēng)扇后軸頸內(nèi)部向外沖洗軸承滑油孔，目視觀察流出的汽油無雜質(zhì)為止，用汽油沖洗二支點滾棒及保持架、風(fēng)扇后軸頸外表面、內(nèi)表面以及油孔等部位沖洗干凈.然后對風(fēng)扇進行裝前外觀檢查，確保軸承表面無多余物，保證軸承清潔，與軸承座配合值合格。

3.4 低壓渦輪轉(zhuǎn)子裝配控制

低渦大螺母在裝配前目視檢查螺母與低渦軸頭的螺紋、套齒，螺紋應(yīng)完好、清潔無多余物。用汽油沖洗螺母螺紋低渦軸頭螺紋、套齒。

低渦軸頭冷卻時間不少于3min。冷卻后應(yīng)在5min之內(nèi)裝配到位，如無法及時裝配到位，則應(yīng)重新冷卻后再裝配低壓渦輪。裝配時，使低渦轉(zhuǎn)子的重點與風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的重點相對180°，抵消轉(zhuǎn)子之間的剩余不平衡量。

擰緊低渦螺母前，應(yīng)用手將低渦螺母旋入低渦軸，檢查低渦螺母是否旋入順暢，低渦螺母是否能擰到底。

渦輪后機匣裝配完成后，用扭矩倍增器以上次擰緊力矩重新對低渦大螺母的進行檢查，確保扭矩倍增器擰到上次擰緊力矩時低渦軸頭螺母未轉(zhuǎn)動，保證轉(zhuǎn)子連接的剛性。

結(jié)論

通過在傳動裝配過程實施以上振動防控措施，并對現(xiàn)場操作人員進行技能培訓(xùn)、振動防控措施考試，使得操作者熟悉裝配過程的關(guān)鍵點，加深了振動防控意識。經(jīng)試車驗證，某型發(fā)動機檢驗試車振動率由之前的20%以上降低至11%以下，達到了預(yù)期目的，提升了裝配質(zhì)量并降低了生產(chǎn)成本，同時證明了振動防控措施的正確性及有效性。

參考文獻

[1]王曉梅，張春青.航空發(fā)動機機匣同軸度的測量與調(diào)整[J].航空發(fā)動機，2015，41（2）：76-80.

[2]陳炳貽.航空發(fā)動機平衡工藝技術(shù)[J].航空科學(xué)技術(shù)，1996（2）：7-11.

[3]楊國安.轉(zhuǎn)子動平衡實用技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，2012.