朱正凱

摘 要：本文針對某型發(fā)動機(jī)（簡稱G型）后支承封氣圈緊固螺釘脫落的問題，通過對比其它型號發(fā)動機(jī)（簡稱J型）采用相同防松措施、工作環(huán)境類似、安全性更高的緊固螺釘，利用尺寸鏈計(jì)算緊固螺釘與止動墊圈的配合關(guān)系、實(shí)驗(yàn)計(jì)算材料線膨脹系數(shù)，從結(jié)構(gòu)和材料方面兩個方面分析導(dǎo)致螺釘脫落的原因，提出改進(jìn)方案，對同類故障的分析有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：緊固螺釘；止動墊圈；線膨脹系數(shù)

中圖分類號：TH452 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）16-0061-02

1 前言

角形止動墊圈防松是螺紋緊固件上常用的一種防松方式，常用于發(fā)動機(jī)的高溫部位或其他重要部位，具有操作簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。某發(fā)動機(jī)后支承封氣圈采用六角頭螺釘緊固，防松方式為雙聯(lián)雙耳止動墊圈防松，六角頭螺釘脫落后在機(jī)匣內(nèi)自由活動，存在較大安全隱患。本文介紹并分析了該發(fā)動機(jī)后支承封嚴(yán)圈緊固螺釘脫落的根本原因。

2 故障現(xiàn)象

某發(fā)動機(jī)在外場出現(xiàn)轉(zhuǎn)子卡滯故障，返廠分解后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子卡滯是由一顆六角頭螺釘卡在渦輪盤與相鄰機(jī)匣之間造成的。造成卡滯的六角頭螺釘從機(jī)匣上脫落，而對應(yīng)的止動墊圈仍在原位，且形貌無明顯異常。

3 故障分析

通過分解檢查發(fā)現(xiàn)，螺釘脫落是導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法正常工作的直接原因。本文通過對比與J型發(fā)動機(jī)緊固螺釘?shù)牟町悾页鰧?dǎo)致螺釘脫落的根本原因。

3.1 鎖片保險失效的原因

螺釘與止動墊圈正常裝配情況如圖1所示，計(jì)量螺桿與止動墊圈孔的配合間隙，J型發(fā)動機(jī)配合間隙δ1=0.25 ～0.32mm，G型發(fā)動機(jī)配合間隙為δ2=0.87～1.0mm。G型發(fā)動機(jī)六角頭螺釘螺桿與止動墊圈孔配合間隙過大，裝配過程中緊密貼合的止動墊圈止動耳與螺釘六角面在頻繁的振動載荷作用下有較大的相對位移，當(dāng)止動墊圈與螺釘?shù)南鄬ξ恢脧膱D2變?yōu)閳D3時，兩者相對位移最大為配合間隙δ。如圖3所示，當(dāng)螺釘中心點(diǎn)與螺釘頂點(diǎn)之間的距離L2小于螺釘中心點(diǎn)與止動墊圈止動耳的距離L1時，止動墊圈完全失去防松作用。

由圖3可知，L2=L1*cos60°+δ*sin60°，根據(jù)實(shí)際計(jì)量結(jié)果可得L2=10.12/2+（0.87～1.0mm）*sin60°=5.813～5.926mm，L1=11.2mm/2=5.6mm，此時L2>L1，止動墊圈完全失去防松作用。

3.2 與J型發(fā)動機(jī)螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)對比

G型發(fā)動機(jī)與J型發(fā)動機(jī)的螺釘結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示。對比兩種螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)，G型與J型發(fā)動機(jī)螺釘?shù)穆輻U部位存在差異。G型螺釘設(shè)計(jì)時選用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件，螺桿為中徑桿型；而J型螺釘?shù)穆輻U部位設(shè)計(jì)為大徑桿型。中徑桿型的設(shè)計(jì)導(dǎo)致螺桿與止動墊圈孔的配合間隙過大。

3.3 與J型發(fā)動機(jī)螺釘?shù)牟牧蠈Ρ?/p>

通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算后支承組合相關(guān)零件材料線膨脹系數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳見表1。G型六角頭螺釘材料線膨脹系數(shù)比其壓緊的封氣圈材料線膨脹系數(shù)大，發(fā)動機(jī)工作時，G型螺釘受熱膨脹程度大于封氣圈，螺釘軸向預(yù)擰緊力變小，更容易松動脫落。J型螺釘材料線膨脹系數(shù)比其壓緊的封氣圈材料線膨脹系數(shù)小，受熱膨脹時軸向預(yù)擰緊力變大，不容易松動脫落。

4 故障結(jié)論

（1）六角頭螺釘?shù)穆輻U與止動墊圈孔配合間隙過大，止動墊圈防松作用逐步消失是螺釘脫落的主要原因。

（2）六角頭螺釘材料線膨脹系數(shù)比其壓緊的封氣圈材料線膨脹系數(shù)大，受熱后軸向預(yù)緊力降低是導(dǎo)致螺釘脫落的客觀因素。

綜上，六角頭螺釘與止動墊圈孔配合間隙過大和螺釘線膨脹系數(shù)大于封氣圈共同導(dǎo)致螺釘脫落。

5 改進(jìn)措施

（1）采用雙聯(lián)四耳止動墊圈，減小螺釘?shù)幕顒釉６取?/p>

（2）對六角頭螺釘采用大徑桿型的加工方式，減小螺桿與止動墊圈孔的配合間隙。

參考文獻(xiàn)

[1]陶春虎.緊固件的失效分析及其預(yù)防[M].北京：航空工業(yè)出版社，2013.11.

[2]劉長福，鄧明.航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)分析[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.3.endprint