王魯川

摘? 要：在航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成中，機(jī)匣屬于基本骨架，它除了要向主要部件提供安裝基座之外，還承載著各種力與力矩。下面該文章通過分析某型航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，具體描述了機(jī)匣中常見的幾種故障及其成因，并在此基礎(chǔ)上提出了幾點(diǎn)改善措施，希望可以為今后的相關(guān)研究工作提供一些必要的參考依據(jù)和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：通用航空? 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)? 機(jī)匣? 常見故障? 探討

中圖分類號：V263.6 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（a）-0059-02

身為全球制造通用航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)最大的商家，美國的萊康明所生產(chǎn)出來的航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上要比其他的航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)更加堅(jiān)固和安全。但我國的通用航空也不落后，其發(fā)展趨勢是十分迅速的，根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知，迄今為止我國所擁有的萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)就已經(jīng)超過了800臺。當(dāng)萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作2000h以后，廠家就會(huì)要求我們一定要對其展開翻修，恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的適航性，而在翻修發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，機(jī)匣質(zhì)量的高低直接對發(fā)動(dòng)機(jī)翻修所花費(fèi)的時(shí)間跟所需成本造成了一定的影響。下面該文主要以萊康明某一型號的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣為主，針對翻修過程中出現(xiàn)的常見故障及其成因等展開了詳細(xì)的探究，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的解決措施和方式，為今后的翻修工作更好地進(jìn)行提供一些借鑒跟幫助。

1? 萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

通常情況下，萊康明航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)都是以水平對置冷式為主，它的機(jī)匣貫穿于發(fā)動(dòng)機(jī)全身，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的基本骨架，一般是由兩半鋁合金箱體結(jié)構(gòu)橫穿于螺栓與聯(lián)結(jié)配合在一起所構(gòu)成的。圖1是具有代表性的一種萊康明發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣。機(jī)匣除了要為汽缸和曲軸以及凸輪軸等部件供應(yīng)安裝基座以外，同時(shí)它還是承受各種具有周期性變化的大小力與力矩的主要載體。此外，機(jī)械還承擔(dān)著具有周期性變化特點(diǎn)的熱負(fù)荷并把螺旋槳拉力向機(jī)身進(jìn)行傳遞。所以說首先機(jī)匣的幾何尺寸一定要做到十分準(zhǔn)確，這是尤為重要的;其次就是機(jī)匣還要有一定的剛度與硬度，只有這樣才會(huì)承受得住上面提到的各種各樣的載荷。

2? 通用航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣常見故障及其成因

2.1 常見故障之裂紋

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，萊康明發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的裂紋一般情況下會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)支架安裝基座周圍的地方出現(xiàn)，其中比較具有代表性的一種裂紋故障如圖2所示。在這個(gè)位置容易產(chǎn)生裂紋的主要原因是：位于發(fā)動(dòng)機(jī)前端的皮帶輪主要是在皮帶跟發(fā)動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的，而在這傳動(dòng)過程中，皮帶具備一定的張緊力，這一張緊力會(huì)通過彎矩形式在機(jī)匣的發(fā)動(dòng)機(jī)支架安裝座這一位置產(chǎn)生一定的作用。所以說，機(jī)匣的這個(gè)位置承擔(dān)著分?jǐn)倧埦o力引發(fā)的彎矩應(yīng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)會(huì)直接誘導(dǎo)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)慣力載荷，為了更好地將此慣性加以平衡，也就是做到慣性平衡的目的，機(jī)匣中的發(fā)動(dòng)機(jī)支架安裝座會(huì)承受一定程度的應(yīng)力，而且發(fā)動(dòng)機(jī)振幅越大，該應(yīng)力值就也會(huì)越大，通過研究可知，該應(yīng)力值呈現(xiàn)成倍增大的趨勢。此外，安裝發(fā)電機(jī)支架時(shí)沒有遵循正確的步驟進(jìn)行也會(huì)造成發(fā)電機(jī)支架安裝座承擔(dān)多余應(yīng)力的現(xiàn)象。在發(fā)電機(jī)支架安裝座承擔(dān)的所有應(yīng)力當(dāng)中，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而引發(fā)的交變應(yīng)力是最主要的，在諸多應(yīng)力中該交變應(yīng)力是最多的。在上面提及的3種應(yīng)力的共同作用和影響下，機(jī)匣中的發(fā)電機(jī)支架安裝座很容易就會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋問題。

2.2 常見故障之腐蝕

這里所說的腐蝕主要指的是在機(jī)匣里曲軸的軸承安中孔支持平臺貼合面出現(xiàn)的微振腐蝕，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可知在使用萊康明發(fā)動(dòng)機(jī)長達(dá)4000h以后就很有可能會(huì)產(chǎn)生這種腐蝕。在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣產(chǎn)生的諸多故障中，腐蝕屬于出現(xiàn)次數(shù)最多、最頻繁的一個(gè)故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)，，它甚至占據(jù)了所有故障的80%。圖3是比較具有代表性的一種貼合面腐蝕。產(chǎn)生這種腐蝕現(xiàn)象的原因主要有如下：萊康明發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)匣屬于汽缸與曲軸的安裝基座，在機(jī)匣的運(yùn)作過程中來自于汽缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫Ω钊B桿的慣性力在反作用下會(huì)造成兩半機(jī)械經(jīng)受結(jié)合與分開的重度載荷，該載荷會(huì)直接導(dǎo)致機(jī)匣貫穿螺栓出現(xiàn)一些彈性變形的情況，在貫穿螺栓跟重度載荷的影響下所出現(xiàn)的聯(lián)結(jié)力的交替作用下會(huì)促使半機(jī)匣出現(xiàn)互相的振動(dòng)，這種相互之間的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)匣的結(jié)合層出現(xiàn)嚴(yán)重的脈動(dòng)接觸應(yīng)力，而該脈動(dòng)接觸應(yīng)力十分容易受到接觸疲勞的影響進(jìn)而出現(xiàn)腐蝕的情況。

3? 改進(jìn)措施

3.1 修復(fù)裂紋的措施

通常情況下，機(jī)匣都是使用鋁合金鑄來進(jìn)行造件的，鋁合金具有熱膨脹系數(shù)大和導(dǎo)熱性能快等特征，所以對于出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)支架安裝座周圍（一般情況下范圍要在2英寸以內(nèi)）的裂紋我們可以選用跟木材相適用的焊絲，通過氬弧焊（主要是具有集中熱量的功能）進(jìn)行焊接的方式加以修復(fù)。在進(jìn)行焊接之前，我們可以選擇機(jī)械方法，例如，手拿電動(dòng)工具的方式隨著裂紋所在位置展開銑削，直至出現(xiàn)“V”形槽為止，才意味著把裂紋全部清理掉，值得注意的是在進(jìn)行焊接修復(fù)時(shí)一定要將裂紋控制在一定范圍之內(nèi)，不要讓裂紋出現(xiàn)擴(kuò)展現(xiàn)象，這樣做對于建造焊接坡口也是十分有利的。當(dāng)結(jié)束焊接工作以后，我們還要對焊接部位加以打磨拋光，這樣做是為了有效分散應(yīng)力，最后使用無損檢測法來對焊接部位的裂紋等問題進(jìn)行細(xì)致的檢查。

3.2 修復(fù)腐蝕的有效措施

對機(jī)匣貼合面的腐蝕進(jìn)行修復(fù)主要是為了將微振磨損情況有效的剔除掉，使機(jī)匣貼合面恢復(fù)原先的平面度跟粗糙度。通常來說，我們在修復(fù)腐蝕時(shí)所用到的方式有兩種。假如機(jī)匣貼合面的微振磨損不是十分嚴(yán)重，坑點(diǎn)不明顯的話，我們就可以選擇手工打磨這種方式來將微振磨損消除掉，使貼合面恢復(fù)之前的平整跟光滑，相對來講，這種修理方式要更簡單一些;假如機(jī)匣貼合面出現(xiàn)大量的微振磨損，且坑點(diǎn)十分嚴(yán)重的話，選擇手工打磨的方式是不能徹底除掉微振磨損的，這種情況下我們就一定要選擇銑削這種機(jī)械加工法來把貼合面的一些金屬給去除掉，進(jìn)而達(dá)到消除腐蝕坑點(diǎn)的目的。在使用這種方式進(jìn)行修復(fù)時(shí)值得注意的是，一定要注意掌控好去除金屬的量，不要去除太多，一般情況下銑削深度要小于0.5mm。在進(jìn)行銑削的時(shí)候一定要制作并設(shè)計(jì)出專門的夾具，這個(gè)夾具要將汽缸安裝面視作定位點(diǎn)，確保機(jī)匣在進(jìn)行定位時(shí)能夠更加精準(zhǔn)，夾持時(shí)更加牢固，更重要的是，在夾緊加工時(shí)機(jī)匣不會(huì)出現(xiàn)變形情況以及振動(dòng)情況，這樣一來機(jī)匣的貼合面在經(jīng)過銑削以后才會(huì)更加容易恢復(fù)原先的粗糙度和平面度。

4? 結(jié)語

總而言之，我們只有對機(jī)械的工作原理、基本構(gòu)造以及出現(xiàn)故障的失效機(jī)理有了一定的熟悉和掌握以后，才能做到具體問題具體分析，在結(jié)合實(shí)際出現(xiàn)問題的前提下提出合理的解決方案即修理方式加以修復(fù)。該文主要對通用航空活塞發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣常見故障展開了簡要的探究和分析，意在為相關(guān)的維修工作提供一些參考依據(jù)和價(jià)值。

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