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        某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障問題研究

        2017-06-08 16:30:04張晗郭桃都韓大禹金少博
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2017年12期
        關(guān)鍵詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī)防護(hù)措施

        張晗 郭桃都 韓大禹 金少博

        摘 要:某航空發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)過程中重復(fù)出現(xiàn)了軸承故障。為降低軸承的故障率,我們開展了對軸承故障問題的研究。將生產(chǎn)過程中常見軸承故障分為3類:軸承表面劃傷、磕傷故障;軸承銹蝕故障;軸承試車后壓坑、麻點(diǎn)故障。本文介紹這3類故障的形貌特點(diǎn),為軸承故障的分析提供一定的思路;分析3類軸承故障產(chǎn)生的原因,針對性制定防護(hù)措施,達(dá)到降低軸承故障率的目標(biāo),減少經(jīng)濟(jì)損失,提高外場發(fā)動(dòng)機(jī)使用可靠性。

        關(guān)鍵詞:航空發(fā)動(dòng)機(jī);軸承故障;防護(hù)措施

        中圖分類號(hào):V232 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        某航空發(fā)動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)過程中重復(fù)性地出現(xiàn)軸承故障問題。軸承故障問題的發(fā)生,既增加發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量成本、帶來因軸承報(bào)廢造成的額外工作費(fèi)用,又耽誤了發(fā)動(dòng)機(jī)的交付進(jìn)度,降低發(fā)動(dòng)機(jī)及軸承外場使用的可靠性。因此,有效降低軸承故障發(fā)生率非常重要。

        1.常見軸承故障種類

        將近些年生產(chǎn)過程中的軸承故障問題匯總梳理,根據(jù)軸承常見故障形貌特點(diǎn)將某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承故障種類分為以下3類:軸承表面劃傷、磕傷故障;軸承銹蝕故障;軸承試車后壓坑、麻點(diǎn)故障。

        (1)軸承表面劃傷、磕傷故障

        軸承跑道出現(xiàn)異物拖動(dòng)造成的規(guī)則性軸向長條劃傷,一般伴有滾動(dòng)體出現(xiàn)軸向旋轉(zhuǎn)劃傷出現(xiàn),嚴(yán)重時(shí)具有一定深度。

        (2)軸承銹蝕故障

        軸承跑道、滾動(dòng)體表面形成坑狀銹蝕或面積較大的淺表性腐蝕,銹蝕故障形貌一般呈點(diǎn)狀或片狀。

        (3)軸承試車后壓坑、麻點(diǎn)故障

        軸承壓坑故障形貌一般為圓形凹坑,有集中發(fā)生特性,會(huì)出現(xiàn)大壓坑邊緣有小壓坑的現(xiàn)象;麻點(diǎn)故障形貌為黑色細(xì)小點(diǎn)狀凹坑,直徑一般在0.2mm以下,有擴(kuò)散發(fā)生特性,表面拋修后成縱深形分支狀擴(kuò)散。

        2.軸承故障原因分析

        經(jīng)過資料的查閱比對,結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析3類軸承故障的原因。

        (1)軸承表面劃傷、磕傷故障原因分析

        某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承一般采用分體軸承,在裝配過程中合套,而由于軸承的游隙非常小,在軸承裝配過程中滾棒沒有收到位,會(huì)造成軸承劃傷;在大組件裝配過程中的同軸度未對正,會(huì)造成軸承劃傷;在軸承測量過程中,一些表面尖銳的測具與軸承工作面接觸時(shí),會(huì)造成軸承工作面劃傷;另外,在軸承裝配、保管過程中,也有可能與外物接觸、磕碰,會(huì)造成軸承表面磕傷。

        (2)銹蝕故障原因分析

        軸承材料屬高碳鋼,材料與水汽接觸極易產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象,主要產(chǎn)生原因有如下兩種。

        ①日常軸承防銹管理存在問題。存放過程中軸承被空氣氧化,產(chǎn)生銹蝕。

        ②人手上汗液中含有水分與鹽,在搬運(yùn)或裝配的過程中,若人手出汗或沾有非中性輔助材料時(shí),接觸軸承會(huì)發(fā)生電離反應(yīng),加速氧化作用,產(chǎn)生銹蝕。

        軸承的銹蝕故障一般在夏天濕度大時(shí)較嚴(yán)重。

        (3)軸承試車后壓坑、麻點(diǎn)故障原因分析

        結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),產(chǎn)生軸承壓坑、麻點(diǎn)故障的原因主要有銹蝕和異物壓傷。

        ①銹蝕

        當(dāng)軸承發(fā)生銹蝕時(shí),若未及時(shí)處理保持銹蝕狀態(tài),會(huì)導(dǎo)致銹蝕加深,形成麻點(diǎn)故障;若輕微銹蝕的軸承繼續(xù)工作也會(huì)導(dǎo)致銹蝕處擴(kuò)散形成麻點(diǎn)故障,一般此類麻點(diǎn)向軸承基體方向有較深的縱向延展。

        ②異物壓傷

        某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)由于滑油系統(tǒng)的特點(diǎn),可能在滑油系統(tǒng)中存在黑色異物,導(dǎo)致軸承工作時(shí)被壓傷。黑色異物來源分為以下6類。

        (a)封嚴(yán)面磨損掉落

        某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)封嚴(yán)結(jié)構(gòu)大部分采用的是空氣封嚴(yán),密封面為蜂窩或涂層,在工作中存在磨損脫落現(xiàn)象。蜂窩表面由電火花加工形成,存在金屬材料融化后形成的顆粒與金屬氧化物;涂層為金屬或金屬化合物粉末構(gòu)成,磨損掉落后的脫落物硬度較高。

        (b)空氣系統(tǒng)的異物

        某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的部分空氣系統(tǒng)機(jī)件,如導(dǎo)向葉片,在加工過程中使用吹沙工藝,砂粒容易形成殘留。

        (c)涂層加工過程切屑?xì)埩?/p>

        為保證封嚴(yán)環(huán)的同軸度,三支點(diǎn)、五支點(diǎn)軸承封嚴(yán)環(huán)為組合后加工,加工時(shí)雖然采取了一定的保護(hù)措施,但由于結(jié)構(gòu)限制,涂層切屑易殘留在滑油腔中。

        (d)導(dǎo)管中存在砂粒

        導(dǎo)管加工過程折彎時(shí)采取填充物方式保持導(dǎo)管材料延展不產(chǎn)生局部凹下。12mm以下直徑的導(dǎo)管采用灌入松香的方式,12mm以上直徑的導(dǎo)管采用灌入砂子的方式。灌入砂子的導(dǎo)管在管路折彎后形成了部分區(qū)域有靜電吸附作用,吸附少量沙子。導(dǎo)管加工完成后被靜電吸附的沙子不易清除,進(jìn)入滑油系統(tǒng)會(huì)造成軸承壓傷。在管路與接頭焊接后表面焊道處理時(shí),采用砂紙打磨的方式也很容易造成砂紙中的金剛砂殘留,而這部分金剛砂表面含有粘接劑,很難清除,容易造成管路內(nèi)含有砂粒。

        (e)機(jī)件內(nèi)壁表面氧化物脫落也會(huì)造成滑油系統(tǒng)出現(xiàn)異物。

        (f)軸承等機(jī)件存放、運(yùn)輸或裝配過程中,有微小多余物掉落或空氣中的大顆粒物吸附在機(jī)件表面,未及時(shí)清除。

        3.軸承防護(hù)措施的制定

        根據(jù)故障產(chǎn)生的原因,針對軸承表面劃傷、磕傷故障,軸承銹蝕故障和軸承試車后壓坑、麻點(diǎn)故障進(jìn)行了相關(guān)控制工作。

        (1)軸承表面劃傷、磕傷故障防護(hù)

        為避免軸承表面劃傷、磕傷故障的發(fā)生,在裝配流程及軸承檢測上盡量減少拆、合套的過程。對員工進(jìn)行實(shí)際操作培訓(xùn),提高員工軸承裝配經(jīng)驗(yàn)。在裝配合套的過程中遇到卡滯情況不強(qiáng)行裝配,將軸承輕輕旋轉(zhuǎn),使軸承內(nèi)外套趨于平行,減少軸承的損傷程度;在軸承裝配時(shí),采用潤滑脂將滾棒收起到位,避免裝配過程中滾棒卡傷軸承;上部裝配的部件與下部發(fā)動(dòng)機(jī)均要用水平尺確定水平狀態(tài),在軸承將要接觸時(shí),下落速度要慢,采用手動(dòng)吊裝滑輪,便于明顯感知裝配狀態(tài)。

        將與軸承配合的工裝材料更換為環(huán)氧樹脂,避免與軸承接觸時(shí)劃傷軸承。派制專用工裝,專人管理軸承及與軸承相關(guān)的工裝。

        (2)軸承銹蝕故障防護(hù)

        日常軸承采取真空包裝存放,避免原始包裝不能完全實(shí)現(xiàn)與空氣隔離。真空包裝困難的已裝配在組件上的軸承油封后盡量采取塑料袋包裝,并放置防潮砂,確保小環(huán)境的空氣干燥。在組件上放置時(shí)間較長的組件規(guī)定半年為期限,超過半年則將軸承分解進(jìn)行油封管理。

        軸承操作過程中,工人必須帶防汗的一次性絹布手套,有效地防護(hù)手上汗液對軸承的影響,同時(shí)一次性手套的使用還可以有效的避免二次污染。

        (3)軸承試車后壓坑、麻點(diǎn)故障防護(hù)

        加強(qiáng)對軸承銹蝕的防護(hù),發(fā)現(xiàn)軸承出現(xiàn)銹蝕后及時(shí)處理,避免銹蝕擴(kuò)大形成麻點(diǎn)故障。

        控制滑油系統(tǒng)清潔度,加強(qiáng)對油品清潔度等級(jí)的控制;對涉及軸承腔及滑油系統(tǒng)流路的機(jī)件進(jìn)行充分沖洗,將殘留在成附件殼體死腔內(nèi)的機(jī)加殘留金屬屑沖洗干凈;在裝配或裝配后運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)過程中,用堵頭、堵蓋或防塵罩隔離發(fā)動(dòng)機(jī)與外界環(huán)境,避免在發(fā)動(dòng)機(jī)試車過程中,有殘留金屬屑、沙粒等異物進(jìn)入軸承腔內(nèi)。

        結(jié)語

        對近些年生產(chǎn)過程中某航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障問題的匯總梳理,明確了其常見的軸承故障種類。通過軸承故障原因分析,從軸承的入廠、存放、裝配、運(yùn)輸和與軸承故障問題相關(guān)機(jī)件的清洗環(huán)節(jié)入手,針對性提出對策,進(jìn)行某航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障發(fā)生的防控。一方面,這些對策可為其他型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承故障防控做參考;另一方面,我們也要認(rèn)知到,這些措施并不能全面杜絕某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障的發(fā)生,針對某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承故障防控措施仍然需要認(rèn)真研究,任重而道遠(yuǎn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]鐘華.軸承失效原因及改善策略[J].黑龍江科學(xué),2014,5(8):251.

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        [3]張松林,肖建平,何丹.某型發(fā)動(dòng)機(jī)3號(hào)支點(diǎn)軸承失效故障綜合分析[R].中國貴州貴陽,2013.

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